第三章连接参考.

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1、本章内容：3.1 3.1 连接方法连接方法 3.2 3.2 焊接方法和焊缝形式焊接方法和焊缝形式 3.3 3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.4 3.4 角焊缝角焊缝的构造和计算的构造和计算3.5 3.5 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形3.6 3.6 螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求3.7 3.7 螺栓的工作性能及承载力螺栓的工作性能及承载力3.8 3.8 螺栓连接的设计、验算螺栓连接的设计、验算3.1 3.1 连接方法连接方法 钢结构的构件制作和整体安装都离不开零部件和构件之间的连接（connection）。钢结构主要的连接方法是焊接连接和螺栓连接，有时也使用铆钉连

2、接。 焊接连接 螺栓连接 铆钉连接 （1) 1) 焊接连接焊接连接 在被连接金属件之间的缝隙区域，通过高温使被连接金属与填充金属熔融结合，冷却后形成牢固连接的工艺过程称为焊接连接（welded connection），填充金属带称为焊缝。 焊接连接不削弱构件截面，接头紧凑，可以采用自动化操作，是现代钢结构最主要的连接方法。但是，由于焊缝附近高温作用而形成的热影响区，使钢材的金相组织和力学性能发生变化，材质变脆，一旦局部发生裂纹很容易扩展，尤其在低温下易发生脆断；另外，焊接过程中会产生焊接应力和焊接变形，对结构的工作性能往往有不利影响。（2） 螺栓连接 螺栓连接需要在被连接间上钻孔，装上螺杆、拧

3、紧螺帽进行连接。 螺栓（bolt）分为普通螺栓和高强度螺栓两类。 普通螺栓：分为A、B、C三级。A、B级螺栓称为精制螺栓，成本较高，其性能等级为8.8级（表示抗拉强度不小于800N/mm2，屈服点与抗拉强度之比为0.8)； C级螺栓为粗制螺栓，成本低，其性能等级为4.6级或4.8级。 高强螺栓：高强度螺栓用优质碳素钢或低合金钢制作，并经过热处理，材料性能等级达到8.8级以上。高强度螺栓按工作性能不同，又分为摩擦型连接和承压型连接。 （3）铆钉连接 铆钉（rivet）连接是将铆钉插入铆孔后施压使铆钉端部铆合，常用加热铆合，也可在常温下铆合。铆钉连接的塑性、韧性较好，连接变形小，承受动力荷载时抗疲

4、劳性能好，适合于重型和直接承受动力荷载的结构。但由于铆钉连接费材费工，噪音大，一般情况下很少采用。3.2 3.2 焊接方法和焊缝形式焊接方法和焊缝形式3.2.1 3.2.1 钢结构的焊接方法钢结构的焊接方法 常用：电弧焊（手工电弧焊、自动(或半自动)埋弧焊），气体保护焊及电阻焊 。手工电弧焊 电弧焊钳焊条熔池焊件保护气体电焊机 手工电弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如： Q235-E43；Q345-E50；Q390-E55焊缝焊丝转盘焊件焊剂焊济料斗送丝器电极移动方向自动埋弧焊 埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA; Q345、Q390-H08A、H08E

5、、H08Mn气体保护焊： 气体保护焊简称气电焊，是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质，在电弧周围造成局部的保护层，使被熔化的钢材不与空气接触，因而电弧加热集中，焊接速度快，熔化深度大，焊缝强度高，塑性好。 电阻焊： 电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊接常用这种接触点焊(如图)。电阻焊适用于板叠厚度不超过12mm的焊接。主体金属焊缝夹具电阻焊 3.2.2 3.2.2 焊缝形式及焊接连接形式焊缝形式及焊接连接形式焊缝形式主要有两种：对接焊缝和角焊缝 焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝 对接焊缝对接焊缝 对接焊缝角焊缝 按施焊时焊工所持

6、焊条与焊件间的相对位置关系，焊缝还分为： 焊缝施焊位置焊缝施焊位置 平焊平焊 横焊横焊 立焊立焊仰焊仰焊 平焊立焊横焊仰焊连接形式连接形式平接平接 搭接搭接 T T形连接形连接 角接角接 (a)(c)(b)(d)(f)(e)(g)(h)(i) 除上述主要形式外，有时还采用焊钉和槽焊。 即在板件上加工出圆孔或槽孔，在孔内进行部分或全部焊接。焊钉和槽焊用于搭接连接可以传递剪力，或用于防止搭接部分的鼓曲，或用于组装件的连接。槽焊焊钉3.2.3 3.2.3 焊缝缺陷和焊缝质量检验焊缝缺陷和焊缝质量检验(1)焊缝缺陷焊缝的常见缺陷： 裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷（defect）。按裂纹产生的时间，可分为

7、热裂纹和冷裂纹。 冷裂纹热裂纹气孔夹碴未焊透咬边焊瘤（2） 焊缝质量检验与焊缝强度 焊缝检验就是检验焊缝及焊接热影响区域的有无各种缺陷，并作出相应的处理，评价焊接质量、性能是否达到设计要求，确保焊缝安全可靠。 达到不同质量检验等级的焊缝，焊缝的强度设计值也不同（见附表1.3）。钢结构设计规范（GB50017-2003）对各种情况下的焊缝质量等级要求作了相关规定，设计时按规范要求选用。 3.2.4 3.2.4 焊缝代号焊缝代号 焊缝代号用于钢结构施工图上对焊缝进行标注，标明焊缝形式、尺寸和辅助要求。常用焊缝代号和标注方法如下： 形式角焊缝对接焊缝塞焊缝三面围焊单面焊缝双面焊缝安装焊缝相同焊缝标注

8、方法hfhfhfhfccpccphfhf表3.1 焊缝代号及标注方法 当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不能表达清楚时，可在标注焊缝代号的同时，在图上加栅线表示焊缝。 (a）正面焊缝（b）背面焊缝（c）安装焊缝（d)背面安装焊缝3.3 3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.3.1 3.3.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造 对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为坡口焊缝。常用的坡口形式有直边形、单边V形、V形、U形、K形和X形(如下图)。做坡口是为了便于施焊，保证焊接质量，应根据焊件的厚度选用不同的坡口形式。坡口形状参数有：斜坡角度、钝边厚度p和间隙宽度c。pppppc=0.52mm

9、c=23mmc=23mmc=34mmc=34mmc=34mm 当焊件厚度t6mm(手工焊)或t10mm(埋弧焊)时，可采用直边形焊缝；对于一般厚度（t820mm），可采用单边V或V形焊缝，斜坡口和间隙c形成一个焊条能够施焊的空间，使焊缝易于焊透；对于厚度t20mm，应采用施焊空间更大的U形、K形或X形焊缝。 当间隙c过大时，为防止熔化金属溢出，可采用垫板，施焊成型后，垫板可除去，也可保留。 (h)(g)对接焊缝加引弧板 对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹形的焊口，焊口处常产生裂纹和应力集中。所以，对接焊缝施焊时应采用引弧板消除此影响；在一些特殊情况下无法采用引弧板时（如T形接头的对接焊缝），

10、每条焊缝的计算长度（有效长度）焊缝长度2t(t为较薄焊件的厚度)。 在对接焊缝的拼接处，当两块焊件的宽度或厚度相差4mm以上时，应分别把较宽或较厚一侧的板件做成不大于1：2.5的斜边与窄或薄的焊件焊接，使截面缓和过渡以减小应力集中。(a)(b)1：2.51： 2.53.3.2 3.3.2 对接焊缝的强度计算对接焊缝的强度计算 焊缝的强度计算，就是计算焊缝在各种受力情况下，是否满足强度条件，保证连接的可靠性。（1）对接焊缝受轴心力作用 对接焊缝与轴力垂直时，焊缝截面的应力均匀分布，强度计算公式为：wwtcwNffl t或（ 3.1）式中 N 轴心拉力或压力； lw 焊缝的计算长度。未使用引弧板时

11、， lw l2t，采用引弧板时 lwl; NNltl 焊缝的几何长度；t 被连接件的较小厚度，在T形连接中为腹板厚度;ftw、 fcw对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查附表1.3）。 对于焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度与钢材强度相等。因此，如果连接中使用了引弧板，则钢材强度满足焊缝强度就满足，可不验算。而焊缝质量为三级的焊缝，其强度低于钢材强度，必须按公式（3.1）计算。 如果直焊缝的强度不满足，可使用斜对接焊缝（如图），使焊缝的长度增加，应力减小。若取焊缝与与作用力之间的夹角56.3o（tan 1.5），斜焊缝的强度不会低于钢材，可以不验算。Nbt（2）对接焊缝受弯矩、剪力共同作用