钢结构设计原理之钢结构的连接和节点构造

第7章钢结构的连接和节点构造7.1钢结构对连接的要求及连接方法

设计时，在选用合理的连接方式时，应考虑以下问题：1、连接设计与结构内力分析时的假定相一致；2、连接设计应选择最不利的荷载工况；3、传力直接、明确，避免应力集中；4、节点的变形协调；5、避免偏心的影响；6、连接的方式应避免在结构中产生过大的残余应力；7、利用厚钢板时，应避免层间撕裂；8、连接的构造简单，便于施工。钢结构的连接分类：冶金连接——焊接连接；铆钉连接机械连接——普通螺栓

螺栓连接高强度螺栓焊接连接20世纪20年代发展起来的，是现代钢结构最主要的连接方式。优点：构造简单，加工方便，节省钢材。而且能实现自动化操作，生产效率较高。缺点：焊缝质量易受材料操作的影响，因此对钢材材质要求较高（主要是含碳量），焊接时构件内有残余应力和残余变形，且宜产生裂缝，给疲劳破坏带来隐患。所以，对直接承受动力荷载的结构不宜采用。铆钉连接优点：传力可靠，连接的韧性和塑性较好，质量易于检查。缺点：用钢量大、施工较复杂。在土木工程中很少采用，主要用在飞机制造业。普通螺栓按性能等级分：3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8级。含义：以“4.6”为例：按制作精度分：A、B级和C级。1、A、B级——精制螺栓，栓杆由车床加工而成，表面光滑，尺寸准确，要求螺栓孔为I类孔，允许偏差为0.18～0.25mm。2、C级——粗制螺栓，要求螺栓孔为II类孔，允许偏差为1.5～2.0mm。应用范围：承受拉力的安装连接；可拆卸结构的连接；安装时构件的临时固定。

高强度螺栓按性能等级分：8.8级、10.9级、12.9级从外形上分：1、大六角头螺栓(见图1）：连接副：一个螺栓、一个螺母、二个垫圈。有8.8级、10.9级。2、扭剪型螺栓（见图2）：连接副：一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。有8.8级、10.9级。按受力状况分：1、摩擦型连接：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摩擦力，外力通过摩擦力来传递。板件之间不允许产生滑移。2、承压型连接：板件之间允许产生滑移。

7.2焊接连接的特性一、焊接方法电弧焊电阻焊气体保护焊1.高手工风电弧息焊A、屈焊条晚的选扔择：焊条虫应与步焊件眼钢材拔相适株应。原理税：利隐用电壤弧产迈生热凝量熔化半焊条算和母扰材形成焊养缝。

焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧Q3埋90渠、Q促42评0钢衰选择牧E5蚊5型剑焊条努(E肠55清00豪--株55腰18断)Q3孟45弊钢选份择E窗50普型焊壁条(颜E5铜00锅0-克-5穷04形8)不同献钢种哲的钢低材焊铲接，低宜采进用与警低强逐度钢丛材相肃适应么的焊丸条。缺点性：质丽量波覆动大填，要亮求焊远工等信级高总，劳尘动强章度大袋，效肯率低讽。优点紧：方边便，孝特别肆在高遭空和垦野外词作业姻，小性型焊顽接；Q2版35毯钢选晋择E伐43斩型焊障条（魂E4栏30绵0-呜-E狐43那28冠)B、逮优、胸缺点2.糕埋弧案焊（裁自动仔或半心自动纷）、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣焊件埋弧自动焊A、膛焊丝蓬的选金择应寻与焊烟件等仍强度混。B、瓣优、挡缺点困：优点沾：自岔动化设程度抛高，搂焊接班速度罗快，砌劳动雕强度亡低，翻焊接昌质量蹦好。缺点删：设涨备投辆资大章，施撞工位饿置受磨限等岔。送丝器机器Q2忌35示的焊酸件—失—H晒08庙、H细08锄A焊俱丝Q3模45气的焊君件—京—疤H0略8A房诚、H益08捎Mn办A、问H1仇0M陆n2Q3堤45拥的焊成件—馅—H貌08忌Mn惨A、充H1铲0M飘n2自动换焊的购焊缝识质量匀均匀征，塑甚性好姑，冲哪击韧扫性高斗，抗宪腐蚀妨性强业。半窄自动蔑焊除该人工船操作帅前进掩外，私其余贪与自滔动焊洪相同康。适用绘于焊锦接受姜力构卖件，测如：敌焊接百截面清中腹绿板与暑翼缘姻的连姜接等其。3.扩气体出保护隶焊优、嗽缺点荣：优点童：焊角接速驱度快书，焊都接质朱量好毙。缺点纱：施村工条抛件受绕限制拿等。4、陕电阻永焊利用傲电流羽通过霸焊件羡接触昌点表逐面产潮生的界热量玩来熔妖化金凤属，撕再通良过压掠力使职其焊亭合。冷弯穷薄壁加型钢（厚狐度低凯于3滥.5食mm泪）的苏焊接步；板够叠厚笨度不概超过替12型mm病的焊减接。二、米焊缝喝连接阔的优卵缺点优点：（插1）毯不需鞠要在纵钢材迟上打客孔钻段眼，匀既省龙工省间时，喇又不滩使材景料的维截面撕积受布到减熊弱（2本）任臭何形幸状的缝构件壤都可史直接限连接顶，一裤般不烫需要勉辅助既零件粒，使必连接徐构造治简单冤，传召力路蛙线短魔，适伟应面应广；（3枕）焊接接连裂接的滤气密秧性和悦水密苗性都梨较好副，结凯构刚里性也郊较大区，结赢构的院整体显性较愁好。缺点：（1凶）由半于高德温作再用在恳焊缝监附近株形成泳热影开响区堡材质萌变脆糖；（2齐）焊适接的白残余估应力侦会使各结构盯发生迫脆性浩破坏兄和降叮低压励杆稳告定的辱临界伙荷载惩，同里时残寄余变佳形还逼会使摇构件填尺寸哄和形程状发疫生变铸化；（3蜻）焊杀接结炭构具振有连价续性做，局酿部裂赵缝一掌经发旧生便凑容易占扩展摔到整糖体。三、愿焊缝丹缺陷选及焊刚缝质危量检拦查1.锄焊缝趋缺陷2.书焊缝院质量储检查外观妻检查库：检查搁外观怒缺陷遣和几概何尺妖寸；内部糠无损摸检验龟：检验项内部播缺陷犹。内部劲检验俩主要内采用超声波，有容时还练用磁粉检验荧光要检验缝等辅鸡助检筐验方法。策还可秆以采剧用X射线或γ射赤线透合照或音拍片肾。《钢驰结构竖工程添施工谣及验盗收规虏范》日规定汉：焊缝户按其孙检验岭方法流和质炒量要脆求分夏为一甘级、枕二级蚂和三筋级。三级恩焊缝赤只要最求对尖全部贤焊缝敏作外辉观检攻查且愤符合三级四质量雁标准兰；一、辨二级莲焊缝谢除外司观检蓝查外韵，尚海要求速一定福数量习的超稻声波车检验伤并符拉合相搞应级晚别的降质量章标准惜。《钢见结构昂设计挤规范由》（帆GB宝50幼01馆7-化-2覆00帐3）翠中，爷对焊麦缝质稀量等黄级的抬选用言有如捡下规殃定：(1疼)需要抛进行慌疲劳服计算续的构剃件中撕，垂浅直于绒作用组力方夫向的喷横向壶对接依焊缝距受拉卖时应喷为一证级，巨受压桂时应欺为二更级。3.遮焊缝悬质量携等级摩及选椅用(2丽)摄在不异需要霉进行胞疲劳且计算汇的构犬件中柄，凡终要求剑与母薯材等啊强的旁受拉霜对接触焊缝满应不身低于毫二级概；受们压时壮宜为渐二级晌。（３熟）重峰级工主作制私和起狐重量扮Ｑ帜＞５证０ｔ唇的中迁级工屿作制聚吊车裙梁的灯腹板酸与上呀翼缘哈板之睡间以亩及吊赖车桁至架上算弦杆执与节击点板辩之间名的Ｔ给形接系头焊宋透的沈对接曲与角佛接组贼合焊脊缝，移不应泰低于普二级千。（４屈）角火焊缝象质量姜等级能一般号为三晴级，馅直接执承受担动力带荷载狐且需拢要验成算疲伸劳和薄起重遥量Ｑ室＞５萌０ｔ单的中肉级工兴作制障吊车既梁的牧角焊猛缝的胖外观对质量热应符尖合二它级。注：一、率二级谅焊缝用于虏等强接连接卷，其叛焊缝隙的拉辅、压漫、弯栗时与绍母材援相等沟，不科必计拢算焊快缝的豆强度松。三级集焊缝一般抛只能蚀达到辨母材普强度好的8行5%不，应微进行砍验算腿。若为高空川施焊，焊纱缝强床度设处计值附应乘每折减榜系数压0.洋9。1.蓄焊接饭连接眯形式搭接角部连接对接T型姨连接四、胜焊缝酿连接梳型式鸣及焊努缝型郑式2.取焊缝酸形式（1欺）对晨接焊宵缝正对接焊缝（2柔）角格焊缝T型对接焊缝斜对接焊缝对接靠焊缝角焊妇缝3.楼焊框缝位虏置4.示焊缝害代号焊缝猴代号眠由引坟出线健、图蛋形符韵号和便辅助句符号哥三部远分组裙成。公引出柿线由播横线肝和带池箭头格的斜问线组评成。1、位对接杨焊缝零的坡思口形扑式:一、征对接回焊缝侨的构斗造要痰求对接吉焊缝与的焊专件常塑做坡保口，办坡口们形式嘴与板厚怠和施饮工条搭件有关讨。t-眼-焊横件厚掩度(1幻玉)当探:t候<6栽mm普(手成工焊皱),再t<汉10讽mm控(埋非弧焊碍)时骄可不渡做坡口,性采用石直边艇缝;(2午)t粪=7~20名mm幅时，特宜采炼用单优边V形和犯双边V形坡伤口;(3牢)t乔>2延0m纹m时益，宜赠采用U形、K形、X形坡薄口。7.夏3债对接绣焊缝志的构让造和识计算C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）2、牢不同辰板厚资与板河宽的刊对接甘：当板捉件厚愿度或竟宽度僻在一应侧相鸭差大床于4谜mm卵时，宣应做更坡度感不大系于1:览2.沈5(任静载袋)或1:滩4(犬动载伟)的斜横角，喷以平承缓过暂度，辨减小斑应力恭集中台。若板呜厚相闪差不参大于枯4m河m，趋则可赤不做填斜坡岭。≤1:2.5≤1:2.53、膛加引拳弧板对接败焊缝位的起抛点和拌终点皮，常餐因不窝能熔旷透而深出现然凹形冶的焊沟口，披受力黎后易糕出现终裂缝棚及应悄力集幅中。狡为消蛮除这吹种不远利情呢况，鞭施焊属时常奖将焊挺缝两筒端施请焊至惰引弧鹿板上膝，然肤后再童将多吊余的鸭部分糠割掉烫，并绣用砂火轮将检表面抛磨平傍。在停工厂砖焊接隔时可锹采用颤引弧肚板，缠在工构地焊洗接时未，除伞了受孕动力订荷载摊的结林构外妥，一般们不用至引弧敌板，塞而是赔计算榆时扣意除焊勇缝两厚端各鱼t（瓜连接喷件较沟小厚记度）资长度合。4、永T形逮连接5、拣钢板蚕拼接没焊缝对接被焊缝挑分为良：焊透和部分接焊透李（自增学）两种晶；对于说静载岛作用右下的雷一级嘴和二羊级对事接焊布缝其间强度童可视博为与磨母材辩相同扰，不奇与计遇算。三级腔焊缝执需进笛行计硬算；对接蛾焊缝友可视忍作焊让件的收一部耻分，谈故其耀计算当方法类与构课件强旨度计贴算相严同。计算匪时对棉焊缝围截面昂的应毛力进煤行分划析，县应力宽为弹渗性阶绵段。二、绞对接肆焊缝送的计乒算NNt1、轴心巡寿力作禁用下封的对线接焊圆缝计疗算式中蚀：N—是轴心席拉力兼或压宰力；t—情板件僻较小籍厚度务；ftw、fcw—对丈接焊横缝的立抗拉殃和抗掘压强饿度设医计值迟。NNlwtA当不田满足吧上式绒时，怀可采王用斜防对接外焊缝稻连接屯如图前B。另:谦当t泻anθ≤侧1.滩5时崖,不司用验骨算!NNtBθNsinθNcosθlw2、M、茂V共同处作用志下的吵对接粘焊缝替计算因焊爸缝截圆面为忌矩形贡，M链、V盲共同辅作用娱下应葡力图张为：故其熟强度蚁计算安公式或为：（1例）板忧件间恶对接词连接AστlwtMVlwt（2税）工字津形截升面梁草对接净连接省计算MVA、毫对于柱焊缝鞭的σma这