3钢结构连接计算及构造

3 1钢结构的连接方法 形式 表示及特点 钢材 构件 整体结构钢结构的连接方法选择的原则 传力明确简捷 强度可靠 保证安全 同时还须构造简单 材料节约 施工简便 造价降低 常用的连接方法一般采用焊接 栓接和铆接 a 焊缝连接 b 铆钉连接 c 螺栓连接 d 紧固件连接钢结构的连接方法 焊接 优点 任何形式的构件一般都可直接相连 不削弱构件截面 用料经济 构造简单 加工方便 连接刚度大 密封性能好 可采用全自动或半自动作业 生产效率高 缺点 焊缝附近钢材 在高温作用下形成热影响区 其金相组织和力学性能发生变化 导致局部材质变脆 焊接过程中钢材受到不均匀的加温和冷却 使结构产生焊接残余应力和残余变形 对结构的承载力 刚度和使用性能有一定的影响 常用的连接方法一般采用焊接 栓接和铆接 焊接原理 钢结构常用的焊接方法是电弧焊 包括手工电弧焊 自动或半自动埋弧焊及气体保护焊等 手工电弧焊电路由焊条 焊钳 焊件 电焊机与导线组成 通电引弧后 在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧 使焊条熔化 熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中 焊药燃烧在熔池周围形成保护气体 稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣 以隔绝熔池中液体金属与氧 氮等气体的接触 避免形成脆性易裂化合物 焊缝金属冷却后与焊件熔成一体 焊缝的形式与构造 1 按构件的相对位置分 对接连接 搭接连接 形连接 角接连接四种 对接焊缝直缝斜缝 角焊缝端缝侧缝斜焊缝 2 按焊缝的种类分 3 按施焊位置分 俯焊立焊横焊仰焊 a 对接连接 b 用拼接盖板的对接连接 c 搭接连接 d e T型连接 f g 角部连接焊缝连接的形式 焊缝的表示 在钢结构施工图中的焊缝 应遵照 焊缝符号表示法 GB324 88 和 建筑结构制图标准 GB T50105 的规定予以标注 焊缝符号 主要由图形符号 辅助符号和引出线等部分组成 图形符号 表示焊缝截面的基本形式 引出线 由横线 斜线及箭头组成 而横线由两条平行的实线与虚线组成 可在实线侧或虚线侧标注符号 斜线和箭头则将整个焊缝符号指向图形的有关焊缝处 当焊缝分布不规则时 在标注焊缝符号的同时 宜在焊缝处加粗线 表示可见焊缝 或栅线 表示不可见焊缝 工地安装焊缝加 号 如图下图 a 可见焊缝 b 不可见焊缝 c 工地安装焊缝焊缝标注方法 见教材P43 焊缝缺陷 a 裂纹 b 焊瘤 c 烧穿 d 弧坑 e 气孔 f 夹渣 g 咬边 h 未熔合 i 未焊透焊缝缺陷 螺栓连接 优点 施工工艺简单 安装方便 特别适用于工地安装连接 工程进度和质量易得到保证 缺点 因开孔对构件截面有一定的削弱 且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件 因而比焊接连接用材较多 构造也较繁 常用的连接方法一般采用焊接 栓接和铆接 对接焊缝的计算 对接焊缝的焊件常需做成坡口 故又叫坡口焊缝坡口形式与焊件厚度有关 当焊件厚度很小 手工焊6mm 埋弧焊10mm 时 可用直边缝 对于一般厚度 6 20mm 的焊件可采用具有斜坡口的单边V形或V形焊缝 斜坡口和根部间隙c 离缝 共同组成一个焊条能够运转的施焊空间 使焊缝易于焊透 对于较厚的焊件 t 20mm 则采用U形 K形和X形坡口 a 直边缝 b 单边V形坡口 c V形坡口 d U形坡口 e K形坡口 f X形坡口对接焊缝的坡口形式 在对接焊缝的拼接处 当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时 应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1 2 5的斜角 图3 11 以使截面过渡和缓 减小应力集中 a 改变宽度 b 改变厚度用引弧和引出板焊接钢板拼接 角焊缝的构造 一 角焊缝的形式直角角焊缝普通型深熔直角焊缝平坡凸形 斜角角焊缝斜锐焊缝斜钝焊缝斜凹角焊缝 二 最小焊角尺寸 三 最大焊角尺寸 每条侧焊缝的长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离 两侧面角焊缝之间的距离b也不宜大于16t t 12mm 或190mm t 12mm t为较薄焊件的厚度 在搭接连接中 当仅采用正面角焊缝时 其搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍 也不得小于25mm 焊缝长度及两侧焊缝间距搭接连接 杆件与节点板的焊缝连接 a 两面侧焊 b 三面围焊 c L形围焊 3 4焊接残余应力和焊接变形 a b 纵横向收缩 c 面内弯曲变形 d 角变形 e 变曲变形 f 扭曲变形 g 薄板失稳翘曲变形图3 27焊接残余变形类别示意图 焊接残余应力和焊接变形的危害1 焊接应力的影响对结构静力强度无影响降低结构的刚度对低温冷脆的影响是决定性的对结构的疲劳强度有明显不利影响2 焊接变形的影响焊接变形不但影响结构的尺寸和外形美观 而且有可能降低结构的承载能力 引起事故 焊接残余应力和焊接变形的防止措施 1 合理的焊缝设计合理的选择焊缝的尺寸和形式 尽量采用较小的焊缝尺寸 尽可能能减少不必要的焊缝 不适当地大量采用加劲肋 合理地安排焊缝的位置 尽量对称于中性轴 或接近中性轴尽量避免焊缝的过分集中和交叉 加劲肋进行切角尽量避免在母材厚度方向的收缩应力 2 合理的工艺措施采用合理的焊接顺序和方向 先焊工作时受力较大的焊缝或收缩量较大的焊缝 采用反变形法锤击或辗压焊缝 在刚焊完时进行 锤击应保持均匀 适度 避免锤击过分产生裂纹 对于小尺寸焊件焊前预热 return GO GO 3 5螺栓连接 普通螺栓连接按受力情况可分为抗剪连接和抗拉连接 也有同时抗剪和抗拉的 抗剪连接又有单面受剪和双面受剪以及多面受剪等不同情况 普通螺栓抗剪连接通普通螺栓抗拉连接 1 螺栓的排列螺栓在构件上排列应简单 统一 整齐而紧凑