《钢结构设计原理》PPT课件

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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，局部裂纹一旦发生，就容易扩展

2、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、电流以及药皮类型等。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相

3、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

4、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

5、、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。

6、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800N／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

7、；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