钢结构的连接

1、第三章钢框架结构的接合、焊接方法和焊接形式的角焊结构和对接焊接结构和焊接残馀变形螺栓接合结构计算c级普通螺栓接合的工作性能和高强度螺栓接合的工作性能和计算，主要内容：掌握焊接接合特性和普通螺栓接合、高强度螺栓接合的性能和计算，重点：基本构件通过接合例如，房子的架子。 在钢结构中，连接设计、制作、设置占有重要地位，在设计时选择合理的连接方式时，应考虑以下问题： 1、连接设计和结构内力分析时的假设一致2 .连接设计必须选择最不利的荷载工况3 .传递力直接、明确， 避免应力集中4 .节点变形协调5 .避免偏心的影响6、连接方式必须避免结构产生过大的残馀应力7 .利用厚钢板时，避免层间破裂8、连接结构

2、简单，施工容易。 钢结构连接分类：冶金连接铆钉连接机械连接普通螺栓连接高强度螺栓：焊接连接，发展于20世纪20年代，是现代钢结构连接最主要的连接方式。 优点：结构简单，加工方便，节省钢材。 此外，还能实现自动化操作，生产率高。 缺点：焊接质量容易受到材料操作的影响，钢材材质要求高(主要含碳量)，焊接时构件内有残馀应力和残馀变形，产生裂纹，给疲劳破坏带来危险。 因此，请勿用于直接承受动力载荷的结构。 铆钉连接，优点：传递力可靠，连接韧性和塑性好，质量检查容易。 缺点：钢量多，施工复杂。 土木工程不太被采用，主要用于飞机制造业。 普通螺栓，性能等级： 3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8

3、、8.8级。 意思：以“4.6”为例，按制作精度分类： a、b级和c级。 1、a、b级精制螺栓、销是用车床加工而成，表面光滑，尺寸正确，螺栓孔为I级孔，允许偏差为0.180.25mm。 2、c级粗制螺栓的螺栓孔为II级的孔，容许偏差要求为1.52.0mm。 与高强度螺栓、普通螺栓的区别：材料强度高，施工时施加预张力。 性能级别： 8.8级、10.9级、12.9级外形类别： 1、大六角头螺栓(参照图1 ) :连接副：一个螺栓、一个螺母、两个垫圈。 有8.8级、10.9级。 2、扭转剪切型螺栓(参照图2 ) :连接副：一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。 有8.8级、10.9级。 根据受力情况： 1、摩

4、擦型连接：用预紧力夹紧被连接的部件，在部件接触面之间产生大的摩擦力，外力通过摩擦力传递。 板材之间不允许发生滑动。 2 .受压型连接：板材之间允许滑动。 高强度螺栓连接与普通螺栓连接的区别：普通螺栓拧紧螺母时产生的预紧力较小，板面上的按压力引起的摩擦力可以忽略。 用普通螺栓连接剪切阻力时，通过孔壁的受压和销的剪切阻力来传递力。 高强度螺栓除材料强度高外，施工时对螺栓棒施加大的预应力，在被紧固部件的接触面间产生按压力，因此板面间沿与螺栓棒垂直的方向剪切时会有大的摩擦力。 通过接触面间的摩擦力阻止相互的滑动，达到传递外力的目的，变形小。 高强度螺栓的抗剪耦合分为摩擦型耦合和受压型耦合，前者以滑动为

5、负荷能力的极限状态。 3.1焊接方法和焊接连接形式，3.1.1焊接方法电弧焊电阻焊接气体保护焊接，手动电弧焊：图3-2手动电弧焊1电源； 2导线3夹具4焊棒5电弧6焊接物，手动电弧焊：1，通电后在涂有焊药的焊棒和焊物之间产生电弧，使焊棒熔化形成焊接。焊药在焊棒熔融形成熔渣包复的焊接线上，同时产生气体，将空气和熔化的液体金属隔离，保护焊接线不与外部空气接触，免受空气有害气体的影响。 2 .焊棒必须符合焊接物的金属强度。 Q235钢焊物E43型系列焊棒Q345钢焊物E50型系列焊棒Q390钢焊物e5型系列焊棒用钢种不同的钢材连接时，优选使用适合低强度钢材的焊棒。 手动氩弧焊的优缺点：操作简单，没有

6、地方、地方、焊接物的尺寸、形状的限制。 缺点：由于是手工作业，受到焊工技术水平的影响(焊工必须分级)，焊工必须进行质量检查。 (焊接外观和内部探伤)，自动或半自动埋弧焊：1转台2电机3漏斗夹具4电源线5熔化的焊剂电弧6焊接金属； 7焊接物8焊剂； 9移动方向，Q235的焊接物H08、H08A焊丝Q345的焊接物H08A、H08MnA、H10Mn2 Q345的焊接物H08MnA、H10Mn2，自动焊接的焊接品质均匀，塑性好，冲击韧性高，耐腐蚀性强。 半自动焊接除了通过手动操作前进以外，与自动焊接相同。 适用于受到焊接力的部件，如焊接截面上的腹板与凸缘的连接等。 电阻焊接是通过在焊接物接触点的表面

7、产生的热来熔化金属，并通过压力进行焊接。 冷弯薄壁型钢(厚度小于3.5mm )的焊接； 板的重叠厚度在12mm以下的焊接。 气体保护电弧焊：以惰性气体或CO2气体为保护介质，在电弧的周围形成保护层，用为使熔化的金属不与空气接触而形成的火焰熔化焊条，形成焊接线。 电弧加热集中，熔化深度大，焊接速度快，焊接强度高，塑性好，其效率是手动电弧焊接的34倍。 可以手动操作或自动操作。 3.1.2焊接连接型、被连接部件的相对位置别：平接； t字连接搭接角接头，3.1.2焊接连接型，焊接自身结构分：对接焊角焊接，3.1.2焊接连接型，连续角焊接受力情况好，断续角焊接容易引起应力集中现象，重要结构应避免采用断

8、续圆角焊接段的长度必须在10hf或50mm以下，其断续距离l不能太长。 一般来说受压部件不能超过15t。 拉伸构件不能超过30吨。 t是薄焊接物的厚度。 3.1.2焊接连接型，按焊接位置：平焊、立焊、横焊和背焊。对接焊接、角焊、3.1.3焊接连接的优点和缺点：(1)不需要在钢材上开孔，节省时间，不削弱材料的截面积(2)可以直接连接任何形状的部件，一般不需要辅助部件，连接结构简单，传递路径短，适应面宽缺点： (1)在高温的作用下在焊接部附近形成热影响区，钢材的金相组织和机械性能发生变化，材质变脆；(2)焊接的残留应力使结构产生脆性断裂和压杆稳定的临界载荷，同时，残留变形使构件的尺寸和形状发生变化

9、；(3)焊接结构具有连续性，产生局部裂纹3.1.4焊接的缺陷和焊接质量检查，焊接在焊接中在焊接金属或附近热影响部钢材的表面或内部出现缺陷，常见的缺陷有裂纹、焊接瘤、淬火、火山口、气孔、焊剂、食端、未熔着、未熔着等外观检查：直尺、放大镜钢结构工程施工质量检查标准GB50202-2001中规定，焊接质量检查标准分为三级，三级只要求焊接通过外观检查的二次质量检查，即基于外观检查，各焊接长度的20%需要超声波检查，一次检查对各焊接全长进行超声波检查注：一、二次焊接用于等强连接，该焊接的拉伸、冲压、弯曲与母材相等，无需计算焊接强度。 三级焊接一般只能达到母材强度的85%，所以必须管理。 高处焊接时，焊接

10、强度的设计值必须乘以减率系数0.9。 3.1.5焊接号，焊接号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。 引线由横线和带箭头的斜线构成。 3.2角焊的结构和计算3.2.1角焊的形式和结构，角焊可根据角焊脚的角度分为：直角角焊和斜角焊。 钢筋结构中最常用的是直角角焊接，斜角焊接主要用于钢管结构和部件倾斜交叉，之间不使用节点板而直接焊接的场合。 直角圆角焊接的截面形式：一般焊接、等边凹型、直线型等几个。 一般采用普通焊接，但由于这种焊接力线蛇行，因此存在一定的应力集中现象。 因此，在直接承受动力载荷的连结中，为了改善受力性能，可以采用直线型或凹型焊接。 hf必须是符合焊接物厚度的规范规定： hf不小

11、，t是厚焊接物的厚度()，在自动焊接中，要小1mm，在t形连接的单面圆角焊接中，要增加1mm，hf必须在薄焊接物厚度的1.2倍以下。 关于圆角尺寸限制(hf和lw )、板边的焊接，t6mm时为hf t； t 6毫米时，为HF t (12 )毫米。 焊接长度不要太长或太短。 其计算长度不能超过8hf或40mm，不能超过60hf。 但是，梁和柱的凸缘和腹板的连接焊接、阁楼的弦棒和节点板的连接焊接、梁的支撑加强筋和腹板的连接焊接等并不限制长度，通常为全焊接。 承受动力载荷的侧缝的长度比承受静力载荷的侧缝的长度更严格。 圆角焊接的其他结构要求，构件和节点板的连接焊接，各侧缝的长度必须小于两侧缝之间的距

12、离。 同时，两侧缝之间的距离不得大于16t(t12mm )或190mm(t12mm )。 t是薄焊接物的厚度。 在直接承受动力载荷的结构中，圆角焊接表面必须是直线型或凹陷型。 圆角尺寸比例：正面圆角焊接为1:1.5 (长边正内力方向)，侧面圆角焊接为1:1。 重叠接合的要求，3.2.2角焊的工作性能和强度1，角焊的强度侧角焊的应力分布(剪切应力)，侧角焊截面只有剪切应力，应力分布沿焊接长度不均匀，两端大中间小，焊接长度越长越不均匀。 断裂起点焊接两端多，断裂截面45截面多。 正面圆角焊接的应力分布(正应力、剪应力)，正面圆角焊接的外力引起的应力状态比侧面圆角焊接复杂，在各个方向上都有拉伸应力、

13、压缩应力、剪应力的作用，焊接根部发生应力集中，通常在根部首先产生龟裂，焊接截面整体焊缝的应力位移曲线，正面焊缝的断裂强度比侧面焊缝的断裂强度稍高，两者之比约为1.351.55。 可以计算角焊的基本公式为： 2、角焊的有效截面上的应力和计算公式，只有与焊接长度方向平行的轴心力、只有与焊接长度方向垂直的轴心力、有平行和与焊接长度方向垂直的轴心力时，式中：正面角焊的强度设计值增大系数。 取静力负荷和间接受到动力负荷的直角角焊接取直接受到动力负荷的直角角焊接和斜角焊接。 圆角焊接的有效厚度，直角圆角焊接时： 对于斜角焊接：计算两个焊接间角焊接的总长度。 各焊接将从实际长度中减去。 圆角焊接的强度设计值

14、参照附表1-2。 圆钢和平板，圆钢和圆钢焊接的有效厚度：圆钢和平板：圆钢和圆钢：式中：大，小圆钢直径。 从焊接面到两个圆钢的公共切线的距离。3.2.3角焊的计算、1、轴心力角焊的计算、仅侧面角焊、仅正面角焊、轴向力n作用于焊接重心，可以认为焊接应力分布均匀。 计算三面焊接、正面角焊接的负荷n-1，剩下的n-1由侧面角焊接负担。 菱形接头板，式中：连接侧所有焊接的计算长度。 减小拐角处的应力集中，正面拐角焊接的长度小，可以简化计算：2 .用轴心力连接拐角钢和节点板的拐角焊接的计算，用侧面拐角焊接连接，从平衡条件可以看出： N1 N2=N N1e1=N2e2，四肢背，肢在三面焊接、三面焊接、计算时

15、首先根据结构选定正面圆角焊接的圆角尺寸，计算出承受的内力： l形焊接、正面圆角焊接为：侧面角焊接所承受的力，梁和柱的牛脚通常在其端部的角焊接中与支撑构件接触3 .在弯矩、轴力和剪力的共同作用下焊角焊接计算，在剪力v的作用下产生与焊接长度方向平行的应力，侧面焊角焊接所受的力的性质，在剪断面上应力分布均匀，焊角焊接在弯矩m的作用下，在焊角焊接的有效截面上焊接长度应力分布为三角形，角焊所受到的力是正面角焊的性质，其应力的最大值是通过轴力n，在焊接的有效截面上产生与焊接长度方向垂直的均匀应力，正面角焊是受力的性质，从图中可以看出，在焊接上端a是最危险的，这里在分别求出由剪力v产生的剪应力、由弯矩m产生

16、的正应力后，组合应力，代入式，仅作用轴力n和剪力v的情况下仅作用轴力n和弯矩m的情况下，仅作用剪力v和弯矩m的情况下，仅作用弯矩m 焊缝焊接的实际长度是众所周知的，根据结构要求假定焊缝尺寸hf，在计算出各应力成分后，可以管理焊接危险点的强度。 如果不满足，可以调整hf，直到计算结果满足要求。 在图示的重叠接合中，力n通过焊接的中心o点，力v与o点的距离为(e a )。 如果向圆角中心o点简化力v，则可以得到剪切力v和扭矩T=V(e a )。 4 .通过扭矩、剪断力和轴力的共同作用进行角焊接计算的话，图中在扭矩的作用下a点由扭矩引起的剪切应力最大。 扭矩t在a点产生的应力为：应力与焊接的长度方向

17、成斜角，将其沿x轴和y轴分解：由剪切力v产生的应力均匀分布，在a点应力与焊接的长度方向垂直，是受正面圆角焊接力的性质，可以计算： 轴力n产生的应力在a点与焊接的长度方向平行，是受到侧面角焊接的力的性质，可以计算：扭矩、剪切力、轴力共同作用的角焊接的计算式： 3.3在对接焊接的构造和计算中，按照3.3.1对接焊接的构造，按照(b )单侧v形缝(c )双边v形缝(d)U形缝(e)K形缝(f)X形缝(g)(h)(i )带垫片的直缝、单侧v形缝板厚和板宽的对接：在板宽和厚度变化的焊接中，为了使构件的传递力均匀，减少应力集中，必须在板的一侧或两侧形成坡度1:2.5以下的斜面，形成缓慢的过渡。 只要板厚差在4mm以下，就可以不形成斜面。 3.3.2对接焊的计算、计算原则焊只进行强度计算利用焊接截面的应力分析的应力仅在弹性阶段，质量等级为3级时才需要强度计算。