【文章內(nèi)容簡介】 中常數(shù)c稱為荷載效應(yīng)系數(shù)，與結(jié)構(gòu)型式和荷載情況有關(guān)。例如一簡支梁的跨中作用一集中荷載Q，計算最大彎矩時，c＝l／4，l為梁的跨度。在這種情況下，荷載效應(yīng)的統(tǒng)計規(guī)律可按與荷載的統(tǒng)計規(guī)律一致來考慮。　　 結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)抗力(R)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力，如構(gòu)件的承載能力、剛度等。結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的抗力是結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)材料性能(強(qiáng)度、彈性模量等)、幾何參數(shù)和計算模式的函數(shù)。由于材料性能的變異性、構(gòu)件幾何特征的不定性和計算模式的不定性，結(jié)構(gòu)(抗件)抗力也是隨機(jī)變量。第四章 鋼結(jié)構(gòu)的連接　　 第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法　　 鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼等組合連接制成基本構(gòu)件，如梁、柱、桁架等；運(yùn)到工地后再通過安裝連接組成整體結(jié)構(gòu)，如屋蓋、廠房、橋梁等。連接在鋼結(jié)構(gòu)中占有很重要的地位，將直接影響鋼結(jié)構(gòu)的制造安裝和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及使用性能。連接設(shè)計應(yīng)符合安全可靠、節(jié)省鋼材、構(gòu)造簡單、制造安裝方便等原則?！　?鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接等(圖4—1)。其中普通螺栓連接使用最早，約從18世紀(jì)中葉開始，至今仍是安裝連接的一種重要方法。19世紀(jì)20年代開始使用鉚釘連接，此后發(fā)展成在鋼結(jié)構(gòu)連接中占統(tǒng)治地位。19世紀(jì)下半葉出現(xiàn)焊縫連接，在本世紀(jì)20年代后逐漸廣泛使用并取代鉚釘連接成為鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法。本世紀(jì)中葉又發(fā)展使用高強(qiáng)度螺栓連接，現(xiàn)已在一些較大鋼結(jié)構(gòu)的安裝連接中得到較多的使用?！　?一、焊縫連接　　 焊縫連接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。在鋼結(jié)構(gòu)中主要采用電弧焊；較少特殊情況下可采用電渣焊和電阻焊等。　　 焊縫連接的優(yōu)點(diǎn)是對鋼材從任何方位、角度和形狀相交都能方便適用，一般不需要附加連接板、連接角鋼等零件，也不需要在鋼材上開孔，不使截面受削弱，因而構(gòu)造簡單，節(jié)省鋼材，制造方便，并易于采用自動化操作，生產(chǎn)效率高。此外，焊縫連接的剛度較大，密封性較好?！　?焊縫連接的缺點(diǎn)是焊縫附近鋼材因焊接的高溫作用而形成熱影響區(qū)，其金相組織和機(jī)械性能發(fā)生變化，某些部位材質(zhì)變脆；焊接過程中鋼材受到不均勻的高溫和冷卻，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，影響結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能，焊縫連接的剛度第71頁大和材料連續(xù)是優(yōu)點(diǎn)，但也使局部裂紋一經(jīng)發(fā)生便容易擴(kuò)展到整體。因此，與高強(qiáng)度螺栓和鉚釘連接相比，焊縫連接的塑性和韌性較差，脆性較大，疲勞強(qiáng)度較低。此外，焊縫可能出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷，也是影響焊縫連接質(zhì)量的不利因素?，F(xiàn)場焊接的拼裝定位和操作較麻煩，因而構(gòu)件間的安裝連接常盡量采用高強(qiáng)度螺栓連接、或設(shè)安裝螺栓定位后再焊接?！　?二、螺栓連接　　 螺栓連接可分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。普通螺栓通常用Q235鋼(3號鋼)制成，用普通扳手?jǐn)Q緊；高強(qiáng)度螺栓則用高強(qiáng)度鋼材制成并經(jīng)熱處理，用特制的、能控制扭矩或螺栓拉力的扳手，擰緊到使螺栓有較高的規(guī)定預(yù)拉力值，相應(yīng)把被連接的板件高度夾緊?！　?普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，特別適用于工地安裝連接；也便于拆卸，適用于需要裝拆結(jié)構(gòu)的連接和臨時性連接。其缺點(diǎn)是需要在板件上開孔和拼裝時對孔，增加制造工作量；螺栓孔還使構(gòu)件截面削弱，且被連接的板件需要互相搭接或另加角鋼或拼接板等連接件，因而多費(fèi)鋼材?！　?1．普通螺栓連接　　 普通螺栓連接一般采用C級螺栓，習(xí)稱粗制螺栓；較少情況下可采用質(zhì)量要求較高的A、B級螺栓，習(xí)稱精制螺栓?！　?(1)C級螺栓連接 C級螺栓用未經(jīng)加工的圓鋼制成，桿身表面粗糙，尺寸不很準(zhǔn)確；螺栓孔是在單個零件上一次沖成或不用鉆模鉆成(稱為，類孔)，孔徑比螺栓直徑大1～2mm?！　?C級螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的裝配和螺栓裝拆方便，操作不需復(fù)雜的設(shè)備，并比較適用于承受拉力；而其受剪性能則較差。因此，它常用于承受拉力的安裝螺栓連接(同時有較大剪力時常另加承托承受)、次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)的受剪連接、以及安裝時的臨時連接?！　?受剪性能較差是由于孔徑大于桿徑較多，當(dāng)連接所受剪力超過被連接板件間的摩擦力(普通螺栓用普通扳手?jǐn)Q緊，擰緊力和摩擦力較小)時，板件間將發(fā)生較大的相對滑移變形，直至螺栓桿與板件孔壁一側(cè)接觸；也由于螺栓孔中距不準(zhǔn)，致使個別螺栓先與孔壁接觸、以及接觸面質(zhì)量較差，使各個螺栓受力較不均勻?！　?(2)A、B級螺栓連接 A、B級螺栓桿身經(jīng)車床加工制成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確；按尺寸規(guī)格和加工要求又分為A、B兩級(直徑d≤24mm并長度l≤150mm和10d時用A級；d24mm或l150mm或10d時用B級。A級的精度要求更高)。螺栓孔在裝配好的構(gòu)件上鉆成或擴(kuò)鉆成(相應(yīng)先在單個零件上鉆或沖成較小孔徑)，或在單個零件或構(gòu)件上分別用鉆模鉆成(統(tǒng)稱為Ⅰ類孔)。孔壁光滑，對孔準(zhǔn)確，孔徑與螺栓桿徑相等，但分別允許正和負(fù)公差，安裝時需將螺栓輕擊入孔。　　　　 A、B級螺栓連接由于加工精度高、尺寸準(zhǔn)確和桿壁接觸緊密，可用于承受較大的剪力、拉力的安裝連接，受力和抗疲勞性能較好，連接變形較小；但其制造和安裝都較費(fèi)工，價格昂貴，故在鋼結(jié)構(gòu)中較少采用，主要用在直接承受較大動力荷載的重要結(jié)構(gòu)的受剪安裝螺栓。目前的情況是通常為摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接所取代。第第五章 軸心受力構(gòu)件　　 第一節(jié) 概　　述　　 軸心受力構(gòu)件是指軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件，其中包括軸心受壓柱。　　 在鋼結(jié)構(gòu)中，屋架、托架、塔架和網(wǎng)架等各種類型的平面或空間鋼桁架以及支撐系統(tǒng)，通常均由軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件所組成(圖5—1)。　　 工作平臺以及單層、多層和高層房屋骨架的柱，承受梁或桁架傳來的荷載，當(dāng)荷載為對稱布置且不考慮承受水平荷載時，這些柱屬于軸心受壓柱。柱通常由柱頭、柱身和柱腳三部分組成(圖5—2)，柱頭支承上部結(jié)構(gòu)并將其荷載傳給柱身，柱腳則把荷載由柱身傳給基礎(chǔ)?！　?軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件(包括軸心受壓柱)，按其截面組成型式，可分為實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件兩種(圖5—2)。實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面，如圖5—3a，其中最常用的是工形和箱形截面。實腹式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸大時鋼材用量較多?！　?格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件(綴條或綴板)聯(lián)系組成(圖5—2b，c，圖5—3b)。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件，其綴件一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)。分肢通常采用軋制槽鋼或工字鋼，承受荷載大時可采用焊接工形或槽形組合截面。格構(gòu)式構(gòu)件中，垂直于分肢腹板平面的主軸叫做實軸，垂直于分肢綴件平面的主軸叫做虛軸(圖5—3b)。綴件分綴條和綴板兩類，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時產(chǎn)生的剪力。綴條常采用單角鋼，與分肢翼緣組成桁架體系，對承受橫向剪力有較大的剛度。綴板常采用鋼板，必要時也可采用型鋼，每隔一定距離在每個綴板平面內(nèi)設(shè)置一個，與分肢翼緣組成剛架體系。在構(gòu)件產(chǎn)生繞虛軸彎曲而承受橫向剪力時，其變形比綴條體系稍大，因而剛度略低，所以通常用于受拉構(gòu)件或壓力較小的受壓構(gòu)件。　　 軸心受壓柱以及受力較大的軸心受拉或軸心受壓構(gòu)件，通常采用實腹式或格構(gòu)式雙軸對稱截面(圖5—3)。一般情況是組合截面，有時也采用軋制工形或圓管截面。在普通桁架中，其桿件(受拉或受壓)常采用兩個等邊或