钢结构基础知识

1、目录，第1章开头，1-1是钢结构，1-2是钢结构，1-1是钢结构，钢结构是与钢板热间接合，用连接材料连接了冷弯或焊接型材的结构形式。 钢结构具有自重轻、工厂化制造、安装快、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，在世界范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域获得了合理广泛的应用。 钢结构行业通常分为轻量钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构五个子级。 1-2钢结构的特点、钢结构自重轻、钢结构工作可靠性高、钢结构抗震、抗冲击性高、钢结构制造工业化程度高的钢结构，能准确迅速地组装钢结构室内空间、密封结构的钢结构容易腐蚀、钢结构耐火性差的钢结构，

2、其施工工期短，第2章钢结构分类， 2-1钢结构的分类2-2钢结构的主要结构类型，2-1钢结构的分类，钢结构主要分为以下种类：单层钢结构(重型钢结构)工业现场的大型空间(跨度)钢结构高层钢结构的高结构桥梁钢结构住宅的钢结构容器和其他结构， 2-2钢结构的主要结构类型钢结构根据其结构配置和受力特征，主要分为以下种类：框架结构、轻型门式刚架结构、钢结构桅杆结构，其中普通多层住宅、办公楼以框架结构为主，第3章钢结构、第3-2钢结构的截面表示方法第3-1钢结构截面类型是3-1钢结构的截面类型，钢结构分为钢板、山形钢、沟型钢、h型钢、t型钢、圆形钢、角管、圆管、十字型、箱形等多种截面类型。3-2钢结构的截

3、面表示方法、焊接h型钢的截面表示方法、第4章钢结构的主要接合形式、4-2螺栓接合、4-1焊接接合、4-3铆钉接合、钢结构的主要接合形式、钢结构的接合方法钢结构的接合方法有焊接接合、螺栓接合和铆钉接合三种。 4-1焊接连接、焊接连接是通过电弧产生的热使焊条和焊接物局部熔化，冷却后凝结成焊接，使焊接物一体化。 优点：不削弱构件截面，节约钢材，结构简单，制造容易，连接刚性大，密封性能好，在一定条件下容易采用自动化作业，生产效率高。 缺点：焊接附近钢材在焊接高温作用下形成的热影响区，在某部位材质可能变脆的焊接中钢材受到分布不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残馀应力和残留变形，对结构承载力、刚性和使用性

4、能产生一定影响的焊接结构刚性大， 如果发生局部龟裂，容易向整体扩展，特别是在低温下容易发生脆性断裂，焊接连接的塑性和韧性差，在实施焊接时会产生缺陷，有可能降低疲劳强度。 (1)焊接方法钢结构的常用焊接方法是电弧焊，有手动电弧焊、自动或半自动电弧焊、气体保护焊接等。 手电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。 但是工作条件差，生产效率低于自动焊接和半自动焊接，焊接质量偏差大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。 自动焊接的焊接质量稳定，焊接内部缺陷少，塑性好，冲击韧性好，适合长时间直接焊接。 半自动焊接是手动操作，适合焊接曲线和任意形状的焊接。 自动焊接和半自动焊接采用适合主体

5、金属的焊丝和焊剂，焊丝要符合国家标准的规定，焊剂要根据焊接技术的要求确定。气体保护焊接以惰性气体(或CO2 )气体为电弧的保护介质，将熔融金属与空气隔绝，使焊接过程稳定。 气体保护焊接电弧加热集中，焊接速度快，熔深大，所以焊接强度比手动焊接高。 塑性和耐腐蚀性好，适合厚钢板的焊接。 焊丝，(二)焊接形式的焊接连接形式，根据被连接部件间的相互位置，可以分为对接、搭接、t形连接和角接合四种形式。 用于这些连接的焊接有两种基本形式：对接焊接和圆角焊接。 具体应用时，必须根据连接的力的状况，组合选择制造、安装、焊接的条件。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (a )将对接连接(b

6、 )盖连接起来连接(c )卷板连接(d )、(e)T字连接(f )、(g )角部连接，焊接根据其功能的性质，有强度焊接和密接焊接两种。 强度焊接不仅要传递内力，强焊接不仅要传递内力，还要保证气体和液体不泄漏。 焊接根据实施焊接的位置分为平焊、立焊、横焊和背焊4种。 平焊焊接工作方便，质量好，高效的立焊和横焊是在立面上进行焊接的纵焊和水平焊，生产效率和焊接质量比平焊稍差的背伸焊是背伸焊，操作条件最差，焊接质量难以保证，所以尽量不要采用。 根据焊接截面、结构，分为对接焊接和圆角焊接两种基本形式。 (3)焊接结构1 .对接焊接的对接力直接、光滑，没有显着的应力集中现象，因此受力性能良好，也适用于静、

7、受动载荷的部件连接。 但是，由于对接焊接的质量要求高，对焊接物间实施焊接间隙的要求严格，所以一般用于工厂制造的连接。 对接焊接也称为坡口焊接，为了确保在焊接时有运行焊接棒所需的空间，在对接焊接内部有足够的熔深，需要在焊接时将板材的边缘加工成适当的形状和尺寸的坡口。 坡口的基本形式分为I形、单边v形、v形、x形、u形、k形等。 坡口的形式因板厚和焊接方法而异。 采用手动焊接的情况下，板厚t10mm，可以采用不切坡口的I狭缝，只要保持间隙0.52mm，就可以在t5mm下进行单面焊接的板厚t=1020mm的情况下，采用v字状或半v字状的坡口的厚板材t20mm的情况下，可以将x形、u形或k形v形和u形

8、狭缝的根部需要去除焊接根，再焊接。 没有条件的清根和再焊接者，必须事先做好垫板。 采用自动焊接时，由于使用的电流强，熔化大，所以只在t16mm时采用v形槽。 在(a) (b) (c) (d) (e) (f )对接焊接的坡口形式(a)I狭缝(b )单侧v形坡口(c)V形坡口(d)U形坡口(e)K形坡口(f)X形坡口中，为了缓和焊接物的宽度和厚度变化的连接，在板的一侧或板厚在4mm以下时，请勿形成斜面。 (a) (b )变断面板接合(a )改变宽度(b )改变厚度2 .角焊(1)角焊的形式角焊，根据其长度方向和外力的作用方向，进行与力的作用方向平行的侧面角焊、与力的作用方向垂直的正面角焊和力的作用

9、圆角焊接的截面形状通常分为平坦、深熔。 图中的hf被称为圆角焊接的圆角尺寸。 普通式截面焊接脚下的比例为1:1，近似于直角等腰三角形，由于其传输线弯曲剧烈，应力集中严重。相对于直接承受动力载荷的结构，为了使传递力变得平滑，正面角焊最好采用两角焊尺寸比1:1.5的平法(长边顺内力方向)，侧面角焊最好采用比1:1的深熔式。 (a) (b) (c )焊角截面形式(a )通式(b )平坂式(c )深熔式、(2)焊角焊接的结构要求1 )最小焊角尺寸焊角尺寸与焊接材料的厚度有关，如果焊接材料厚而焊角尺寸过小，则焊接材料内部冷却因此，圆角焊接的最小圆角尺寸必须满足tmax较厚的焊接物的厚度(单位mm )。

10、由于自动焊接热集中，所以熔深大，能减小1mm的t字连接的单面焊接性能差，应该增加1mm的焊接物的厚度在4mm以下时，与焊接物的厚度相同。 2 )最大焊缝尺寸焊缝的焊缝尺寸过大，容易使焊接物产生烧伤、烧伤等“过烧”现象，使焊接物产生大的焊接残馀应力和焊接变形。 因此，焊角焊接的最大焊角尺寸是应该满足的要求，tmin是薄的焊接物的厚度。 焊接物边缘的角焊，为了避免在焊接时发生“咬住”，必须满足以下要求：当时； 当时。 3 )不等焊脚尺寸，两个焊接物的厚度大不相同，等边的焊脚尺寸不满足最大和最小的焊脚尺寸的要求的情况下，不等焊脚尺寸，即与厚焊接物接触的焊脚一致，采用与薄焊接物接触的焊脚满足的要求4

11、)最小焊接的计算长度如果圆角焊接的圆角尺寸大，长度过小，焊接物的局部热量变得严重，焊接消弧的孔太近，可能发生的其他缺陷也降低了焊接的可靠性。 因此，圆角焊接的计算长度必须满足和40毫米。，5 )侧面角焊的最大计算长度侧面角焊的长度方向的剪切应力分布不均匀，两端的大小的中间小，角焊长度和角焊尺寸的比越大，差异越大。 如果该比例过大，焊接两端首先出现龟裂，但在焊接的中央部还没有充分发挥负荷能力，在动力负荷下这种应力集中现象更加不利。 因此，侧角焊接的计算长度不能超过60hf (静载荷或间接受到动载荷时)或40hf (直接受到动载荷时)。 在超过上述限制的情况下，该超额部分在计算中不会被考虑。 如果

12、内力沿侧焊接的全长分布，则计算长度不限于此。 例如，山形截面梁和柱的凸缘和腹板连接焊接等。 6 )板材的端部仅通过两侧角焊接连接时(如图所示，为了避免应力传递过度弯曲导致部件上的应力不均匀，请将各侧焊接的长度设为大于它们之间的距离。 此外，焊接收缩时，为了不使板材的拱形变大，请设为(当)或190mm (当)。 如果不符合这个规定，请加上正面圆角焊接。侧角焊接焊接物的拱形，7 )包层连接时，包层长度必须在焊接物薄厚度的5倍以下，25mm以下。 减小焊接物收缩引起的残留应力和传递力的偏心引起的附加应力。 8 )在二次构件或二次焊接连接中，在焊接作用力小的情况下，采用连续焊接，焊脚的尺寸hf低于最小

13、允许值的情况下，可以采用断续角焊接。 断续圆角焊接段的长度应在10hf或500mm以下。 各段之间的净距离(受压部件)或(拉伸部件)防止板部件部分凸出膨胀，压力和湿气侵入而生锈。 9 )角焊的端部位于构件角部时，为了不在该应力集中较大的部分产生起落弧的缺陷，必须做成长度为2hf的角焊，角部必须连续焊接。 (4)焊接符号集合和尺寸标注方法焊接符号表示法规定，焊接符号由基本符号和导线构成，可以根据需要追加追加符号和焊接尺寸。基本符号：圆角焊接用“”表示，v形坡口的对接焊接用“v”表示，表示焊接的截面形状。补充符号：补充说明焊接的特征，在现场安装焊接用“”表示，焊接物的三面有焊接用“”表示的引出线：

14、一般用带横线和箭头的斜线构成、焊接符号、焊接符号的后续表，在焊接分布复杂的情况下，或者不能用上述的尺寸方法清楚地表现的情况下，可以在标注焊接符号的同时，在图表上划线。 焊接(a )的正面焊接用网格线表示。(b )背面焊接(c )安装焊接时，如果焊接中有气孔、焊剂、下切等缺陷，不仅受到焊接力的面积变弱，而且缺陷会产生应力集中，容易形成裂纹。 在拉伸连接中，裂纹容易扩大，焊接在低于母材强度的状态下被破坏。 同样，缺陷也会降低连接的疲劳强度。 因此，焊接质量必须对其受力的性质和位置进行分级。 根据结构的类型和重要性，钢结构工程施工质量检测规范将焊接质量检测等级分为三级。 等级检查项目对所有焊接进行外

15、观检查，即检查焊接的实际尺寸是否满足要求和外观缺陷。 水平、水平焊接除了对所有焊接进行相应水平的外观缺陷检查外，还应通过超声波探伤进行内部缺陷的检查，如果不能通过超声波探伤判断缺陷的话，应采用放射线探伤。 水平焊接超声波和放射线探伤的比例都为100%，水平焊接超声波和放射线探伤的比例都为20%，在200mm以上。 焊接长度小于200mm时，适用于焊接整体的探伤。 钢结构中一般采用水平焊接可以满足强度要求，但对接焊接抗拉强度有很大差异，由钢结构设计规范规定，其设计值为主体钢材的85%左右。 因此，在具有大拉伸应力的对接焊接和直接承受动力载荷的部件的重要焊接中，可以部分地采用水平焊接，在对抗动力和

16、疲劳性能的要求高的地方可以采用水平焊接。 焊接质量等级必须填写设计图，而无需填写等级焊接。 (5)焊接质量检查和焊接质量等级，4-2螺栓紧固，螺栓紧固通过螺栓这一紧固件一体地紧固紧固件。 螺栓连接有通常的螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 优点：施工技术简单，安装方便，特别适合工地安装连接，拆卸方便，适合需要组装结构和临时连接的场合。 缺点：在板材上钻孔组装时钻孔，增加制造工作量，制造精度要求高的螺栓孔，构件的截面也削弱，连接件上需要相互重叠或增设辅助连接板(或山形钢)，结构复杂，费用高。 (1)普通螺栓连接的结构1 .普通螺栓的形式和规格钢框架结构的普通形式为大六角头型，其符号用文字m和直径(mm )表示。 在工程中经常使用M18、M20、M22、M24。 根据国际标准，螺栓以“4.6级”“8.8级”等螺栓的性能等级来表示。 小数点以下的数字表示螺栓材料的最低拉伸强度，“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。 小数点以下的数字(0.6，0.8 )是螺栓材料的屈服点和最低拉伸强度的比。 根据螺栓的加工精度，普通螺栓分为a、b、c三个阶段。a、b级螺栓(精制螺栓)由8.8级钢材制作，经机床车削加工，表面光滑，尺寸正确，并且共用类的孔