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。手工跌电弧察焊直流林手工独电弧驻焊—氩弧异焊多纲功能何焊机直流偏手工窃电弧谊焊施水焊适于任意夹空间样位置的焊畜接，样特别蒸适于掌焊接短焊芝缝所采省用的沾焊条叫型号赏应与浪主体秒金属相适旗应P2笛6当不愤同强算度钢枣材焊工接时李应选鉴用与强度录较低圣钢材缸相适纽奉应的焊蛋条。自动职或半撕自动腰埋弧票焊自动忧或半劝自动猪埋弧辱焊主屯要设栏备是毯自动绵电焊佛机，苍沿轨抄道按立设定名速度激移动芦，通越电引抹弧后息，使宜埋于毫焊剂径下的激焊丝躲和附出近的孔焊剂寒熔化观，熔命渣浮母在熔怨化的喊焊缝嘴金属栗上面乔，使拳融化有金属值不与桂空气悄接触钥，并电供给瘦焊缝皆金属认以必堡要的类合金承元素柄，随岂焊机侍的移巩动，鱼颗粒劝状焊载剂不锯断从鸡料斗危漏下俱，电浊弧完安全被估埋在练焊剂益之内惕，同参时焊旱丝自贸动地叉边熔枪化边犯下降刚，称麻为自艘动埋鼻弧焊涉。(沿轨悬道推管移过经程由慕人工判控制鞭时，压称为积半自品动埋婚弧焊)手工诉电弧尺直流/直流屑脉冲法氩弧逗焊两北用机1—焊丝王转盘居；2—转动碗焊丝抖的电箩动机痰；3—焊剂侧漏斗董；4—电源诱；5—熔化取的焊萌剂；6—焊缝相金属急；7—焊件海；8—焊剂珍；9—移动植方向埋弧乔自动售电弧懂焊原揪理图门式全具自动埋弧忘焊机H型钢昂柱上端的赞焊缝气体产保护阵焊设备汪来自剑上海弓怡宾碎机电气体际保护造焊是乳利用惰性神气体凡或二串氧化遇碳气体扯作为寸保护粒介质能的一粮种电虚弧熔邀焊方向法。罚直接叶依靠并保护达气体环在电勺弧周腔围形哈成局射部的梯保护泊层，壮以防型止有邀害气会体侵进入，裁从而宽保持予焊接先过程踪蝶的稳送定，优气体酱保护慢焊又罚称气缠电焊查。(最常友用的迷惰性塔气体耳是氩气)二氧闯化碳拖气体晃保护饲焊塑性用和抗肢腐蚀到性好侧，适取用于等全位芬置的制焊接旁。但宅不适乡丰用于卵在风初较大蔽的地饼方施荐焊气体犬保护岁焊现升场西湖哲国际辈大厦掩施工引现场采用嫂二氧粉化碳其气体鉴保护援施焊杭州挨广播喷电视恩新楼咏施工仍现场采用喝二氧碎化碳饶气体朵保护岔施焊电阻泛焊电阻我焊是妇利用碧电流峡通过登焊件毒接触巧点表途面电柜阻所状产生选的热只来熔液化金延属，迎再通少过加益压使昌其焊穿合。河电阻棵焊只器适用最于板哪叠厚娃度不新大于12姓mm的焊臣接。葵对冷奔弯薄匙壁型怜钢构卸件，议电阻悦焊可盏用来鼻缀合复壁厚坟不超未过3.带5m乎m的构跳件。气焊焊缝写的形氧式与恩构造1.按构别件的琴相对隆位置皮分：对接冶连接您、搭接凡连接英、Ｔ形索连接比、角接六连接萍四种对接辅焊缝直缝斜缝角焊应缝端缝侧缝斜焊偷缝2.按焊宜缝的宣种类岭分3.按施蓄焊位号置分俯焊立焊横焊仰焊(a确)对接税连接性；(b右)用拼哭接盖赢板的粗对接斑连接连；(c效)搭接吊连接弊；(d皇)、(e)宜T型连添接；(f逝)、(g辩)角部麻连接焊缝角连接占的形扁式焊缝因的表愧示在钢槽结构章施工铁图中层的焊较缝，亲应遵鬼照《焊缝展符号充表示塑法》（GB络3村24嘴—8姻8）和《建筑呢结构讲制图筐标准》（GB靠/T亿50并10爽5）的秩规定购予以倘标注序。焊缝谷符号:主要迟由图形着符号比、辅测助符爬号和炭引出识线等部荷分组见成。图形尾符号:表示摩焊缝滤截面旧的基溪本形荒式。引出泥线:由横皱线、隙斜线宝及箭天头组诉成，访而横重线由届两条汇平行灭的实鹅线与板虚线宰组成左，可良在实达线侧列或虚唤线侧削标注肝符号抗，斜失线和题箭头跌则将设整个习焊缝蹲符号腹指向蜡图形幼的有呈关焊粥缝处脚。连续惯角焊喊缝和壁间断争角焊浇缝<=盾30导t普(受拉)<=美15掘t(受压)t当焊饱缝分无布不箭规则鞠时，墙在标铜注焊渡缝符备号的锤同时休，宜厅在焊休缝处炼加粗传线（芒表示悠可见算焊缝仰）或抛栅线泳（表牌示不凶可见素焊缝收），贿工地竭安装掩焊缝不加×碑号，玻如图下图。(a堵)可见郊焊缝(b酷)不可推见焊盆缝(c肯)工地挎安装桌焊缝焊缝奶标注韵方法见教掉材P4饶3焊缝谣缺陷(a鼻)裂纹石；(b敞)焊瘤班；(c匹)烧穿验；(d现)弧坑京；(e根)气孔杠；(f汗)夹渣扎；(g雅)咬边嘉；(h唇)未熔普合；(i侵)未焊榨透焊缝自缺陷焊缝炸质量丑检验《钢结损构工削程施趟工质给量验概收规内范》（GB冬50石20戒5-柏20筝01）规疲定焊印缝按斧其检普验方刚法和驶质量扭要求舌分为一级泰、二美级和汤三级。三级吗焊缝只要壤求对胸全部冬焊缝荡作外观导检查且符喇合三透级质验量标气准；矮设计壤要求绿全焊春透的一级摔、二痕级焊机缝则除外观予检查外，饰还要到求用超声驱波探鸣伤进行内部略缺陷的检估验，农超声昂波探姑伤不庸能对薄缺陷位作出滨判断买时，稿应采扫用射线辨探伤检验乌，并众应符送合国胡家相筒应质渐量标剧准的映要求畅。一级绝焊缝超声支波和效射线顶探伤泻的比映例均回为10贸0%，二级比焊缝超声岔波探尽伤和闯射线县探伤送的比佣例均喝为20％且薪均不侵小于20休0m最m。当挽焊缝危长度卡小于20沟0m手m时，险应对洪整条婆焊缝弦探伤管。钢结底构中一般吉采用伞三级灵焊缝，可涝满足展通常纱的强孔度要玩求，控但其肯中对排接焊章缝的抗拉西强度淹有较缴大的变糟异性盛，其席设计述值仅料为主顶体钢迷材的85忽%左右栗。因旦而对难有较雕大拉茂应力僵的对宣接焊趣缝，湾以及奸直接指承受伤动力凉荷载报的重臣要焊韵缝，包可部婚分采用宴二级红焊缝，对抗动炮力和戴疲劳惑性能有较成高要垃求处香可采描用一级挣焊缝。焊曾缝质谣量等图级须纤在施面工图执中标蒜注，自但三级培焊缝出不需步标注。螺栓老连接优点菌：施工较工艺除简单屡，安译装方伪便，秘特别动适用耕于工卫地安浊装连烦接，沉工程知进度败和质尽量易带得到赛保证峰。缺点嘉：因开济孔对禾构件倡截面鸦有一弯定的画削弱狸，且睡被连勤接的怪板件劫需要富相互美搭接斥或另柄加拼铃接板粗或角置钢等佳连接刑件，接因而滨比焊踢接连移接用炎材较毛多，浙构造窑也较吧繁。常用丑的连可接方唱法一尝般采桃用焊号接、栓接和铆兔接。铆钉赠连接常用富的连华接方窃法一慕般采蛙用焊获接、帽栓接跳和铆接。对接布焊缝费的计泪算对接散焊缝伞的焊配件常爆需做称成坡口，故寨又叫贤坡口拦焊缝盟坡口晒形式疯与焊燃件厚胃度有谁关。众当焊产件厚塑度很夺小（手工架焊6m废m，埋百弧焊10登mm）时锹，可短用直边这缝。对于蜡一般闷厚度悬（6~枪20辈mm）的妄焊件伏可采疼用具构有斜坡早口的国单边V形或V形焊季缝。斜泻坡口铸和根凉部间烧隙c（离犬缝）方共同础组成珍一个告焊条扫能够篮运转栗的施责焊空退间，蓄使焊蹄缝易痰于焊匠透；础对于堡较厚耳的焊届件渗（t>丧20缝mm），检则采霞用U形、K形和X形坡赏口。(a抹)直边加缝；(b卖)单边V形坡祖口；(c须)此V形坡倦口；(d界)闪U形坡哑口；(e斥)够K形坡钢口；(f赌)馋X形坡沿口对接倚焊缝使的坡甜口形茂式在对详接焊钢缝的露拼接萍处，花当焊框件的慨宽度鲜不同嚼或厚细度相鸦差4m片m以上纠时，醋应分似别在忆宽度饰方向雁或厚愚度方放向从蚁一侧枕或两太侧做学成坡木度不骨大于1:痕2.给5的斜拆角（墨图3.无11），李以使腊截面孤过渡平和缓齐，减盈小应硬力集痕中。（a）改歌变宽坟度；行（b）改彩变厚阵度用引画弧和幕引出辆板焊翠接钢板想拼接对接记焊缝办的强炭度与缝所用字钢材雾的牌万号、撕焊条鞠型号顶及焊光缝质野量的葛检验占标准选等因宵素有哑关。抗压痛、抗停剪强暮度:与母粒材强爽度相遥同。抗拉衔强度:由于三级舞检验的焊询缝允晒许存扔在的顽缺陷问较多卫，故肺其抗霸拉强悦度为母材括强度代的85堂%，而一、茅二级卖检验的焊组缝的负抗拉温强度嘴可认徐为与母材屋强度燥相等。1、轴蛋心受姜力的际对接姐焊缝致的计栗算式中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。当加将引弧猫板较单为困舟难而就未加而时，糟焊缝拍长度岁应减断去2t。因嫌此，在一住般加趁引弧栋板施话焊的碰情况磨下，核所有赔受压批、受糕剪的狼对接碧焊缝升以及依受拉韵的一暑、二投级焊劣缝，派均与纺母材载等强糊，不用计英算，只有绩受拉许的三庙级焊尽缝才昂需要测进行兴计算。2、斜向受淡力的对接勿的焊父接分臂别验伟证正倦应力膊、剪浙应力垒，有及一定做的近令似性式中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-按1膜P4加6G舍OG活O3、承烛受弯旨矩和培剪力围联合看作用谋的对皮接焊沾缝对接择接头伯受弯崭矩和洪剪力爹的联显合作航用，惜由于隙焊缝纯截面凉是矩营形，贩正应氧力与熟剪应倘力图泊形分阔别为苗三角臭形与谈抛物讨线形昼，其逼最大吼值应佩分别坦满足球下列浮强度刻条件另。对接浊焊缝沫受弯晃矩和严剪力伪联合江作用

(3.2)

(3.3)式中较，WW—焊缝油截面睬模量乒；SW—焊缝简截面市面积赴矩；IW—焊缝细截面桂惯性垂矩。工字宿形截妨面梁似的接昨头，死采用孩对接尘焊缝冤，除馋应分兴别验付算最罗大正背应力熄和剪电应力鼓外，端对于议同时荡受有迫较大夫正应泽力和携较大蓝剪应财力处银，例衡如腹臂板与联翼缘撒的交国接点蒙处，扶还应她按下矩式验旺算折众算应挑力：（3-粱4）例3-么2坊P澡474.承受坝弯、缘瑞剪、洲轴力乳共同麻作用捧的对墓接焊居缝对称软工字舰形截跪面当工够字型梨钢梁鞭同时惧承担伯弯矩侵、剪史力、臭轴力裹共同产作用少时：弯矩离、轴责力由叛全截惩面共朵同承漠担，剪力谦由腹铜板承求担角焊醒缝的恐构造一、览角焊般缝的夺形式直角凯角焊幅缝普通逐型深熔剖直角党焊缝平坡殃凸形斜角奴角焊知缝斜锐昏焊缝斜钝框焊缝斜凹列角焊送缝大量恐试验揭结果应表明煎，侧耽面角跟焊缝各主要闯承受樱剪应往力。录塑性灵较好厉，弹流性模撒量低牧（N/破mm浓²），史强度伪也较折低。厦正面天角焊凉缝的熟静力瘦强度许高于漫侧面撒角焊斧缝，套但塑森性差蠢。二、场最小胸焊角凑尺寸三、旷最大置焊角辨尺寸四、闷角焊仅缝最居小计薪算长卸度五、池侧面焰角焊盗缝最纷大计矛算长隆度每条妻侧焊昂缝的苗长度不宜机小于境两侧镜面角歼焊缝祝之间馆的距努离。两腿侧面蝴角焊乐缝之破间的割距离b也不泽宜大钉于16季t标(t＞12鄙mm瓶)或19丽0m签m（t≤僵12悉mm）,t为较盲薄焊遇件的玻厚度坐。在搭乱接连委接中川，当桌仅采痒用正面纲角焊肃缝时，骄其搭汤接长毫度不得真小于迎焊件衣较小请厚度联的5倍，也沉不得岗小于25当mm。焊缝宏长度姑及两猜侧焊为缝间逝距搭接恶连接杆件驴与节愿点板颜的焊泪缝连歌接(a乓)两面候侧焊租（b）三告面围股焊估（c）L形围导焊角焊袖缝的贡计算单焊古缝的使三种悉破坏且形式焊缝苍剪坏焊缝虹拉坏焊缝妹断裂直角他角焊屡缝：计算债截面竖为450斜截间面普通攀形模平坡杯凸形煮等妥边凹尼形斜角跳角焊抗缝1、当遍平行煎于焊蜂缝长章度方哄向时援，（婆侧面窗焊缝滑）2、当劈燕垂直则于焊盲缝长告度方禽向时此，(正面梁焊缝)3、在称其它歪力和讽各种裂力综例合作划用时例：3-蓄3墙P咸514.承受吗轴心析力角抱钢的肚角焊贪接连示接（1）侧镰面焊品接连和接时设N1N2分别震为角佛钢肢严背，肢尖乘承受拔的内匪力（2）角减钢用坐三面羊围焊犹时N3作用车在正冲面角洋焊缝查的中欠间，抹所以N1、N2个分篮一半（3）角补钢用L形围唱焊5、弯桐矩、谷轴力峰、剪仿力共赶同作与用顶接投连接赏角焊樱缝计银算3.姜4焊接谜残余变应力遇和焊舱接变谨形(a）、(b）纵踏横向危收缩详；(c慎)面内球弯曲呈变形泼；(d节)角变牧形；(e跟)变曲期变形罢；(f宫)扭曲除变形葛；(g慢)薄板雀失稳木翘曲瞎变形图3.差27焊接兰残余裂变形窝类别歉示意跪图焊接重残余亏应力馋和焊跳接变斯形的爽危害1、焊近接应检力的钩影响对结竿构静定力强庆度无摸影响降低锄结构主的刚川度对低弱温冷刃脆的席影响鉴是决丘定性遍的对结词构的累疲劳饥强度波有明目显不矛利影巷响2、焊盘接变踪蝶形的宾影响焊接趟变形锤不但苦影响岔结构雪的尺凯寸和丑外形箱美观柄，而幻玉且有炭可能蛙降低举结构雪的承笑载能熄力，叮引起线事故知。焊接钻残余愿应力美和焊鼻接变君形的苹防止贷措施（1）合邪理的浇焊缝浩设计合理并的选守择焊代缝的洽尺寸发和形爪式，再尽量遵采用殿较小猎的焊耻缝尺填寸。尽可肉能能抗减少汗不必盘要的粘焊缝——不适剥当地喝大量贤采用夕加劲命肋。合理拴地安染排焊荷缝的压位置——尽量多对称厕于中巧性轴奶，或姻接近驳中性闪轴尽量衬避免尿焊缝骑的过凯分集薪中和摧交叉——加劲蚀肋进胶行切坚角尽量撕避免协在母闪材厚覆度方铅向的斯收缩束应力（2）合宅理的幸工艺满措施采用内合理炒的焊颗接顺封序和骄方向——先焊复工作清时受芳力较良大的叠焊缝洽或收逃缩量违较大伍的焊短缝。采用目反变豪形法锤击诸或辗折压焊繁缝——在刚付焊完烟时进支行。醉锤击桂应保目持均跨匀、夫适度评，避瞒免锤飞击过决分产道生裂粪纹。对于捞小尺雾寸焊样件焊卧前预毅热r赚e绍t烫u听r姐nG炊OG萄O3.刃5螺栓璃连接普通赞螺栓总连接稿按受托力情满况可腹分为抗剪膀连接和抗拉刘连接，也妥有同数时抗世剪和者抗拉毅的。右抗剪色连接然又有星单面员受剪确和双这面受赖剪以茄及多货面受左剪等斯不同低情况暗。普通婚螺栓喂抗剪倡连接芒通盼普通愚螺栓厘抗拉惩连接1、螺羽栓的追排列螺栓枪在构晌件上汽排列您应简激单、扇统一状、整叶齐而够紧凑列，通南常分神为并列和错列两种副形式闸。螺栓膜的排眉列r誉e薪t控u京r代n2、螺趁栓在狐构件艇上的决排列消应满辨足受力某、构沸造和躬施工育要求：（1）受骆力要娘求：押在受昂力方洒向螺较栓的薄端距惑过小箱时，辛钢材薄有剪乎断或松撕裂扩的可闲能。冰各排糟螺栓戏距和鹿线距售太小丝式时，蜜构件避有沿晚折线张或直岂线破部坏的柴可能矩。对副受压火构件址，当贱沿作控用方雪向螺漫栓距偷过大并时，筑被连豆板间鹿易发脖生鼓兴曲和苍张口超现象也。（2）构辣造要陵求：插螺栓委的中察矩及梯边距渠不宜商过大奥，否库则钢赔板间阳不能刺紧密匆贴合转，潮理气侵瞒入缝投隙使舰钢材墨锈蚀尊。（3）施陷工要壶求：剧要保犬证一副定的配空间扩，便椅于转墙动螺拉栓板腹手拧跟紧螺稿帽。G铅O3、螺租栓的胀其他晃构造诵要求螺栓楚连接难除了域满足遥上述低螺栓毛排列丙的容秒许距钓离外前，根衣据不貌同情崭况尚发应满驻足下让列构蜡造要尼求：（1）为支了使归连接盛可靠硬，每一笔杆件梯在节涂点上晨以及随拼接茧接头下的一失端，莫永久勉性螺谱栓数击不宜吵少于疯两个。但押根据侄实践副经验区，对水于组蠢合构控件的边缀条翼，其拼端部栽连接屠可采盒用一率个螺么栓。（2）对贝直接吐承受疮动力裂荷载篮的普妈通螺洲栓连材接应悦采用耳双螺骑帽或贿其他防止撤螺帽嫁松动的有诊效措蛇施。变例如蔽采用算弹簧叫垫圈野，或星将螺馒帽或顽螺杆垦焊死五等方胳法。（3）由们于C级螺眼栓与践孔壁扮有较碰大间狡隙，席只宜雀用于同沿其息杆轴趟方向卸受拉拥的连棵接。放承受鞭静力蝇荷载潮结构锹的次弄要连贷接、看可拆服卸结犬构的饰连接牌和临亲时固签定构轰件用议的安蚁装连帝接中另，也伙可用C级螺崖栓受矮剪。给但在粗重要胸的连茎接中药，不袋得采干用C级螺愉栓。掏应优症先采巧用高它强度印螺栓钱。（4）沿炒杆轴遣方向表受拉钉的螺爷栓连炸接中进的端惑板（秒法兰汽板）牌，应框适当针加强等其刚古度（胀如加问设加体劲肋备），宫以减都少撬破力对慨螺栓井抗拉哥承载撑力的府不利建影响姐。4、孔每、螺享栓图船例普通裁螺栓允连接著计算抗剪真螺栓--腊--依靠醒螺杆脖抗剪手和螺滔杆对疗孔壁急的承时压，徐传递把垂直井于螺间栓的贵外力抗拉杏螺栓--势--依靠礼螺杆溜受拉维传递奇平行耍于螺特杆的倡外力1、抗稻剪普旦通螺刘栓连遍接构矩造破坏有形式拣主要渴有a）螺栓剪断b）钢板孔壁细挤压宿破坏c）钢板陶由于豆螺孔陪削弱笔而净截嫌面拉忆断d）构纵件端部脏