洪万《钢结构设计原理》3第3章钢结构的连接

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1、第3章钢结构的连接本章导读：连接在钢结构中占有重要地位，连接形式丰富是钢结构的突出特点之一。本章的主要内容为：钢结构的连接方法、焊接连接的特性、对接焊缝的构造和计算、角焊缝的构造和计算、焊接残余应力和焊接残余变形、普通螺栓连接的构造和计算和高强度螺栓连接。重点为对接焊缝和角焊缝的计算、普通螺栓和高强度螺栓连接的计算。难点为角焊缝计算的基本公式、焊接残余应力产生的原因、普通螺栓及高强度螺栓同时承受拉力和剪力的连接计算。通过本章学习，应该了解焊缝连接型式和焊缝型式、焊缝缺陷及质量检验，掌握焊缝表示方法。了解对接焊缝的构造要求，掌握对接焊缝的计算

2、。掌握角焊缝的构造要求，理解角焊缝计算的基本公式，熟练掌握在各种外力单独作用及共同作用下角焊缝的计算方法。理解焊接残余应力产生的原因和它的影响，了解减少焊接残余应力和残余变形的方法。了解螺栓的排列，熟练掌握普通螺栓的工作性能和螺栓群在各种外力作用下的计算。了解高强度螺栓预拉力的施加方法，熟练掌握髙强度螺栓的工作性能、髙强度螺栓群的抗剪和抗拉计算。3.1钢结构的连接方法钢结构的构件是由钢板、型钢等连接而成，如梁、柱等，各构件再通过安装连接形成整体结构，如框架、桥梁等。选择合理的连接方案是钢结构设计中的重要环节，必须符合安全可靠、传力明确、构造

3、简单、节约钢材和施工方便的原则。钢结构的连接可以分为焊接连接、钏钉连接和螺栓连接（图3-1）oIX勿11（C）图3」钢结构的连接方法（G）焊缝连接；（b）钏钉连接：（C）螺栓连接1・焊接连接焊接连接是钢结构最主要的连接方法，其优点是构造简单、加工方便、用料经济、易于采用自动化操作。除少数直接承受动荷载的某些连接，如重级工作制吊车梁和柱的连接及吊车梁和制动梁的连接等不宜采用焊接外，焊接可以广泛用于工业与民用建筑和桥梁钢结构。2.钏钉连接挪钉连接构造复杂，费钢费工，现已很少采用。但钏钉连接传力可靠，塑性和韧性较好，有时仍然用于一些重型和直接承受

4、动力荷载的结构中。3.螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。普通螺栓连接施工简单、拆装方便。普通螺栓按加工精度分为A级、B级和C级。钢结构一般采用加工简单、造价较低的C级螺栓，将其用于安装连接和需要经常拆装的结构。高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接耐疲劳，塑性和韧性好，适用于承受动荷载的结构。承压型连接的承载力高于摩擦型连接，但只适用于承受静荷载的结构。3・2焊接连接的特性3.2.1焊接方法钢结构中所采用的焊接方法有电弧焊、电阻焊等。1・电弧焊钢结构最常用的焊接方法为电弧焊，它的质量比较可靠。电弧焊可以分为手工

5、电弧焊、自动和半自动埋弧焊以及气体保护焊等。手工电弧焊是通电后在涂有焊药的焊条（为一极）和焊件（为另一极）之间产生电弧，由电弧提供热源，使焊条熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中，与焊件熔化部分凝结成焊缝（图3-2）。焊条外涂有药皮，当焊条熔化吋，药皮形成的熔渣和惰性气体覆盖熔池，防止空气屮的氧、氮等有害气体与熔化的液体金属接触而形成脆性易裂的化合物。手工焊焊缝的质量取决于焊工的技术水平。手工电弧焊的焊条应与焊件钢材强度相适应，如Q235钢采用E43型焊条，Q345钢采用E50型焊条，Q390钢采用E55型焊条。具体规定详见国家标准

6、《碳钢焊条》（GB/T5117）和《低合金钢焊条》（GB/T5118）o当不同钢种的钢材相连接时，宜采用与较低强度钢材相适应的焊条。图3-2手工电弧焊1・电源；2•导线;3•夹具;4•焊条；5•药皮；6•焊件4•电源；5•熔化的焊剂；6■焊缝金属；7■焊件；&焊剂：9•移动方向自动埋弧焊（图3-3）是将光焊丝埋在焊剂层下，自动电焊机沿轨道按选定的速度移动。当通电引弧后，由电弧的作用使焊丝和焊剂熔化，熔化后的焊剂浮在熔化金属表面，保护熔化金属不与外界空气接触。随着电焊机的移动，焊剂不断地从焊剂漏斗漏下，绕在转盘上的焊丝边熔化边下降，电弧完全被

7、埋在焊剂之内，故称自动埋弧焊。自动埋弧焊焊缝的质量高，塑性、韧性好，焊件变形小。半自动埋弧焊由人工操作前进，过程与自动焊相同，焊缝质量介于自动埋弧焊和手工焊之间。埋弧焊所采用的焊丝和焊剂应与焊件钢材强度相适应，如Q235钢釆用H08A焊丝，Q345钢采用H08A、HOSMnA等焊丝，Q390钢采用H08MnA>H10Mn2等焊丝。具体规定详见国家标准《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）、《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293）和《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB/T12470）。气体保护焊是以二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质，使被

8、熔化的金屈不与空气接触，电弧加热集中，焊接速度快，焊件熔深大，焊缝强度比手工电弧焊高，塑性好。二氧化碳气体保护焊采用高猛高硅型焊丝，具有较强的抗锈能力。2.电阻焊电阻焊是利用电流