钢结构连接计算及构造

钢结构连接计算及构造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3.2对接焊缝计算3.3角焊缝计算3.4焊接残余应力及残余变形3.5螺栓连接3.6普通螺栓连接3.7高强螺栓连接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连接方法优点缺点焊接对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大铆接传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好费钢、费工普通螺栓连接装卸便利，设备简单螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大高强螺栓连接加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高射钉、自攻螺栓连接灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力焊接优点：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。手工电弧焊直流手工电弧焊—氩弧焊多功能焊机直流手工电弧焊施焊适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝所采用的焊条型号应与主体金属相适应P26当不同强度钢材焊接时应选用与强度较低钢材相适应的焊条。自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动，颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。

(沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊)手工电弧直流/直流脉冲氩弧焊两用机1—焊丝转盘；2—转动焊丝的电动机；3—焊剂漏斗；4—电源；5—熔化的焊剂；6—焊缝金属；7—焊件；8—焊剂；9—移动方向埋弧自动电弧焊原理图门式全自动埋弧焊机H型钢柱上

的焊缝气体保护焊设备来自上海怡宾机电气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程的稳定，气体保护焊又称气电焊。

(最常用的惰性气体是氩气)二氧化碳气体保护焊塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊气体保护焊现场西湖国际大厦施工现场采用二氧化碳气体保护施焊杭州广播电视新楼施工现场采用二氧化碳气体保护施焊电阻焊电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面电阻所产生的热来熔化金属，再通过加压使其焊合。电阻焊只适用于板叠厚度不大于12mm的焊接。对冷弯薄壁型钢构件，电阻焊可用来缀合壁厚不超过3.5mm的构件。气焊焊缝的形式与构造1.按构件的相对位置分：对接连接、搭接连接、Ｔ形连接、角接连接四种对接焊呆缝直缝斜缝角焊缝端缝侧缝斜焊兴缝2.按焊缝轿的种类报分3.按施凡焊位骄置分俯焊立焊横焊仰焊(a)对接连闸接；(b)用拼接辽盖板的黎对接连甘接；(c身)搭接连牙接；(d)、(e)初T型连糟接；(f掉)、(g针)角部融连接焊缝屿连接积的形良式焊缝暖的表盒示在钢结译构施工默图中的增焊缝，黎应遵照《焊缝符责号表示猪法》（GB微3着24品—8诱8）和《建筑结赠构制图童标准》（GB/剂T50金105）的坏规定逝予以隙标注概。焊缝符默号:主要鼓由图形厕符号央、辅距助符耻号和刑引出此线等部谅分组狐成。图形码符号:表示焊琴缝截面宿的基本今形式。引出线:由横李线、槽斜线荒及箭虑头组支成，岁而横办线由碑两条谋平行绑的实兴线与淘虚线丢组成挥，可女在实涨线侧冻或虚咽线侧乔标注杀符号残，斜漂线和谣箭头深则将课整个沾焊缝盲符号键指向取图形着的有酿关焊上缝处征。连续胜角焊语缝和巨间断侧角焊氏缝<=3今0t乘(受拉)<=呜15劳t(受压)t当焊缝圆分布不算规则时纷，在标雄注焊缝编符号的炭同时，谈宜在焊致缝处加河粗线（掘表示可锁见焊缝铺）或栅花线（表横示不可降见焊缝剩），工昼地安装倒焊缝加除×号，棕如图下图。(a)可见街焊缝(b)不可回见焊捕缝(c)工地安悬装焊缝焊缝标辅注方法见教材P4猪3焊缝托缺陷(a)裂纹；(b啄)焊瘤；(c冶)烧穿雅；(d)弧坑；(e疤)气孔凤；(f)夹渣琴；(g帆)咬边飘；(h)未熔合踏；(i)未焊透焊缝缺哥陷焊缝询质量肉检验《钢结构侵工程施狸工质量慌验收规沾范》（GB5概020扰5-2北001）规定教焊缝按唱其检验边方法和振质量要糠求分为一级伪、二包级和拘三级。三级嚷焊缝只要踪蝶求对碗全部抱焊缝控作外观检蛮查且符合伞三级质仰量标准门；设计持要求全差焊透的一级、搏二级焊字缝则除外观济检查外，还群要求用超声组波探趣伤进行内部窑缺陷的检负验，洞超声嫁波探巩伤不但能对决缺陷省作出聪判断轨时，受应采执用射线探蒜伤检验，腾并应符付合国家笨相应质许量标准段的要求弟。一级焊掩缝超声您波和恐射线封探伤考的比吹例均涝为100选%，二级吐焊缝超声剂波探绒伤和首射线绵探伤略的比寸例均悦为20％且标均不墙小于200寻mm。当侍焊缝翁长度列小于200粪mm时，应退对整条跪焊缝探本伤。钢结构外中一般采途用三级重焊缝，可璃满足脏通常粘的强为度要摄求，丽但其天中对劝接焊劫缝的抗拉强组度有较结大的变异炮性，其孟设计值绝仅为主蜜体钢材过的85%左右。排因而对浓有较大姻拉应力咳的对接凝焊缝，纤以及直治接承受作动力荷院载的重贱要焊缝盆，可部断分采用嫁二级输焊缝，对抗动力男和疲劳超性能有较高趁要求处馋可采用一级焊格缝。焊茂缝质晓量等然级须驾在施妖工图随中标已注，怎但三级焊增缝不需愿标注。螺栓梦连接优点：施工翅工艺疲简单妨，安叨装方播便，庸特别羡适用模于工床地安袭装连厉接，沙工程奖进度舞和质残量易辆得到维保证善。缺点幻玉：因开厘孔对圾构件灶截面牵有一樱定的闭削弱额，且精被连条接的啄板件留需要稀相互梁搭接愈或另表加拼恭接板消或角弹钢等古连接蕉件，号因而稀比焊必接连卖接用季材较桶多，蜘构造煌也较脂繁。常用的读连接方折法一般迟采用焊下接、栓接和铆悼接。铆钉连耽接常用的咸连接方博法一般悦采用焊阅接、栓遭接和铆接。对接焊困缝的计扣算对接绝焊缝忆的焊售件常者需做增成坡口，故察又叫伟坡口交焊缝勺坡口斯形式新与焊搬件厚超度有州关。强当焊照件厚归度很处小（手工拘焊6m替m，埋做弧焊10m忽m）时类，可很用直边偶缝。对于普一般窗厚度册（6~2验0mm）的挠焊件喝可采娘用具寒有斜坡他口的稍单边V形或V形焊缝。斜咸坡口茄和根吹部间晃隙c（离推缝）浮共同充组成总一个匪焊条贷能够支运转我的施泊焊空乒间，届使焊年缝易馅于焊锣透；普对于兴较厚抗的焊坛件跌（t>薄20树mm），药则采挡用U形、K形和X形坡口牛。(a辆)直边刚缝；(b障)单边V形坡似口；(c料)照V形坡口劈燕；(d)去U形坡敏口；(e)神K形坡口咸；(f偶)绪X形坡萍口对接赠焊缝良的坡挡口形伪式在对址接焊摘缝的桨拼接农处，处当焊费件的吗宽度扰不同氧或厚晌度相智差4m好m以上栽时，俘应分煌别在晌宽度腥方向妨或厚肌度方密向从转一侧洪或两虫侧做叼成坡均度不亩大于1:兼2.穗5的斜角寇（图3.1犯1），以蝴使截面喝过渡和点缓，减究小应力躲集中。（a）改池变宽色度；眯（b）改笛变厚忘度用引芽弧和逐引出架板焊理接钢板拼密接对接冈焊缝幼的强待度与衬所用顺钢材跃的牌盏号、随焊条榨型号助及焊鞠缝质纠量的健检验贡标准岁等因差素有谈关。抗压稠、抗遣剪强康度:与母材姐强度相扮同。抗拉醉强度:由于三级检许验的焊弟缝允葛许存切在的常缺陷诉较多杠，故丹其抗探拉强逼度为母材强勒度的85%，而一、二戏级检验的焊谣缝的糟抗拉中强度驻可认赴为与母材强储度相等。1、轴利心受工力的误对接划焊缝酷的计茧算式中lw—焊缝计算长度；

t—连接件的较小厚度，对T形接头为腹板厚度； 、—对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。当加引俭弧板较白为困难瓦而未加趁时，焊驶缝长度侄应减去2t。因斥此，在一般与加引弧诊板施焊炮的情况蚂下，所钢有受压避、受剪臣的对接形焊缝以而及受拉射的一、需二级焊退缝，均符与母材疤等强，不用计疑算，只有润受拉蓄的三害级焊展缝才携需要抢进行向计算。2、斜向受力关的对接的钱焊接分她别验证旱正应力责、剪应雾力，有杜一定的熊近似性式中lw—焊缝的计算长度；加引弧板时，；不加引弧板时，；

—对接焊缝抗剪强度设计值。例3-宰1非P4挣6G回OGO3、承补受弯毯矩和限剪力哄联合株作用怜的对剂接焊狠缝对接接让头受弯币矩和剪象力的联高合作用陕，由于位焊缝截续面是矩脉形，正奥应力与谜剪应力竟图形分销别为三丑角形与毁抛物线免形，其粮最大值爆应分别遇满足下辩列强度终条件。对接焊匙缝受弯势矩和剪多力联合嚷作用

(3.2)

(3.3)式中复，WW—焊缝拼截面炭模量捧；SW—焊缝截防面面积躺矩；IW—焊缝截尺面惯性较矩。工字形梯截面梁位的接头笼，采用碑对接焊笋缝，除点应分别两验算最疑大正应刻力和剪帐应力外差，对于交同时受钱有较大犬正应力嫌和较大确剪应力肯处，例挖如腹板屡与翼缘抖的交接涂点处，乒还应按退下式验寄算折算桥应力：（3-4）例3-骄2妥P扛474.承受弯赵、剪、甘轴力共灶同作用黎的对接备焊缝对称督工字胶形截紧面当工唯字型水钢梁依同时由承担丢弯矩组、剪销力、届轴力殿共同仗作用朝时：弯矩、破轴力由猴全截面级共同承建担，剪力虽由腹耍板承勤担角焊盆缝的洞构造一、角透焊缝的冰形式直角挂角焊脂缝普通型深熔直篇角焊缝平坡友凸形斜角角付焊缝斜锐焊塞缝斜钝焊彼缝斜凹雀角焊资缝大量恳试验烤结果刷表明舱，侧翁面角鞠焊缝鼻主要仍承受房诚剪应挠力。问塑性倡较好慎，弹蓬性模拉量低局（N/m变m²），侦强度斧也较早低。肥正面部角焊称缝的厘静力锋强度列高于睛侧面呢角焊判缝，与但塑锈性差伙。二、最榜小焊角槐尺寸三、略最大节焊角质尺寸四、角仁焊缝最滨小计算揭长度五、影侧面申角焊迷缝最柱大计坟算长荡度每条刑侧焊沾缝的范长度不宜董小于淡两侧抗面角伟焊缝弟之间沟的距盛离。两面侧面宇角焊峡缝之敌间的哄距离b也不贩宜大猪于16t始(t＞12m叛m)或19蚁0m阻m（t≤1慢2mm）,t为较法薄焊拌件的菊厚度宝。在搭接挎连接中股，当仅虎采用正面角赔焊缝时，指其搭方接长食度不得棉小于卧焊件蓄较小涉厚度涌的5倍，也不轧得小于25m证m。焊缝长樱度及两倒侧焊缝呈间距搭接连亲接杆件河与节象点板严的焊振缝连膀接(a)两面绞侧焊押（b）三面渠围焊居（c）L形围焊角焊赶缝的显计算单焊笼缝的葵三种略破坏特形式焊缝饺剪坏焊缝拉灭坏焊缝断体裂直角角砍焊缝：计算微截面糖为450斜截面普通形凑平坡腔凸形墨等边凹吗形斜角角僻焊缝1、当平茧行于焊绍缝长度痕方向时卷，（侧需面焊缝喉）2、当写垂直粉于焊耻缝长量度方简向时奴，(正面利焊缝)3、在苹其它厦力和甚各种吩力综汽合作短用时例：3-狡3拥P改514.承受轴请心力角迫钢的角框焊接连须接（1）侧面怠焊接连乱接时设N1N2分别丢为角带钢肢收背，肢尖敢承受球的内死力（2）角乡丰钢用调三面神围焊具时N3作用惩在正报面角化焊缝肉的中雨间，菊所以N1、N2个分巷一半（3）角画钢用L形围遍焊5、弯咸矩、黑轴力厨、剪戒力共想同作侧用顶接举连接摩角焊雅缝计毕算3.4焊接涉残余惭应力延和焊墓接变戚形(a）、(b）纵滔横向集收缩锈；(c省)面内弯司曲变形黑；(d)角变形飘；(e)变曲变盟形；(f)扭曲初变形也；(g)薄板积失稳乎翘曲密变形图3.2困7焊接侨残余笼变形石类别趁示意补图焊接残万余应力运和焊接择变形的栋危害1、焊肯接应剂力的斧影响对结构趟静力强韵度无影翁响降低伐结构互的刚盆度对低扬温冷印脆的袖影响惹是决闪定性妈的对结未构的惜疲劳议强度馋有明姑显不灰利影玻响2、焊接起变形的处影响焊接窑变形腔不但忌影响救结构谅的尺忙寸和医外形简美观效，而这且有孝可能书降低阀结构饼的承蛮载能楚力，战引起误事故违。焊接残激余应力汉和焊接痒变形的尤防止措活施（1）合理演的焊缝严设计合理券的选腥择焊愤缝的视尺寸鞠和形深式，腿尽量咽采用袜较小我的焊藏缝尺些寸。尽可洪能能赠减少伪不必虎要的肝焊缝——不适当煮地大量惩采用加帝劲肋。合理画地安仪排焊殊缝的均位置——尽量笑对称露于中扩性轴吐，或愈接近烈中性成轴尽量避命免焊缝员的过分诱集中和也交叉——加劲似肋进拣行切俘角尽量豆避免罩在母脏材厚丝式度方绝向的谦收缩锣应力（2）合理寨的工艺销措施采用合穿理的焊毅接顺序范和方向——先焊欲工作们时受挺力较梯大的女焊缝疲或收许缩量筑较大年的焊始缝。采用肾反变霞形法锤击远或辗虹压焊适缝——在刚治焊完栋时进饰行。品锤击障应保懂持均芒匀、左适度挠，避证免锤鬼击过煎分产闪生裂串纹。对于风小尺嚼寸焊忌件焊菌前预接热r根e道t位u选r况nGOG仗O3.5螺栓连弊接普通朝螺栓历连接沈按受泊力情泽况可暑分为抗剪连历接和抗拉惕连接，也有喜同时抗仿剪和抗留拉的。挂抗剪连搏接又有承单面受子剪和双踪蝶面受剪刚以及多弄面受剪岂等不同角情况。普通躁螺栓胶抗剪僻连接袜通梳普通傲螺栓妥抗拉联连接1、螺声栓的女排列螺栓在己构件上季排列应娃简单、裂统一、犹整齐而捉紧凑，帮通常分牛为并列和错列两种形南式。螺栓的短排列re灿t哈ur止n2、螺栓呆在构件守上的排砖列应满趴足受力抓、构寻造和薄施工杰要求：（1）受搜力要更求：找在受惊力方懒向螺评栓的虫端距祥过小猴时，阳钢材比有剪毒断或虽撕裂闭的可钟能。载各排光螺栓写距和妙线距损太小细时，懒构件销有沿料折线丹或直赖线破切坏的启可能妹。对毒受压翼构件悦，当夸沿作痕用方耐向螺城栓距妨过大蕉时，王被连付板间坐易发衫生鼓坟曲和顾张口蜘现象拳。（2）构造烟要求：牧螺栓的乘中矩及纹边距不途宜过大匆，否则能钢板间洪不能紧选密贴合舟，潮气酒侵入缝配隙使钢肆材锈蚀兄。（3）施工咏要求：霉要保证乎一定的作空间，尸便于转规动螺栓读板手拧骄紧螺帽快。GO3、螺栓校的其他狐构造要龄求螺栓连屯接除了桶满足上厨述螺栓汤排列的牙容许距秆离外，框根据不塌同情况灿尚应满毅足下列搜构造要半求：（1）为了免使连接弦可靠，每一迟杆件造在节界点上台以及钳拼接盘接头章的一往端，甘永久薪性螺欣栓数兆不宜咏少于氏两个。但绸根据焦实践蔬经验脱，对辱于组室合构纪件的胸缀条南，其权端部级连接双可采百用一猪个螺均栓。（2）对直臂接承受馋动力荷盗载的普消通螺栓词连接应舒采用双解螺帽或篇其他防止螺脂帽松动的有揪效措袄施。莫例如略采用叶弹簧遣垫圈金，或货将螺坝帽或岗螺杆既焊死再等方结法。（3）由于C级螺袋栓与道孔壁蠢有较挣大间味隙，疾只宜压用于堵沿其便杆轴该方向昼受拉掀的连约接。智承受贯静力选荷载受结构尤的次刚要连陪接、冷可拆绞卸结惠构的乔连接垦和临饱时固大定构踏件用刊的安蛙装连羞接中竿，也卖可用C级螺栓何受剪。林但在重声要的连李接中，代不得采邀用C级螺油栓。屈应优醋先采平用高景强度弱螺栓姻。（4）沿杆惜轴方向袖受拉的铸螺栓连昆接中的牲端板（欢法兰板虚），应并适当加悲强其刚阅度（如残加设加宿劲肋）俭，以减徒少撬力玻对螺栓俘抗拉承具载力的摆不利影支响。4、孔典、螺纪栓图牺例普通稿螺栓敬连接漂计算抗剪螺撕栓---笼-依靠预螺杆槐抗剪洁和螺以杆对亿孔壁充的承这压，市传递认垂直经于螺刷栓的译外力抗拉寨螺栓---鼠-依靠螺扯杆受拉蛮传递平永行于螺逗杆的外隔力1、抗刷剪普却通螺召栓连您接构坐造破坏壶形式云主要献有a）螺栓剪断b）钢板孔壁坛挤压秀破坏c）钢板篇由于绪螺孔蹄削弱笛而净截面赴拉断d）构乎件端部被堂剪坏e）螺栓弯曲脉破坏通过煤计算溪避免通过构产造避免螺栓帜剪断当构图件上叼