钢结构4

钢结构的连接及轴心受力构件，本图内容介绍了轴心力作用的角焊缝连接、对接焊缝、焊接应力焊接变形、螺栓连接、轴心受力构件，快来看看。

钢

• 轴心力作用的角焊缝连接
  • 用盖板的对接连接
    • 焊件受轴心力，且轴心力通过焊缝群的中心，焊缝应力认为是均匀分布的
    • 仅侧面角焊缝连接(力与长度方向平行): ∑lw: 一侧的侧面角焊缝计算长度总和
    • 采用三面围焊连接
      • 计算正面角焊缝承担的内力
      • 计算侧面角焊缝的强度
  • 承受斜向轴心力：平行于焊缝长度方向剪切力τf；垂直于焊缝长度方向正应力σf
  • 承受轴心力的角钢角焊缝连接：仅侧面焊缝；三面围焊
  • 弯矩，轴心力，剪力共同作用的角焊缝连接
• 对接焊缝
  • 按受力与焊缝方向分直对接焊缝(与力方向垂直)；斜对接焊缝(与力方向倾斜)
  • 优点：用料经济，传力均匀，无明显的应力集中，利于承受动力荷载；缺点：需剖口，焊件长度要求精确
  • 构造处理：1.防止融化金属流淌在坡口下加垫板 2.设置引弧板和引出板 3.宽度/厚度方向做坡度≤1:2.5的斜角，减小应力集中
  • 计算
    • 轴心受力：σ＝N／Iwt ≤ ftw或fcw(无引弧板时，lw＝实际长度-2t；有引弧板时，取实际长度)
    • 斜向受力
      • 作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向是θ夹角
      • σ＝Nsinθ/Iw′t ≤ ftw或fcw；τ＝Ncosθ/Iw′t ≤ fvw
      • 加引弧板时，Iw′t＝b/sinq；不加引弧板时，Iw′t＝b/sinq-2t
    • 弯矩，剪力联合作用：σeq=√(σ²+3τ²)≤1.1ftw
• 焊接应力焊接变形
  • 原因：焊接残余应力的分类，焊接残余应力的成因，焊接残余变形的产生
  • 焊接应力影响：常温下不影响结构静力强度；增大变形，降低结构刚度；降低疲劳强度；降低压杆稳定性
  • 焊接变形的影响：若超出验收规范规定，需矫正；影响构件尺寸和外形美观，降低结构承载力，引起事故
  • 减少焊接应力和变形的措施：合理的焊缝设计；合理的工艺措施
• 螺栓连接
  • 剪力螺栓
    • 受力垂直螺杆，承剪，承压；连接件有错动趋势
    • 抗剪螺栓连接受力后，首先由构件间的摩擦力传递外力，当外力增大超过极限摩擦力后，构件间相对滑移，螺杆开始接触构件孔洞而受剪，孔壁受压
    • 受力四阶段：摩擦传力的弹性阶段，滑移阶段，螺杆传力的弹性阶段，弹塑性阶段
    • 破坏形式：螺杆被剪断，连接件孔壁挤压破坏，钢板拉断，钢板冲剪破坏，螺杆弯曲破坏
    • 计算
      • 剪力螺栓承载力取决于螺栓杆受剪Nvb和孔壁承压Ncb两种情况
      • 栓群在轴力作用下螺栓内力沿栓群长度不均匀, 两端大, 中间小
      • 连接所需栓数n，n≥N/Nbmin；F作用下每个螺栓受力N1f=F/n
  • 拉力螺栓
    • 受力平行螺杆，承拉；连接件有脱开趋势
    • 工作性能 1.连接件刚度越小撬力越大 2.ftb=0.8f 3.通过加强连接件刚度来减小杠杆作用引起的撬力
    • 假设拉应力在螺纹截面均匀分布，一个拉力螺栓承载力设计值Ntb=Ae×ftb，ftb=0.8f
    • 螺栓群受拉
      • 栓群轴心受拉：连接所需螺栓数n≥N/Ntb，Ntb=Ae×ftb
      • 栓群承受弯矩作用；栓群偏心受拉：Nmax，Nmin
  • 共同作用：剪拉螺栓群计算：破坏形式有螺栓杆受剪受拉破坏，孔壁承压破坏两种
• 轴心受力构件
  • 轴心受力构件：承受通过截面形心轴线的轴向力作用的构件。包括轴心受拉构件和轴心受压构件
  • 支撑屋盖，楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱，柱由柱头，柱身和柱脚3部分组成
  • 计算：强度σ=N/A ≤ f；刚度, 用长细比λ衡量, λ越大, 刚度越小。λmax=(lo/i)max≤[λ], 回转半径i²=I/A
  • 受压构件整体稳定
    • 理想轴心受压构件，当其压力小于某值时，只有轴向压缩变形和均匀压应力。达到该值时，构件可能弯曲或扭转，产生弯曲或扭转应力，此现象称为构件整体失稳或整体屈曲
    • 理想轴心受压构件的失稳形式：弯曲失稳，扭转失稳，弯扭失稳
    • 无缺陷
      • 弹性弯曲屈曲：欧拉临界力Ncr或NE=π²EA/λ²，欧拉临界应力σcr=Ncr/A=π²E/λ²(随λ减小而增大)
      • 弹塑性弯曲屈曲：Ntcr=π²EtA/λ²，σt=π²Et/λ²
    • 力学，几何缺陷对轴心受压构件弯曲屈曲的影响
    • 计算
      • 轴心受压构件不发生整体失稳的条件：截面应力≤临界应力，即σ=N/A≤ψ×f
      • 构件长细比：双轴对称或极对称，单轴对称，组合T形截面，单轴对称绕非对称轴以为的任意轴失稳
  • 轴心受压构件时腹构件的局部稳定
    • 在外压力作用下，截面某部分(板件)不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，称局部失稳。降低构件承载力
    • 均匀受压板件的屈曲：板件弹性阶段的临界应力，考虑塑性发展的临界应力
    • 计算：实腹式轴心受压构件应满足：σcr≥ψ×fy；板件宽厚比限值
  • 截面设计
    • 设计原则：等稳定性，宽肢薄壁，连接方便，制造省工
    • 截面选择：确定截面面积A；两个主轴方向回转半径ix，iy；确定板件尺寸
    • 截面验算：强度σ=N/A ≤ f(截面削弱)；整体稳定N≤ψAf，σ=N/ψA≤f；局部稳定，刚度λmax=(lo/i)max≤[λ]