《钢结构设计原理》3-1钢结构的连接－焊缝连接

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1、《钢结构设计原理》第三章钢结构的连接3.1钢结构的连接方法和特点连接的作用将板材或型钢组合成构件，再将构件组合成整体结构。连接方式及其质量直接影响钢结构的工作性能。必须安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材。连接方法：焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。3.1.1焊接连接最主要的连接方法。优点任何形式的构件都可直接相连，构造简单，制作加工方便；不削弱截面，用料经济；连接的密闭性好，结构刚度大；可实现自动化操作，提高焊接结构质量。缺点在热影响区内，金相组织发生改变，局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部

2、裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。通常采用电弧焊（包括手工电弧焊）、埋弧焊(自动或半自动焊)以及气体保护焊等。钢结构常用焊接方法1.手工电弧焊最常用的一种焊接方法。通电后在涂有药皮的焊条与焊件之间产生电弧。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材(或称主体金属)相适应：Q235钢E43型焊条(E4300~E4328)；Q345钢E50型焊条(E5000~E5048)；Q390钢Q420钢E55型焊条(E5500~E5518)。E表示焊条、前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度(以kgf／mm2表示)，第三、四位数字表示适用焊接位置、电流以及药皮类型

3、等。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。2埋弧焊(自动或半自动)电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。自动电弧焊焊丝送进和电弧按焊接方向的移动有专门机构控制完成。半自动电弧焊焊丝送进有专门机构，而电弧按焊接方向的移动靠人手工操作完成。电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，生产率高。工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，焊缝质量好、焊件变形小。同时，高焊速也减小了热影响区的范围。但埋弧焊对焊件边缘的装配精度(如间隙)要求比手工焊高。埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应，即要求焊缝与主体金属等强度。3.气体保护焊气体保护焊是利用二氧化碳气

4、体或其他惰性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳定性。气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。3.1.2  铆钉连接制孔和打铆。塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，对主体金属的材质质量要求低。削弱截面，费钢费工，要求技工技术水平高，劳动条件差。很少采用，被焊接和

5、螺栓连接所取代。3.1.3螺栓连接普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。1普通螺栓连接普通螺栓分为A、B、C三级。A与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。A级和B级螺栓材料性能等级则为5.6级或8.8级。C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。小数点前面的数字表示螺栓成品的抗拉强度不小于400N/mm2，小数点及小数点以后数字表示其屈强比为0.6或0.8。A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表

6、面粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔(II类孔)。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。2.高强度螺栓连接两种类型摩擦型连接：依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则；承压型连接：允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则。采用45号钢、40B钢和20MnTiB钢加工而成，经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于80

7、0N／mm2和1000N／mm2，即前者的性能等级为8.8级，后者的性能等级为10.9级。摩擦型连接螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.5-2.0mm；承压型连接高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0-1.5mm。摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工较简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型连接的承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。3.2.1焊缝的形式3.2焊缝和焊接连接的形式角焊缝和坡口焊缝。1.角焊缝连接板件不必坡口，焊缝金属填充在连接板件形成的直角或斜角区域内。按截面形式可分为：直角角焊缝两焊脚

8、边的夹角为90°，微凸的等腰直角三角形，直角边边长hf称为角焊缝的焊脚尺寸。he