钢结构的连接

1钢结构的连接原则：安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约钢材。

2钢结构的连接方式：焊缝连接镏钉连接螺栓连接

3焊缝连接优点：不削弱截面，方便施工，易于自动化操作，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感，低温冷脆。

4常用焊接方法：手工电弧焊埋弧焊（自动或半自动）气体保护焊电阻焊

5铆钉连接优点：连接刚度大，塑性和韧性好，传力可靠，适于直接承受动力荷载；缺点：用钢量多，对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差，施工速度慢。

6普通螺栓连接优点：施工简单、拆装方便。缺点：用钢量较多，适用于安装连接和需要经常拆装的结构。

7高强度螺栓连接：与普通螺栓连接的区别：材料强度高，施工时给螺栓杆施加很大的预拉力。分为摩擦型：以摩擦力被克服作为承载能力的极限状态，承受动力荷载。承压型：以螺栓杆被剪坏和孔壁承压破坏作为承载能力的极限状态，不直接承受动力荷载。

8焊接连接形式：平接搭接T型连接角部连接

9焊缝形式：对接焊缝（正斜T型）角焊缝（正面角焊缝长度方向与力垂直，侧面角焊缝长度方向与力平行）

10焊缝按分布不同分为：连续角焊缝断续角焊缝

11焊缝按施焊位置分为：平焊（俯焊）立焊横焊仰焊

12焊缝缺陷分为：热裂纹冷裂纹气孔烧穿夹渣根部未焊透边缘未融合焊缝层间未融合咬边焊瘤

13焊缝质量检查：外观检查（检查外观缺陷和几何尺寸）内部无损检验（检验内部缺陷超声波磁粉检验荧光检验等）

13引弧板作用：对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊件厚度。

13.5对接焊缝分为：焊透部分焊透（动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝；）

14角焊缝的形式：直角角焊缝斜角焊缝

15焊接残余应力：由焊缝冷却收缩受到阻止引起的应力

16焊接残余应力的分类：A、纵向焊接残余应力—沿焊缝长度方向B、横向焊接残余应力—垂直于焊缝长度方向C、沿厚度方向的焊接残余应力D、约束状态下产生的焊接残余应力。

17焊接残余应力对结构的影响：1对结构静力强度：没有影响；2对结构刚度：增大了结构的变形，即降低了结构的刚度；3对于轴心受压构件：焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力；4对低温冷脆：对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，限制了其塑性的发展，增加了钢材低温脆断倾向，故降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施；5对疲劳强度：在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。

18焊接残余变形原因：由焊缝及其周围不均匀热胀冷缩引起

19焊接残余变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形、扭曲变形

20减小焊接残余应力和焊接变形的措施：

1、设计上的措施（1）焊接位置的合理安排（2）焊缝尺寸要适当（3）焊缝数量要少，且不宜过分集中（4）应尽量避免两条以上的焊缝垂直交叉（5）应尽量避免母材在厚度方向的收缩应力。2、加工工艺上的措施（1）采用合理的施焊顺序（2）采用反变形处理（3）小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理。

21螺栓分类：普通螺栓高强度螺栓（大六角头螺栓扭剪型螺栓）

22螺栓的排列：并列（简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构件截面削弱大）错列（排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截面削弱小）

23螺栓排列要求：（1）受力要求：顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能太小，端距应不小于2d0；垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削弱过多而降低承载力，螺栓的中距不能太小；对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大。（2）构造要求：螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。（3）施工要求：为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。

24普通螺栓抗剪连接破坏形式：螺栓杆被剪坏孔壁的挤压破坏板件被拉断板件端部被剪坏(拉豁)栓杆弯曲破坏

25高强度螺栓按受力特征分类：摩擦型高强度螺栓—通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为克服摩擦力；承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似。

26高强度螺栓预拉力的建立方法：转角法扭矩法扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）

27高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的有效抗拉强度确定的，并考虑了以下修正系数：1考虑材料的不均匀性的折减系数0.9；2为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.9；3考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的降低除以系数1.2；4附加安全系数0.9。

轴心受力构件

1轴心受力构件的应用：桁架网架塔架

2截面形式分为：实腹式格构式（由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成）

3轴心受拉构件的失稳形式：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲

4弯曲失稳：只发生弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式。

5扭转失稳：失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式。

6弯扭失稳：单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。

7轴心受压构件的破坏形式：截面强度破坏（发生在截面有较大削弱处或非常粗短的构件中）构件整体失稳构件中板件的局部失稳

8理想的轴心受压构件的假设：（1）杆件本身绝对直杆；（2）材料均匀、各向同性；（3）无偏心荷载，且在荷载作用之前无初始应力；（4）杆端为两端铰支。（无初偏心、无初弯曲、无残余应力、材料均匀、各向同性，荷载无偏心，两端铰支的挺直压杆）

9理想轴心受压杆初始缺陷：力学（残余应力、材料不均匀等）几何（初弯曲、初偏心等）

9.5残余应力产生的原因：①焊接时的不均匀加热和冷却，如前所述；②型钢热扎后的不均匀冷却；③板边缘经火焰切割后的热塑性收缩；④构件冷校正后产生的塑性变形。

10锯割法测量短柱残余应力：构件中残余应力的分布和数值可以通过先将短柱锯割成条以释放应力，然后就每条在应力释放后出现的应变直接计算确定。

11确定轴心受压构件临界应力的方法：（1）屈服准则：以理想压杆为模型，弹性段以欧拉临界力为基础，弹塑性段以切线模量为基础，用安全系数考虑初始缺陷的不利影响；（2）边缘屈服准则：以有初弯曲和初偏心的压杆为模型，以截面边缘应力达到屈服点为其承载力极限；（3）最大强度准则：以有初始缺陷的压杆为模型，考虑截面的塑性发展，以最终破坏的最大荷载为其极限承载力；（4）经验公式：以试验数据为依据。

12丧失局部稳定：在均匀压力的作用下，当压力达到某一数值时，板件不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象。而板件是构件的一部分，所以把这种屈曲现象称为丧失局部稳定。

13等稳原则：对于普通钢结构，一般要求：局部失稳不早于整体失稳，即板件的临界应力不小于构件的临界应力。

14设计柱头、柱脚原因：为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础。

15柱头、柱脚设计原则：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具

受弯构件

1梁按功能分：楼盖梁平台梁吊车梁檩条墙架梁

2梁按制作方法分：型钢梁组合（截面）梁

3梁的截面形式：实腹式空腹式格构式（桁架）异种钢组合梁钢—混凝土组合梁

4局部压应力来源：由固定或移动的集中荷载F引起位置：梁腹板与翼缘交界处

5提高梁局部承压强度的措施：对固定荷载设置腹板支撑加劲肋对移动荷载增加腹板厚度

6剪力中心位置的特点：有对称的截面在对称轴上两块板组成的截面在板的交点上

7扭转的产生：横向荷载未通过构件剪切中心，或有扭矩作用。

8扭转分类：自由扭转（纯扭转，圣维南扭转）约束扭转（弯曲扭转）

9开口截面自由扭转特点：剪力分布在壁厚范围内组成一个封闭的剪力流；剪应力的方向与壁厚中心线平行，大小沿壁厚直线变化，中心线处为零，壁内外边缘处为最大。

闭口截面自由扭转特点：截面壁厚两侧的剪力方向相同；由于是薄壁，认为剪力沿厚度均匀分布，方向为切线方向。

10临界弯矩：梁维持其稳定平衡状态所承担的最大荷载或最大弯矩，称为临界荷载或临界弯矩。

11梁的临界弯矩Mcr建立基本假定：（1）弯矩作用在最大刚度平面，屈曲时钢梁处于弹性

阶段；（2）梁端为夹支座（只能绕x轴，y轴转动，不能绕z轴转动，只能自由挠曲，不能扭转）；（3）梁变形后，力偶矩与原来的方向平行(即小变形)。

12影响梁整体稳定的因素：1截面刚度的影响：侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度GIt、抗翘曲刚度EIw越大，临界弯矩Mcrx越大；2侧向支撑距离的影响：侧向支撑λ1越小，临界弯矩Mcrx越大；3荷载类型的影响；4荷载作用位置的影响；5受压翼缘的影响；6支座位移约束程度的影响。

13型钢梁设计原则：强度、整体稳定、刚度要求、局压承载力，局部稳定一般均满足要求。

14组合梁截面选择原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求。

15组合梁截面验算：1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折算应力；2、整体稳定验算；3、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证；4、刚度验算；5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算

16梁的局部失稳：当荷载达到某一值时，梁的腹板和受压翼缘将不能保持平衡状态，发生出平面波形鼓曲，称为梁的局部失稳。

17提高梁腹板局部稳定的措施：加大腹板厚度设置加颈肋

18屈后强度：板屈曲后并不意味着破坏，而是部分区域退出工作，整个班仍有一定程度的承载力。

19板件局部稳定控制准则：不容许发生局部失稳（等稳定准则强度准则实际应力准则）容许发生局部失稳（利用屈后强度）

20梁的支座三种形式：平板支座弧形支座绞轴式支座

第六章拉弯和压弯构件

压弯构件平面内整体稳定计算方法：极限承载力准则边缘屈服准则。

梁与柱的连接：铰接（只受梁端的竖向剪力，夹角可以自由改变）、半钢接（受一定程度约束）、钢接（竖向剪力弯矩夹角不变）

END