第三章钢结构的连接

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1、第一节 钢结构连接的种类和特点第二节 对接焊缝及其连接第三节 角焊缝及其连接第四节 焊接应力和焊接变形第五节 普通螺栓连接第六节 高强度螺栓连接第七节 连接的疲劳计算一、钢结构的连接方法 连接的作用是通过一定方式将板材或型钢组合成构件,或将若干构件组合成整体结构,以保证其共同工作。 钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接(铆钉连接)两种。 焊接连接 螺栓连接 铆钉连接 34567鸟巢节点二、焊缝连接对接焊缝连接角焊缝连接焊缝连接焊缝连接1.（1）优点：不削弱构件截面，节约钢材； 可焊接成任何形状的构件，焊接间可直接焊 接，一般不需要其他的连接件，构件简单，制造省工； 连接的密封性好，刚度大；

2、 易于采用自动化，生产效率高。（2）缺点：位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆； 在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构 工作有不利的影响； 焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。(1)手工电弧焊2. 常用的电弧焊的基本原理和设备原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。 焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧图3.2.1 手工电弧焊包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。（2）优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。（3）缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接质量取决于焊工的精神状态与技术水平，质

3、量波动大。 图3.2.2 埋弧自动电弧焊焊丝转盘送丝器悍剂漏斗悍剂悍件熔渣悍缝金属（1）原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。 （3）缺点：装配精度要求高，设备投资大，施工位置受限等。 （4）焊丝的选择：埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA; Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。E表示焊条(Electrode)前两位数字为熔熔敷敷金属金属（焊缝金属）（焊缝金属）的最小抗拉强度（N/mm2) 第三位数字表示适用于哪些焊接位置，0与1表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），2表示焊条适用于平焊及平角焊，4表示焊条适用于向下立

4、焊；第三位与第四位组合时，表示焊接电流种类及药皮类型。对于低合金钢焊条，短画线后面的符号表示熔敷金属化学成分分类代号（GB/T 5117-1995及GB/T 5118-1995）。3 3、焊条的表示方法：、焊条的表示方法：E后面加4个数字焊条的选择焊条的选择 焊条应与焊件钢材相适应；不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。如：Q390、Q420钢E55型焊条(E5500-5518)Q345钢E50型焊条(E5000-5048)Q235钢E43型焊条（E4300-E4328)Question:Question:Q235钢与Q345钢焊接，选择哪种类型焊条？Page 164. 焊缝的方

5、位和要求焊缝的方位和要求焊缝按施位置图3-7 焊缝按施焊位置分类(a) 平焊；(b) 横焊；(c) 立焊；(d) 仰焊在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助要求。焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。具体有关代号规定和详细说明，可参照建筑结构制图标准（GB/T 501052001）和焊接符号表示法（GB 32488）。具体参见表3.1，P44页。Page 186、 焊缝缺陷焊缝缺陷焊缝缺陷图3-8 焊缝缺陷(a)裂纹裂纹；(b) 焊瘤；(c) 烧穿；(d) 弧坑；(e) 气孔气孔；(f) 夹渣夹渣；(g) 咬肉；咬肉；(h) 未熔合；(i) 未焊透未焊透焊缝质量检验

6、等级除对外观和尺寸进行检查外，还应进行焊缝内部质量的检验。当采用超声波探伤时，检验等级分为A、B、C三级；当采用射线探伤时，检验等级分为A、AB和B三级。根据对焊缝质量检验等级的要求不同，把焊缝质量分为一、二、三级。每个等级的检验内容不一样。问题：哪种等级的焊缝只进行外观检查？问题：哪种等级的焊缝只进行外观检查？普通螺栓连接高强度螺栓连接螺栓连接粗制螺栓 C级精制螺栓 A、B级摩擦型高强度螺栓承压型高强度螺栓1.普通螺栓连接根据对孔壁质量要求，将螺栓孔分为两类：类孔（A、B级)和类孔（C级）。类孔的螺栓连接，其抗剪和承压强度比类孔的高，但是类孔的制造费工，成本高。A、B级螺栓孔对制孔的要求比较

7、高，但安装困难，成本高，一般很少使用；C级螺栓孔制孔粗糙、不精确，但安装方便，目前在钢结构中普遍使用。高强度螺栓连接传递剪力的机理和普通螺栓连接不同，普通螺栓是靠螺栓抗剪和承压来传递剪力的，而高强度螺栓连接首先是靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力的。安装时通过特别的板手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力。高强螺栓的预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产生很大的磨擦力，外力通过摩擦力来传递。这种连接称为高强度螺栓摩擦型连接。 螺栓的性能统一用螺栓的性能等级表示，如4.6级、8.8级、 10.9级。 小数点前的数字表示螺栓材料的抗拉强度，小数点及后面的数字表示屈强比。 4.6级

8、、8.8级、 10.9级螺栓强度分别属于400N/mm2 、800N/mm2 、1000N/mm2级。 C级螺栓为4.6级或4.8级，由Q235钢制造。 A、B级螺栓为5.6级或8.8级，采用低合金钢或再经热处理后制成。 高强螺栓为8.8级或10.9级，材料为45号钢、 40B钢、20MnTiB钢制成。高强度螺栓连接的计算有两种类型：（1）摩擦型连接 只靠被连接板件间的强大摩擦阻力传力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载力的极限状态。因而，连接的剪切变形很小，整体性好。（2）承压型连接 靠被连接板件间的摩擦力和螺栓共同传力，以螺栓被剪切或被压（承压）坏为连接承载力的极限。思考：哪种高强度螺栓连接承

9、载力大？*高强度螺栓承压型连接只适用于承受静力荷载或对连只适用于承受静力荷载或对连接变形不敏感的结构中接变形不敏感的结构中，不得用于直接承受动力荷载的结不得用于直接承受动力荷载的结构中。构中。高强度螺栓采用钻成空。摩擦型连接，孔径比螺栓公称直径大1.52.0mm，承压型大1.01.5mm。为了提高摩擦力，还应对连接的各接触面进行处理。一、对接焊缝的构造 (1)对手工焊，焊件厚度t6mm；对埋弧焊t10mm时可不做坡口，采用形。 1、对接焊缝的坡口形式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度有关。 C=0.52mm形 (2)当焊件厚度t=720mm时，宜采用单边V形或双边V

10、形坡口。 C=23mm单边V形坡口C=23mm双边V形坡口pp p 称为钝边，有拖住熔化金属的作用， p 取大了或角度取小了，导致焊不透， p 取小了或角度取大了，导致焊条和工时的浪费。 c 称为间隙，与斜坡口组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝得以焊透。 *p p、c c 常各取常各取2mm2mm。U形坡口C=34mmpC=34mmpK形坡口C=34mmpX形坡口当间隙c较大时，可采用临时垫板，作用是防止熔化金属流淌，并使焊缝根部容易焊透。施焊后，垫板可保留，也可除去。2、对接焊缝的构造处理（1）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，极易出现应力集中现象，故焊接时可设置引弧板，焊后将它们割

11、除。如果无法采用时，计算焊缝长度为各减去2t（t为焊件的较小厚度）。引弧板和引出板引弧板引出板2tw ll3、4班讲课位置班讲课位置32 当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1：2.5的斜角，以平缓过度，减小应力集中。对于直接受动力荷载且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡度应不大于1:4。 当厚差小于4mm时，由焊缝找坡，计算时，焊缝厚度取薄板厚度。改变宽度：改变厚度：Page 33二、二、 对接焊缝的连接对接焊缝的连接1.焊缝连接形式(a) 对接连接；(b) 用拼接盖板的对接连接；(c) 搭接连接；(d)、(e) T形连接；(f)、(g) 角部连接2.对接焊缝和T形连接的工作和