鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)同濟(jì)大學(xué)土木系1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.1結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。

承載能力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形

正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z來描述，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)可取荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個(gè)基本隨機(jī)變量來表達(dá)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，即

Z=g（R，S）＝R－S

（1-1）顯然，Z是隨機(jī)變量，有以下三種情況：Z＞0結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z＝0結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z＜0結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。可見，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)由可靠轉(zhuǎn)變?yōu)槭У呐R界狀態(tài)。由于R和S受到許多隨機(jī)性因素影響而具有不確定性，Z≥0不是必然性的事件。因此科學(xué)的設(shè)計(jì)方法是以概率為基礎(chǔ)來度量結(jié)構(gòu)的可靠性。1.2可靠度按照概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，結(jié)構(gòu)的可靠度定義為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率?！巴瓿深A(yù)定功能”指對(duì)某項(xiàng)規(guī)定功能而言結(jié)構(gòu)不失效。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足的功能有：

(1)在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；(2)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；(3)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性；(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期）是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目使用的年限。大陸規(guī)范規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。若以Pr表示結(jié)構(gòu)的可靠度，則有Pr=P（Z≥0） （1-2）記Pf為結(jié)構(gòu)的失效概率，則有Pf=P（Z<0） （1-3）顯然Pr=1－Pf（1-4）因此結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算可轉(zhuǎn)換為失效概率的計(jì)算。可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指的是使失效概率小到可以接受程度的設(shè)計(jì)，絕對(duì)可靠的結(jié)構(gòu)（失效概率等于零）是不存在的。由于與Z有關(guān)的多種影響因素都是不確定的，其概率分布很難求得，目前只能用近似概率設(shè)計(jì)方法，同時(shí)采用可靠指標(biāo)表示失效概率。

1.3可靠指標(biāo)

為了使結(jié)構(gòu)達(dá)到安全可靠與經(jīng)濟(jì)上的最佳平衡，必須選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)失效概率或目標(biāo)可靠指標(biāo)?？刹捎谩靶?zhǔn)法”求得。即通過對(duì)原有規(guī)范作反演分析，找出隱含在現(xiàn)有工程中相應(yīng)的可靠指標(biāo)值，經(jīng)過綜合分析，確定設(shè)計(jì)規(guī)范采用的目標(biāo)可靠指標(biāo)值。《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)不應(yīng)小于表1-1中的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)連接的承載能力極限狀態(tài)經(jīng)常是強(qiáng)度破壞而不是屈服，可靠指標(biāo)應(yīng)比構(gòu)件為高，一般推薦用4.5。表1－11概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.4極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式除疲勞計(jì)算外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算

(1)對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)

基本組合

按下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定

由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-5）

由永久荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-6）

0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按下列規(guī)定采用：對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年及以上的

結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9；G——永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)，一般情況下取1.0；Q1,

Qi——第1個(gè)和第i個(gè)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)可變荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時(shí)，在一般情況下應(yīng)取1.4，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4.0kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3；當(dāng)可變荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)，應(yīng)取為0；

S——永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法SQ1k——在基本組合中起控制作用的第1個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

SQik——第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

ci——第i個(gè)可變荷載的組合值系數(shù)，其值不應(yīng)大于1；

R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值，R=Rk/R，Rk為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值，R為抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于Q235鋼，R=1.087；對(duì)于Q345、Q390和Q420鋼，R=1.111。對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可以采用簡化設(shè)計(jì)表達(dá)式：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

（1-7）

——簡化設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的荷載組合系數(shù)，一般情況下可取=0.9，當(dāng)只有一個(gè)可變荷載時(shí)，取=1.0。由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式（1-6）計(jì)算。

偶然組合對(duì)于偶然組合，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式宜按下列原則確定：偶然作用的代表值不乘以分項(xiàng)系數(shù)；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)資料和工作經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇怠?2)對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)不同設(shè)計(jì)目的，分別選用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值符合下式的要求：Sd≤C

（1-8）

Sd——變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值；C——設(shè)計(jì)對(duì)變形、裂縫等規(guī)定的相應(yīng)限值。

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)只涉及變形驗(yàn)算，僅需考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合：

（1-9）1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1.5鋼結(jié)構(gòu)的疲勞計(jì)算

疲勞斷裂的概念

鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂是裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展以至斷裂的脆性破壞。疲勞破壞經(jīng)歷三個(gè)階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂。與疲勞破壞有關(guān)的幾個(gè)概念

應(yīng)力集中應(yīng)力循環(huán)特征連續(xù)重復(fù)荷載之下應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。應(yīng)力循環(huán)特征常用應(yīng)力比來表示，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。應(yīng)力幅應(yīng)力幅表示應(yīng)力變化的幅度，用△=max-min表示，應(yīng)力幅總是正值。

1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法疲勞壽命（致?lián)p循環(huán)次數(shù)）疲勞壽命指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)，一般用n表示。（1）疲勞曲線（—n曲線）

(1-11)1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和疲勞設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法大陸2鋼結(jié)構(gòu)材料2.1結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式:

塑性破壞脆性破壞

2.2鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的要求

(1)較高的強(qiáng)度:屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）fy和抗拉強(qiáng)度fu

(2)良好的塑性:伸長率鋼材拉伸圖(3)韌性好:沖擊韌性值Cv沖擊韌性圖(4)可焊性好

(5)合格的冷彎性能

2.3影響鋼材性能的主要因素

(1)化學(xué)成分

鋼材由各種化學(xué)成分組成的，其基本元素為鐵（Fe），碳素結(jié)構(gòu)鋼中鐵占99%。碳和其它元素僅占1%，但對(duì)鋼材的性能有著決定性的影響。普通低合金鋼中還含有低于5%的合金元素。2鋼結(jié)構(gòu)材料碳（C）、硫（S）、磷（P）、氧（O）和氮（N）、錳（Mn）、硅（Si）(2)冶煉、軋制、熱處理

(3)鋼材的硬化

時(shí)效硬化冷作硬化

(4)溫度的影響

(5)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)(6)應(yīng)力集中

(7)反復(fù)荷載作用

2.4

結(jié)構(gòu)鋼材種類及其選擇

(1)鋼材的種類和牌號(hào)

碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)的數(shù)值（N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成。如Q235－AF表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的A級(jí)沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

低合金鋼是在冶煉過程中添加一種或幾種少量合金元素，其總量低于5％的鋼材。其牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法相同，常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。2鋼結(jié)構(gòu)材料低合金鋼的脫氧方法為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q345-B表示屈服強(qiáng)度為345N／mm2的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼；Q390－D表示屈服強(qiáng)度為390N／mm2的D級(jí)特殊鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼都可以采取適當(dāng)?shù)臒崽幚?如調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。例如用于制造高強(qiáng)度螺栓的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過調(diào)質(zhì)處理提高強(qiáng)度的。(2)鋼材的選用原則鋼材選用的原則是既要使結(jié)構(gòu)安全可靠和滿足使用要求，又要最大可能節(jié)約鋼材和降低造價(jià)。為保證承重結(jié)構(gòu)的承載力和防止在一定條件下可能出現(xiàn)的脆性破壞，應(yīng)綜合考慮下列因素：結(jié)構(gòu)的重要性、荷載的性質(zhì)、連接方法、結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境、鋼材厚度

（3）鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼，以及冷彎成型的薄壁型鋼等。鋼板

鋼板有薄鋼板（厚度0.35~4mm）、厚鋼板（厚度4.5~60mm）、特厚板（板厚＞60mm）和扁鋼(厚度4~60mm，寬度為12~200mm)等。鋼板用“—寬×厚×長”或“—寬×厚”表示，單位為mm，如—450×8×3100，—450×8。型鋼

鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和焊接成型外，其余型鋼均為熱軋成型。冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。其壁厚一般為1.5~12mm，但承重結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的壁厚不宜小于2mm。薄壁型鋼能充分利用鋼材的強(qiáng)度以節(jié)約鋼材，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。常用冷彎薄壁型鋼截面型式有等邊角鋼]、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊槽鋼（C型鋼）、鋼管等。2鋼結(jié)構(gòu)材料3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法在傳力過程中，連接部位應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。被連接件間應(yīng)保持正確的位置，以滿足傳力和使用要求。

鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接，鉚接和螺栓連接三種方式（圖3-1）。

3.2焊接連接的特性

鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有電弧焊，電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。焊縫連接形式按構(gòu)件的相對(duì)位置可分為平接、搭接、T形連接和角接四種。（圖3-2）焊縫形式主要有對(duì)接焊縫和角焊縫。其中對(duì)接焊縫按受力方向可分為對(duì)接正焊縫和對(duì)接斜焊縫；角焊縫長度方向垂直于力作用方向的稱正面角焊縫，平行于力作用方向的稱側(cè)面角焊縫。

焊縫缺陷和焊縫等級(jí)焊縫中可能存在裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等缺陷。（圖3-3）

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205）規(guī)定，焊縫依其質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)，其中三級(jí)焊縫只要求通過外觀檢查，即檢查焊縫實(shí)際尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求和有無看得見的裂紋，咬邊等缺陷。對(duì)于重要結(jié)構(gòu)或要求焊縫金屬強(qiáng)度等于被焊金屬強(qiáng)度的對(duì)接焊縫，必須進(jìn)行一級(jí)或二級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)，即在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無損檢驗(yàn)。其中二級(jí)要求用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的20％長度，且不小于200mm；一級(jí)要求用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫全部長度，以便揭示焊縫內(nèi)部缺陷。

焊縫代號(hào)

焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成。（表3-1a）（表3-1b）3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)3.3

對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

對(duì)接焊縫按坡口形式分為I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫（也叫Y形縫）、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等。（圖3-4）

對(duì)基焊縫計(jì)算對(duì)接焊縫的應(yīng)力分布情況基本上與焊件相同?？捎糜?jì)算焊件的方法計(jì)算對(duì)接焊縫。對(duì)于重要的構(gòu)件，按一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量，焊縫和構(gòu)件等強(qiáng)，不必另行計(jì)算，只有對(duì)三級(jí)焊縫，才需要計(jì)算。

（1）軸心受力的對(duì)接焊縫

＝N／（lwt）≤fwt或fwc(3-1)式中N——軸心拉力或壓力的設(shè)計(jì)值；

lw——焊縫計(jì)算長度，當(dāng)采用引弧板施焊時(shí)，取焊縫實(shí)際長度；當(dāng)無法采用引弧板時(shí)，每條焊縫取實(shí)際長度減去2t；t——在對(duì)接接頭中為連接件的較小厚度，不考慮焊縫的余高；在T形接頭中為腹板厚度;ftw，fcw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。抗壓焊縫和質(zhì)量等級(jí)為一、二級(jí)的抗拉焊縫與母材等強(qiáng)，三級(jí)抗拉焊縫強(qiáng)度為母材的85%。（2）受彎、受剪的對(duì)接焊縫計(jì)算

＝M／Ww≤fwt(3-2)＝VS／（Iwt）≤fwV(3-3)(3-4)3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)3.4角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

(1)角焊縫的截面角焊縫兩邊夾角一般為900（直角角焊縫），夾角大于1350或小于600的斜角交焊縫，除鋼管結(jié)構(gòu)外，一般不宜用作受力焊縫。（圖3-5）

角焊縫的有效截面為平分角焊縫夾角的截面，破壞往往從這個(gè)截面發(fā)生。有效截面的高度（不考慮焊縫余高）稱為角焊縫的有效厚度he

，當(dāng)

≤90o時(shí)，he

＝0.7hf

；當(dāng)

>90o時(shí)，he

＝hf

cos(/2)。

(2)角焊縫的尺寸限制

焊腳尺寸

hf

應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)，不宜過大或過小。對(duì)手工焊，hf應(yīng)不小于，t為較厚焊件的厚度（mm），對(duì)自動(dòng)焊，可減小1mm；

hf應(yīng)不大于較薄焊件厚度的1.2倍。對(duì)于板件邊緣的焊縫，當(dāng)t≤6mm時(shí)，

hf≤t；當(dāng)t>6mm時(shí)，

hf＝t－(1~2)mm。（圖3-6）

焊縫長度lw也不應(yīng)太長或太短，其計(jì)算長度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。(3)角焊縫計(jì)算的基本公式

(3-5)式中

f——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，

；但對(duì)直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的角焊縫，由于正面角焊縫的剛度大，韌性差，應(yīng)取f＝1.0；x、y——按角焊縫有效截面計(jì)算，垂直于焊縫長度方向的正應(yīng)力；z

——按角焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力。

3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)

(4)常用連接方式的角焊縫計(jì)算

①受軸心力作用時(shí)（圖3-7）焊縫長度與受力方向垂直（正面角焊縫）：(3-6)焊縫長度與受力方向平行（側(cè)面角焊縫）

：(3-7)式中l(wèi)w為連接一側(cè)所有焊縫的計(jì)算長度之和，每條焊縫按實(shí)際長度減去2hf。三面圍焊時(shí)，先按式（3－6）計(jì)算計(jì)算正面角焊縫受力N1，再由N－

N1按式（3－7）計(jì)算。

②彎矩單獨(dú)作用時(shí)（圖3-8）(3-8)式中Ww——角焊縫有效截面的截面模量。

③扭矩單獨(dú)作用時(shí)（圖3-9）(3-9)式中J

——角焊縫有效截面的極慣性矩，J=Ix＋I(xiàn)y；rA——A點(diǎn)至形心o點(diǎn)的距離。

3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)

將

A分解到x和y方向，有

④彎矩、扭矩、軸心力共同作用時(shí)，分別計(jì)算受力最不利點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，按下式計(jì)算：

(3-10)

3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)傭的連接長設(shè)計(jì)3.5螺栓連升接的排拔列和構(gòu)杜造要求螺栓宅在構(gòu)倘件上提的排單列可脫以是并列或錯(cuò)列（需圖3-1豪1），排造列時(shí)贊應(yīng)考醉慮下蛇列要遼求:1．受力要絮求：對(duì)露于受籍拉構(gòu)撐件，產(chǎn)螺栓評(píng)的栓防距和碎線距訴不應(yīng)廚過小破，否母則對(duì)瞇鋼板醉截面崖削弱自太多析，構(gòu)莖件有陸可能糧沿直簡線或甚折線銹發(fā)生遙凈截失面破重壞。驅(qū)對(duì)于鐮受壓絨構(gòu)件裳，沿倉作用贈(zèng)力方晃向螺祝栓間桶距不托應(yīng)過炊大，忙否則餐被連劍接的熊板件區(qū)間容狗易發(fā)刷生凸鬼曲現(xiàn)返象。酬因此廚，從穴受力宴角度薯應(yīng)規(guī)禿定螺叛栓的眾最大蘭和最隔小容促許間館距。2．構(gòu)造聞要求：若享栓距盲和線等距過背大，否則構(gòu)鏈件接典觸面趕不夠滔緊密柱，潮讀氣易地于侵因入縫派隙而爽產(chǎn)生勤腐蝕屈，所狐以，駱構(gòu)造居上要儉規(guī)定良螺栓華的最炎大容雀許間假距。3．施工要降求：為便頁于轉(zhuǎn)動(dòng)耕螺栓扳墨手，就勺要保證愛一定的灑作業(yè)空晶間。所救以，施受工上要菜規(guī)定螺夜栓的最溜小容許株間距。圖3-1哪1鋼板漸上螺斃栓的超排列(a)并列勿；(b)錯(cuò)列訓(xùn)；(c)容許間枕距3鋼結(jié)構(gòu)草的連接筍設(shè)計(jì)根據(jù)以生上要求瞞，規(guī)范潮規(guī)定螺判栓的最古大和最膏小容許靈間距見表表3-返2。注:1監(jiān).d0為螺栓它孔徑，t為外層牲薄板件垮厚度。2.鋼板種邊緣急與剛孔性構(gòu)榆件(如角伸鋼、珠槽鋼)相連的附螺栓最欺大間距忠，可按望中間排臉數(shù)值采譯用。表3-沒2螺栓的虧最大和女最小容勝許間距3鋼結(jié)驅(qū)構(gòu)的集連接猶設(shè)計(jì)3.拐6普通僻螺栓據(jù)連接棵的性洽能和殘計(jì)算1.普通螺諒栓連接圓的性能普通林螺栓近連接靈按螺塌栓傳益力方身式，示可分晌為抗剪查螺栓譽(yù)連接和抗拉螺澡栓連接。抗剪螺趣栓連接有五種告破壞形齡式，見圖3-1購2。3鋼結(jié)愧構(gòu)的著連接貼設(shè)計(jì)??3鋼結(jié)壓構(gòu)的席連接談設(shè)計(jì)抗拉螺音栓連接3鋼結(jié)構(gòu)篇的連接崇設(shè)計(jì)2.螺栓群呈計(jì)算當(dāng)螺栓連接處雄于彈性旨階段時(shí)頓，螺栓伸群中各罷螺栓受雙力并不斑相等，帝兩端大繁而中間折小(圖3-爪15a)；當(dāng)螺挖栓群個(gè)連接腿長度l1不太量大時(shí)光，隨班著外賀力增渠加連顫接超翅過彈匪性變?cè)佇味策M(jìn)入雕塑性鳥階段吵后，歇因內(nèi)退力重攻分布燭使各東螺栓乒受力汗趨于彼均勻(圖3-1適5b)。但當(dāng)漏構(gòu)件話的節(jié)萬點(diǎn)處兩或拼筐接縫柳的一絹側(cè)螺龜栓很嚴(yán)多，介且沿冊(cè)受力焦方向鑰的連跌接長叨度l1過大時(shí)顧，端部阻的螺栓龍會(huì)因受勝力過大總而首先判發(fā)生破庭壞，隨李后依次貿(mào)向內(nèi)逐斑排破壞臥（即所盈謂解鈕波扣現(xiàn)象疑）。因率此規(guī)范鞋規(guī)定當(dāng)回連接長度l1大于15d0時(shí)，應(yīng)移將螺再栓的姨承載法力乘齒以折閉減系矮數(shù)=1.劃1－l1/150d0，當(dāng)l1大于60d0時(shí)，折減角系數(shù)取0.僚7。因此陳，當(dāng)外諷力通過禍螺栓群黨中心時(shí)敢，可認(rèn)環(huán)為所有睡的螺栓桑受力相們同。①螺栓群提在軸心議力作用摘下的抗繼剪計(jì)算n=N/Nbmi薄n(3-夜15)此時(shí)應(yīng)港驗(yàn)算板雪的凈截孔面強(qiáng)度=N/An≤f(3-男16)??3鋼結(jié)構(gòu)②螺栓等群在繞扭矩游作用潛下的笨抗剪緩計(jì)算圖3-1變8螺栓營群受盤扭矩耐作用3鋼結(jié)構(gòu)桶的連接板設(shè)計(jì)③螺栓群晝?cè)谂ぞ貑T、剪力炊、軸心盲力共同產(chǎn)作用下棉的抗剪置計(jì)算分別算別出扭矩瓦、剪力媽、軸心殃力作用恒下受力搖最大螺鳳栓的受必力，將抽其分解起到x和y兩個(gè)方蕉向，按翁下式驗(yàn)碗算：④螺栓群退在軸心被力作用凈下的抗穩(wěn)拉計(jì)算n=N/Ntb(3-甘19)⑤螺栓島群在板彎矩輛作用聞下的目抗拉廢計(jì)算螺栓見群在變彎矩白作用士下上耽部螺賞栓受桃拉，贊因而辮有使絲式連接萌上部馳分離朵的趨頭勢(shì)，治使螺帥栓群焦形心事下移置。通強(qiáng)常假桐定中葉和軸瞇在最低下排情螺栓誤處，您則螺維栓的魂最大粱拉力沖為：圖3-1饞9彎矩作斗用下的圈抗拉螺迎栓計(jì)算?3鋼結(jié)島構(gòu)的失連接蛇設(shè)計(jì)⑥螺栓果群同愚時(shí)承受剪湯力和拉詢力的計(jì)尋算圖3-蜻20螺栓遵群同短時(shí)承盯受剪貪力和訴拉力此時(shí)脆連接是傳遞費(fèi)的力造有彎牙矩M=V?e和剪噴力V，Nt按式(3-敞20)計(jì)算。3鋼結(jié)構(gòu)辨的連接須設(shè)計(jì)3.羅7高強(qiáng)螺短栓連接毒的性能假和計(jì)算1.高強(qiáng)覺螺栓旁連接竿的性死能高強(qiáng)螺術(shù)栓連接耕按受力默特征分胖為高強(qiáng)使螺栓犧摩擦慚型連農(nóng)接、高強(qiáng)注螺栓演承壓勤型連羨接和承受拉裹力的高嫁強(qiáng)螺栓緩連接。高強(qiáng)悲螺栓諸連接丹的預(yù)邀拉力高強(qiáng)度拜螺栓預(yù)淹拉力設(shè)禍計(jì)值按材料箱強(qiáng)度和螺栓玩有效騙截面沒積確定膜，取墨值時(shí)絡(luò)考慮先①螺厭栓材緞料抗響力的駕變異布性，根引入擇折減洲系數(shù)0.9；②施秩加預(yù)應(yīng)虹力時(shí)為省補(bǔ)償預(yù)掙拉力損燈失超張鴿拉5%~裳10%，引鐮入折既減系申數(shù)0.期9；③在讀扭緊螺陪栓時(shí)，姻扭矩使急螺栓產(chǎn)良生的剪幼力將降顫低螺栓廢的抗拉蹤蝶承載力怖，引入分折減系半數(shù)1/錫1.巨2；④鋼銹材由于恩以抗拉肅強(qiáng)度為壤準(zhǔn)，引朱入附加屢安全系重?cái)?shù)0.歡9。故電高強(qiáng)泥度螺本栓預(yù)即拉力攝為3鋼結(jié)敞構(gòu)的踏連接慈設(shè)計(jì)高強(qiáng)刻度螺市栓連盜接的忘摩擦奴面抗裂滑移名系數(shù)2.高強(qiáng)螺金栓的抗雕剪承載鄉(xiāng)豐力設(shè)計(jì)歡值高強(qiáng)度據(jù)螺栓摩扭擦型連堪接??3鋼結(jié)辱構(gòu)的配連接謊設(shè)計(jì)高強(qiáng)度結(jié)螺栓承尊壓型連惠接極限承慌載力由邪螺栓桿糟身抗剪笛和孔壁將承壓決短定，摩廣擦力只剖起延緩星滑動(dòng)作紀(jì)用，計(jì)救算方法許與普通村螺栓相道同，見廉式(3演-1匹1)和(3腐-1遼2)。3.高強(qiáng)螺趴栓群的驕抗剪計(jì)謝算①軸心力置作用時(shí)螺栓數(shù)按式(3脹-1移5)計(jì)算，摧其中Nbmin對(duì)摩擦多型為式(3-秀23)，對(duì)著承壓司型用煤高強(qiáng)河度螺惡栓的翅抗剪宿、承檔壓承膊載力酸設(shè)計(jì)崖值。構(gòu)件罩凈截辟面強(qiáng)村度對(duì)于承遲壓型連妄接，與芬普通螺皆栓驗(yàn)算巧相同；荷對(duì)于摩額擦型連冰接，要調(diào)考慮摩區(qū)擦力的孫作用，故一部分著剪力由樂孔前接防觸面?zhèn)髫氝f(圖3-醫(yī)21筐)。按規(guī)范堂規(guī)定，筑孔前傳折力占螺終栓傳力戰(zhàn)的50血%，則暑截面1－1處凈截芝面?zhèn)髁餅橛辛薔′以后，鄭凈截面婆驗(yàn)算按臭式(3未-1脅6)進(jìn)行臺(tái)。②扭矩?zé)┳饔檬邥r(shí)，型及扭里矩、臂剪力中、軸每心力做共同骨作用蔬時(shí)的址抗剪有高強(qiáng)成度螺篩栓所附受剪泊力的殘計(jì)算怨，其鵲方法穗與普箱通螺配栓相毅同，毫單個(gè)鴨螺栓吧所受敲剪力層應(yīng)不帽超過昆高強(qiáng)照度螺蒼栓的辱承載牲力設(shè)刻計(jì)值旱。圖3-靠21摩擦型柏高強(qiáng)螺溉栓孔前冊(cè)傳力3鋼結(jié)構(gòu)膽的連接萍設(shè)計(jì)4.高強(qiáng)特螺栓趴群的己抗拉貪計(jì)算抗拉股承載港力設(shè)棍計(jì)值高強(qiáng)魔度螺哨栓連短接由今于螺剛栓中杏的預(yù)所拉力崗作用倒，構(gòu)脖件間咬在承籍受外掏力作禾用前掠已經(jīng)擠有較姨大的盞擠壓厚力，知高強(qiáng)阻度螺誤栓受叨到外晴拉力頸作用辛?xí)r，筋首先費(fèi)要抵膊消這蹈種擠鳥壓力碧。分塊析表耽明，黎當(dāng)高扯強(qiáng)度炒螺栓猴達(dá)到桶規(guī)范游規(guī)定濱的承喊載力0.8P時(shí)，螺董栓桿的堅(jiān)拉力僅擁增大7%左右日，可散以認(rèn)舌為基您本不卸變。層規(guī)范課規(guī)定會(huì)一個(gè)從高強(qiáng)虧度螺輸栓抗揀拉承裕載力隙設(shè)計(jì)襯值為Nbt=0住.8P(3-很25)①受軸心琴拉力作預(yù)用時(shí)，亮螺栓數(shù)糖為n徐=變N/Nbt=N/羅(0宣.8P)唐(3扯-2彎6)②受彎矩截作用，殖當(dāng)板沒銳有被拉罰開時(shí)，歐接觸面情保持緊西密貼合拔，中和充軸可以肢認(rèn)為在翻螺栓群育的形心忽軸線上(圖3－22)，則受你力最大轉(zhuǎn)的螺栓饑應(yīng)滿足N1M=My1/m∑yi2(3濃-2海7)對(duì)于學(xué)承受屑靜力左荷載具的結(jié)藏構(gòu)，孕板被穩(wěn)拉開劃并不揪等于厘達(dá)到奴承載租能力炭的極糠限，躲此時(shí)養(yǎng)可按釘圖(3憤-1逃9)所示的烏內(nèi)力分女布計(jì)算命。圖3-搭22高強(qiáng)螺雄栓受彎敲連接?3鋼結(jié)構(gòu)慌的連接上設(shè)計(jì)5.同時(shí)承漠受剪力職和拉力把的高強(qiáng)暖螺栓群將連接計(jì)盆算對(duì)于欣高強(qiáng)復(fù)度螺概栓摩工擦型伴連接，按下真式計(jì)算對(duì)于趴高強(qiáng)賊度螺歪栓承生壓型五連接，按下降式計(jì)算3鋼結(jié)丙構(gòu)的員連接乳設(shè)計(jì)3鋼結(jié)構(gòu)挑的連接綿設(shè)計(jì)4軸心受駛力構(gòu)件每設(shè)計(jì)4軸心填受力倚構(gòu)件流設(shè)計(jì)4.1軸心受限力構(gòu)件墾的應(yīng)用脹和截面桶形式軸心窯受力演構(gòu)件嗽的截鹽面形高式有烤三種表：第校一種爺是熱軋型傷鋼截面，如圖4-喉1(a)中的南工字瀉鋼、H型鋼發(fā)、槽撫鋼、晶角鋼屈、T型鋼修、圓搭鋼、蠶圓管進(jìn)、方懲管等近；第唱二種拒是冷彎薄溝壁型鋼枯截面，如圖4-1毀(b)中冷彎伶角鋼、遭槽鋼和渴冷彎方謠管等；授第三種帽是用型您鋼和鋼超板或鋼渡板和鋼糧板連接用而成的組合構(gòu)截面，如津圖4-1摟(c)所示謊的實(shí)朵腹式幕組合灘截面嚷和圖4-1字(d)所示的買格構(gòu)式麻組合截宇面等。4軸心助受力遵構(gòu)件絨設(shè)計(jì)4.攝2軸心受披力構(gòu)件可的強(qiáng)度翁和剛度強(qiáng)度軸心受唯力構(gòu)件倦的強(qiáng)度仗應(yīng)以凈截王面的它平均休應(yīng)力喜不超笛過鋼允材的汪屈服椅強(qiáng)度為準(zhǔn)則粘：應(yīng)力－晃應(yīng)變關(guān)隆系圖對(duì)于歡高強(qiáng)溜螺栓酬的摩虜擦型祖連接偽，計(jì)狠算板聞件強(qiáng)統(tǒng)度時(shí)扶要考辯慮孔堂前傳丘力的厲影響（式3-2頸4）。4軸心方受力御構(gòu)件變?cè)O(shè)計(jì)剛度剛度徐通過犁限制活構(gòu)件轟的長細(xì)比來實(shí)及現(xiàn)。4軸心蜂受力偷構(gòu)件養(yǎng)設(shè)計(jì)4.3實(shí)腹答式軸貍心受蛇壓構(gòu)婚件的閑整體餓穩(wěn)定浙計(jì)算實(shí)際漿的壓佳桿不倦可避冤免地饒存在傾著初銜彎曲佩、荷紗載作梢用點(diǎn)叉的初叉偏心揀和截銹面的餓殘余釣應(yīng)力膊，它前們對(duì)磨壓桿劉的承槳載力鄉(xiāng)豐有不財(cái)利的銷影響拾。同重時(shí)，咬構(gòu)件義兩端橡可能查存在冰著不府同程崖度的原約束嘆，使背得構(gòu)丘件的查承載廉力有橋所提刷高。護(hù)對(duì)于酒桿端尊約束佳，可步以用潮計(jì)算塘長度l0代替構(gòu)克件的幾離何長度l，將其兵等效砌為兩剪端簡夜支的皂構(gòu)件硬，即l0=l，稱計(jì)算廈長度系諷數(shù)。典挽型約束的理論虹值和建在議值見代表4－3。對(duì)于初彎掃曲、石初偏眠心和請(qǐng)殘余應(yīng)力租的影教響，廳考慮青到材毀料的沙彈塑耐性性迎能，諒用數(shù)配值積絹分法尖求得薯構(gòu)件攻的極蒙限強(qiáng)僚度Nu，相應(yīng)的疏穩(wěn)定系害數(shù)=Nu/(Afy)。按照霧概率占統(tǒng)計(jì)荒理論艦，影景響柱更承載勞力的置幾個(gè)伍不利屈因素忘，其敬最大菌值同見時(shí)出誰現(xiàn)的如可能賴性是耳極小盜的。賭理論貿(mào)分析長表明眠，考成慮初統(tǒng)彎曲迷和殘?zhí)接鄳?yīng)間力兩扇個(gè)最雞主要博的不固利因斥素比種較合犁理，棗初偏條心不愉必另余行考滿慮。叼初彎林曲的奴矢高噸取構(gòu)乏件長見度的無千分煉之一喉，殘秤余應(yīng)固力根煌據(jù)截歲面的廉加工趁條件撇確定的。軸呀心受敢壓構(gòu)楊件應(yīng)認(rèn)按下割式計(jì)4軸心戀受力殖構(gòu)件掀設(shè)計(jì)p764軸心坐受力展構(gòu)件珍設(shè)計(jì)軸心受佳壓構(gòu)件宅的整體慣穩(wěn)定系根數(shù)E4軸心鈴受力普構(gòu)件閘設(shè)計(jì)圖4-傷3斷G樂B5那00汗17的柱騾曲線4軸心受戰(zhàn)力構(gòu)件善設(shè)計(jì)為便于沒計(jì)算，爆規(guī)范根科據(jù)構(gòu)件斯的長細(xì)蛋比、鋼達(dá)材屈服偉強(qiáng)度和完截面分甚類編制露了計(jì)算狠表格。另外守，穩(wěn)屢定系除數(shù)值可木以用Per中ry公式：4軸心受休力構(gòu)件漸設(shè)計(jì)4軸心砌受力騎構(gòu)件姑設(shè)計(jì)4軸心川受力監(jiān)構(gòu)件愿設(shè)計(jì)4.4實(shí)腹企式軸際心受耗壓構(gòu)攪件的刪局部憲穩(wěn)定杠計(jì)算對(duì)于局悶部屈曲厭問題，拘通常有慌兩種考惕慮方法尋：一是索不允許蘿板件屈弟曲先于拍構(gòu)件整沫體屈曲顆，目前兆一般鋼倒結(jié)構(gòu)的甜規(guī)定就址是不允擠許局部況屈曲先脊于整體矛屈曲來血限制板嬌件寬厚簽比。另貢一種做散法是允俗許板件去先于整辭體屈曲邁，采用撕有效截果面的概靈念來考錫慮局部擠屈曲對(duì)俱構(gòu)件承茂載力的服不利影兼響，冷缸彎薄壁盤型鋼結(jié)毒構(gòu)，輕升型門式銀剛架結(jié)旅構(gòu)的腹醋板就是偏這樣考莊慮的。掘這里板坑件寬厚蟻比的規(guī)突定是基撫于局部孝屈曲不淚先于整轟體屈曲疼考慮的劉，根據(jù)晃板件的宴臨界應(yīng)刊力和構(gòu)融件的臨