【正文】 將F力分解并向角焊縫有效截面的形心O簡化后，可與圖所示的T=Ve、V和N單獨作用等效。粗制螺栓由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成，~。粗制螺栓宜用于承受拉力的連接中，或用在不重要的受剪連接和作為安裝臨時固定之用。在拉剪聯(lián)合作用的安裝連接上，可設計成螺栓只受拉力，由支托來傳遞剪力。由于對螺桿和螺孔均有較高的要求，精制螺栓的制造和安裝就比較復雜，造價較高，在應用上受到一定限制。當各排螺栓距和線距過小，構件有沿折線或直線破壞的可能。因此從受力的角度規(guī)定了最大和最小的容許距離；2）構造要求：當螺栓距及線距過大時，被連接的構件接觸面就不夠緊密，潮氣容易浸入縫隙而產(chǎn)和腐蝕，所以規(guī)定了螺栓最大容許間距；3）施工要求：要保證一定的空間，便于轉(zhuǎn)動螺體扳手，因此規(guī)定螺栓最小容許間距。剪力螺栓連接在受力以后，當外力不大時，由構件間的磨擦力來傳遞外力。當連接處于彈性階段，螺栓群中的各螺栓受力不等，則兩端的螺栓較中間的受力為大。當外力再繼續(xù)增大，使連接超過彈性階段而達到塑性階段時，各螺栓承擔的荷載逐漸接近，最后趨于相等直到破壞。剪力螺栓的破壞情況有兩種：當螺栓直徑較小，而鋼板厚度較大時，螺桿是薄弱部分，會被剪斷；反之，當螺栓直徑較大，而鋼板厚度相對較薄時，鋼板是薄弱部分，連接會由于孔壁壓壞產(chǎn)生塑性變形而喪失承載能力。所以對構件本身也要計算其強度，以保證不因削弱過多而被拉斷，同時也要采取一些構造措施，限制端距e≥2d。3 一個螺栓的強度計算nv——每一螺栓剪面數(shù)，單剪為1，雙剪為2；∑t——在同一受力方向的承壓構件的較小總厚度，單剪∑t取較小的厚度，雙剪∑t取b或 a+c較小值；螺栓的有效直徑和有效面積拉力螺栓連接中，外力使被連接構件的接觸面互相脫開而使螺栓受拉，最后螺桿被拉斷而破壞。當l1大于60d0時，d0為孔徑。當螺栓錯列布置時，構件截面破壞的凈截面積可近似取為：（2）剪力螺栓群在力矩、剪力和軸力共同作用下的計算：螺栓群在通過其形心的剪力V和軸力N的作用下，每個螺栓受力為螺栓群在力矩作用下，每個螺栓實際受剪。螺栓4離形心O點最遠，因而N1M最大，可分解成N1XM和N1YM： 由圖可看出螺栓1的受力N1XM和N1YM與由于N和V所產(chǎn)生的N1XN和N1YN同方向，因此該螺栓受力最大，其合力為：當螺栓群布置在一個狹長度時，上式可稍作簡化，如果x1＞3y1，可假定所有Y=0；如果y1＞3x1，可假定所有x=0。當力矩M較小時，構件B繞螺栓群的形心O轉(zhuǎn)動，可采用與推導式相似的方法得到底排和頂排螺栓的受力。由式算得的Nmax須滿足強度條件：當力矩M較大，由式算得的Nmin＜0時，說明連接下部受壓，這時構件B繞底排螺栓轉(zhuǎn)動，應對底排螺栓取距，頂排螺栓受力為（5）剪—拉螺栓群在力矩、剪力和軸力共同作用下的計算對于粗制螺栓，一般不容許受剪（承受靜載的次要連接或臨時安裝連接除外）。當必須由螺栓同時承受剪力和拉力時，以采用精制螺栓為宜，此時可不設支托而由螺栓承受剪力V，每個螺栓剪力為螺栓最大拉力仍按“（4）拉力螺栓群在力矩和軸力共同作用下的計算”進行計算。例題：設計兩角鋼拼接的普通粗粗螺栓連接，角鋼截面為L755。材料用Q235鋼。四 高強度螺栓連接的構造和計算高強度螺栓有摩擦型高強度螺栓與承壓型高強度螺栓兩種。安裝時將螺帽擰緊，使螺桿產(chǎn)生預拉力壓緊構件接觸面，靠接觸面的摩擦來阻止其相互滑移，以達到傳遞外力的目的。因此，摩擦型高強度螺栓具有施工簡單、受力性能好、可以拆換、耐疲勞，以及在動力荷載作用下不致松絲等優(yōu)點。螺桿一般采用45鋼或40硼鋼制成，螺帽和墊圈用45號鋼制成，且都要經(jīng)過熱處理以提高其強度。磨擦型高強度螺栓的剪切力大小與其傳力磨擦面抗滑移系數(shù)和對鋼板預壓力有關。根據(jù)試驗結果，當Nt=，構件間的有效夾緊力就已接近于零。為簡化計算公式，假定抗滑移系數(shù)為不變值，而以（）代替P，以考慮由于預壓力減少對抗滑移系數(shù)的影響。磨擦型高強度螺栓連接中的構件凈截面強度計算普通螺栓連接不同，被連接鋼板最危險截面在第一排螺栓孔處。根據(jù)試驗結果，即第一排高強度螺栓所分擔的內(nèi)力，已有50%在孔前磨擦面中傳遞。2 承壓型高強度螺栓承壓型高強度螺栓采用的鋼材與磨擦型高強度螺栓相同。因容許被連接構件之間產(chǎn)生滑移，所以抗剪連接的計算方法與普通螺栓相同。，使承壓型高強度螺栓連接在正常使用狀態(tài)中仍處在板件無滑動的情況下。軸心受力構件一 軸心受力構件的強度和剛度1 軸心受力構件的強度計算 2 軸心受力構件的剛度計算軸心受力構件的剛度通常用長細比來度量，長細比是構件的計算長度l0與構件截面最小回轉(zhuǎn)半徑i的比值，即：λ= l0/i , λ愈小，表示構件剛度愈大，反之則剛度愈小。在計算構件長細比時，繞兩個主軸的長細比λx、λy均應小于容許長細比[λ]。2 構件的彎曲失穩(wěn)：軸心壓力再稍增加，則構件彎曲變形增加而使構件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為構件的彎曲失穩(wěn)。其臨界力隨抗彎剛度增大而增大，隨構件計算長度增大而減少。相連的板件互為支承。板件的容許寬厚比1 工字型截面柱1）腹板高厚比2）翼緣寬厚比上兩式中：2 箱型截面箱型截面軸心受壓構件的翼緣和腹板在受力條件上無區(qū)別，均為四邊支承板。2）使兩個主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)盡量相等3）柱身構造簡單，便于其他構件連接，制造方便，節(jié)省鋼材。2 截面選擇在設計過程中，先確定軸心受壓構件截面形式，此時軸心壓力設計值，兩主軸方向的計算長度都已確定。如有截面尺寸削弱，還應驗算截面強度，如果不滿足要求，則調(diào)整截面尺寸，進行驗算，直到滿足為止。根據(jù)鋼材級別、截面類別和λ值，查得整體穩(wěn)定系數(shù)φ值，求所需截面面積。3）根據(jù)所需的An、b、h并考慮局部穩(wěn)定和構造要求，可以初選截面尺寸，確定b、t、h、tw。6）若有孔洞截面削弱較大時，還應驗算凈截面強度。1）當實腹軸心受壓柱的腹板高厚比較大時（h0/tw＞80），應采用橫向加勁肋，其間距不得大于3h0,通常在腹板兩側(cè)成對配置。這時有兩種方法處理，一種方法設置縱向加勁肋，以加強腹板，減小其截面計算高度。其尺寸要求：外伸寬度bs≥10twmm，厚度ts≥；另一種方法是，認為腹板中間局部屈曲，退出工作，在計算強度時，僅考慮腹板高度邊緣范圍內(nèi)兩側(cè)各為20tw(235/fy)。此外，為了保證構件截面幾何形狀不變，提高構件抗扭剛度，對大型實腹式構件在受有較大橫向力作用處和每個運送單元的兩端，還應設置橫隔板，其間距不得大于截面最大寬度的9倍或8m。六 格構式軸心受壓柱只要求出單位剪切角變形γ1，即可求出λ0y。分肢計算長度l01可用兩綴板間的凈距，則λ1=l01/i1。1）按實軸穩(wěn)定條件確定分肢截面假定繞實軸長細比λ=60～100，根據(jù)鋼號和截面類型查得穩(wěn)定系數(shù)φx，求出所需截面面積An和回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)所需An、ix初選分肢型鋼或分肢截面尺寸，驗算對實軸的剛度與穩(wěn)定是否滿要求。2 柱頭對于實腹式柱，梁傳來的全部壓力N通過梁端突緣和墊板間的端面承壓傳給墊板，墊板又以擠壓傳給頂板（頂板厚度≥14mm），而墊板只需用一些構造焊縫和頂板焊連。加勁肋在N/2的偏心力作用下，用兩根角焊縫②把向下剪力N/，猶如懸臂梁的工作一樣。加勁肋的寬度 b1參照柱頂板的寬度b來定，厚度t1應符合局部穩(wěn)定的要求，取≥ b1及≥10mm。在驗算焊縫②的同時，應按懸臂梁驗算加勁肋本身的抗剪和抗彎強度。加勁肋的高度取決于焊縫②的長度；加勁肋的厚度應滿足穩(wěn)定的要求，不小于a/40且不小于10mm。作為加勁肋支點的柱端綴板也按簡支梁計算，在跨中承受由焊縫②傳來的集中力N/2，然后經(jīng)貼角焊縫③把力傳給柱肢。按一側(cè)梁無活荷時對柱可能產(chǎn)生偏心受壓來驗算柱的承載力。首先確定底板的平面尺寸：（fcc——是混凝土的軸心抗壓設計強度。底板受混凝土基礎向上的均布反力的作用，可把柱身和靴梁看作是它的支承，這就形成了四邊支承板、三邊支承板和懸臂板等三種受力狀態(tài)的區(qū)域，近似地按照各不相關的板塊進行抗彎計算。（3）四邊支承部分a——四邊支承板中的短邊長度（后者）；a——系數(shù)算得各區(qū)域板塊所受的彎矩值MM2和M4后，按其中最大者確定底板厚度：合理的設計應使MM2和M4基本相近，這可通過調(diào)整底板尺寸和加設膈板等辦法來實現(xiàn)?？砂蜒チ航频乜醋髦С性谥砩系碾p懸伸梁，受均布反力的作用 由b1/a1比值查系數(shù)β值錨栓應放在垂直于主梁軸線的位置，在底板上開一缺口，便于柱子安裝，用螺帽及蓋板直接固定在底板上。受彎構件一 梁的強度和剛度1 梁的強度計算1）承受靜力荷載或間接承受動力荷載時，在彎矩Mx作用下： 在彎矩Mx和My共同作用下： γ為截面塑性發(fā)展系數(shù)。γ為截面塑性發(fā)展系數(shù)2 剪應力在主平面內(nèi)受彎的實腹梁，按彈性設計時，截面上最大剪應力達鋼材的抗剪屈服點時為棚限狀態(tài)。3 局部壓應力梁在固定集中荷載（包括支座反力）處無支承加勁肋，或有移動的集中荷載（如吊車輪壓）時，應計算腹板邊緣的局部壓力。4 折算應力在組合梁的腹板計算高度的邊緣處，如同時受有較大的正應力σ、較大的剪應力τ和局部壓應力σc，或同時受有較大的正應力σ和剪應力τ（如連續(xù)梁支座處或梁的翼緣截面改變處等），應按下式計算折算應力：σ、τ、σc——在沿腹板平面的內(nèi)力作用下，腹板計算高度邊緣同一點上同時產(chǎn)生的正應力、剪應力和局部壓應力。σ應按下式計算：σ、σc 應帶各自的下負號。β1 ——系數(shù)。因為實際上是梁的某一截面處腹板邊折算應力達到承載力極限，限于局部，所以將設計強度予以提高。σ、τ、σc 的共同作用二 梁的剛度計算各種梁的截面一般常由抗彎強度決定，如梁較粗而跨度較小時，則取決于抗剪強度；而較細長的梁則往往由剛度控制。如樓蓋梁的撓度過大，會給人們一種不舒適感和不安全感，而且會因振動過大使某些附著物如天花板抹灰等脫落，影響整個結構的使用功能；吊車梁撓度過大，可能使吊車不能正常運行等等。對截面沿長度改變的組合梁，以及受移動集中荷載作用的吊車梁，撓度的計算比較麻煩，可采用下列近似公式計算：對等截面的簡支梁翼緣截面改變的簡支梁式中：Ix——跨中毛截面慣性矩；I＇——支座附近毛截面慣性矩。為了節(jié)約鋼材，設計時應避免在最大彎矩作用的截面上開螺栓孔，以免削弱截面。組成截面時，為了滿足需要的截面抵抗矩，可以有很多方案；可以是高而窄，也可以是矮而寬。合理的設計是使翼緣和腹板的總用鋼量為最少。如果符合考慮塑性發(fā)展的條件，式中根號內(nèi)的分子應乘以塑性系數(shù)γx 。2 腹板尺寸：腹板的高度是截面高度減去2個翼緣板的厚度。過薄的腹板需要設置縱向加勁肋，使構造復雜，一般梁從腹板的穩(wěn)定性出發(fā)，應使：在確定梁經(jīng)濟高度時，先要知道腹板厚度，而決定腹板厚度時又需先知道梁高。3 翼緣尺寸：已知需要的凈截面抵抗矩，整個截面城要的慣性矩為：由于腹板尺寸已定，其慣性矩為：則翼緣需要的慣性矩為：近似為由此可決定翼緣尺寸b通常取（1/3～1/5）h，過大，翼緣中的應力分布不均勻性就越大，對梁的工作不利；過小，對梁的整體穩(wěn)定不利。截面考慮部分發(fā)展塑性時，t≥（b/26）(fy/235)。五 梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定計算式式中梁的整體穩(wěn)定系數(shù)： （只能計算雙軸對稱焊接工字形截而簡支梁純彎屈時的整體穩(wěn)定系數(shù)。）為提高鋼梁的整體穩(wěn)定性，設計時應選擇Iy較大的截面；有條件時，設置設置的側(cè)向支承；減小鋼梁側(cè)向彎扭屈曲的自由長度l1，是提高臨界力和最有效方法。注意簡支梁的支座構造，必須是叉支座的鉸接支座，不允許支座截面?zhèn)认騼A倒。這些條件是：（1）h/b0≤6（2）l1/b0:對Q235鋼，≤95；對16Mn和16Mnq鋼，≤65；對16MnV和16MnVq鋼，≤57。式中l(wèi)1是側(cè)向支承點間的距離。六 型鋼梁設計型鋼梁截面應滿足強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的要求，由于熱軋型鋼翼緣和腹板有足夠的厚度，一般不必驗算局部穩(wěn)定。設計型鋼梁時，道德根據(jù)梁的最大彎矩初選截面，然后進行各種驗算，設計步驟具體如下：1 單向彎曲型鋼梁1）截面選擇型鋼梁一般均設計成工字型截面梁，據(jù)荷載作用位置、梁的跨度，查熱軋普通工字鋼簡支梁的穩(wěn)定系數(shù)φb ：2）強度驗算3）穩(wěn)定驗算 4）剛度驗算2 雙向彎曲型鋼梁和檁條1）型鋼梁截面設計（1）雙向彎曲型鋼梁霰面選擇，通常按抗彎強度驗算：對于熱軋工字鋼，α取6～8，對于槽鋼，α取8～10。2）鋼檁條槽鋼和Z型鋼檁條側(cè)向剛度小，為減少側(cè)向彎矩，當跨度為4～6m時，可在跨中設一道鋼拉條；當跨度大于6m時，在三分點處設兩道拉條，拉條通常用φ16鋼，設于靠近檁霰面頂部30～40mm處。當有兩道拉條時，若 ，采用檁條跨中彎矩，若 ，采用跨度1/3處的彎矩，驗算檁條強度。據(jù)建筑使用所要求的最小凈空高度，可算出建筑容許的最大梁高。3）經(jīng)濟梁高h，以用鋼量最小確定。3 翼緣寬度和厚度工字型截面梁腹板高度和厚度確定后，即可由梁的總截面計算式求出所需翼緣面積A1，翼緣寬度一般為，為便于上翼緣上搭屋面板和穩(wěn)定要求，一般應使b≥180mm（一般梁）、b≥300mm（吊車梁）。4 截面驗算按上述方法確定梁的截面后，要計算選定截面的幾何性質(zhì)，進行強度驗算（抗彎、抗剪、局部擠壓應力、折算應力）剛度驗算和穩(wěn)定驗算。節(jié)約不顯著，增加制造工作量。常用改變截面腹板高度，這樣降低梁的高度，從而增大其穩(wěn)定性，支座處梁高可由剪力確定： 計算出的h’不小于梁跨中截面高度的一半，梁高度改變處一般距梁端（1/6～1/4）l，下翼緣斜率在1∶3內(nèi)，要保證該段梁的抗彎、抗剪要求，翼緣轉(zhuǎn)折處應設腹板橫向加勁肋。2 腹板的局部穩(wěn)定