学习情景3 钢结构的连接

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1、学习情景3钢结构的连接知识点：对接焊缝连接的构造和计算，角对接焊缝连接的构造和计算，普通螺栓连接的构造和计算，高强度螺栓连接的构造和计算。教学目标：钢结构连接是钢结构设计的重要组成部分，通过本单元学习要求达到：熟悉设计规范对连接的有关要求；熟悉各种焊接的施工工艺和质量要求；掌握焊缝连接的构造要求；熟练掌握焊缝连接设计计算方法；掌握螺栓连接的构造要求；熟练掌握螺栓(特别是摩擦型高强度螺栓)连接的设计计算方法；了解减小残余变形和残余应力的方法。钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。在进行连接的设计时，必须遵循安

2、全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等。(a)焊缝连接；(b)铆钉连接；(c)螺栓连接；(d)紧固件连接图3.1钢结构的连接方法目前以焊接连接应用最为广泛，螺栓其次。铆钉连接由于费工费料，在建筑结构中基本已经不采用。本单元主要讲述钢结构中的焊接连接和螺栓连接的施工工艺、构造要求、受力分析和设计计算方法。学习情景3钢结构的连接综合任务一焊接连接综合任务二螺栓连接一、焊缝连接的特点焊接连接(weldedconnection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：构造简单，任何形式的构

3、件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；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，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。综合任务一焊接连接二、钢结构常用的焊接方法1、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法（图3.2）。a)电路；b)施焊过程；1-电焊机；2-导线；3-焊件；4-电弧；5-药皮；6-起保护作用的气体；7-熔焊；8-焊缝金属；9-主体金属；10-焊丝；11-熔池图3.2手工电弧焊手工电弧焊设

4、备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。但生产效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。2、自动或半自动埋弧焊（电弧焊）埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。焊丝送进和焊接方向的移动有专门机构控制的称埋弧自动电弧焊（图3.3）；焊丝送进有专门机构控制，而焊接方向的移动靠工人操作的称为埋弧半自动电弧焊。1—焊丝转盘；2—转动焊丝的电动机；3—焊剂漏斗；4—电源；5—熔化的焊剂；6—焊缝金属；7—焊件；8—焊剂；9—移动方向图3.3埋弧自动电弧焊埋弧焊的焊丝不涂药皮，但施焊端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂所覆盖，电弧完

5、全被埋在焊剂之内，电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的生产率。由于采用了自动或半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的质量好，焊件变形小。同时，高的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。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。它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

6、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。4、电阻焊电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面电阻所产生的热来熔化金属，再通过加压使其焊合。电阻焊只适用于板叠厚度不大于12mm的焊接。对冷弯薄壁型钢构件，电阻焊可用来缀合壁厚不超过3.5mm的构件。三、焊接连接形式及焊缝形式1、焊缝连接形式按被连接钢材的相互位置可分为对接、搭接、T型连接和角部连部四种（图3.4）。这些连接所采用的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝。(a)对接连接；(b)用拼接盖板的对接连接；(c)搭接连接；(d)、(e)T型连接；(f)、(g)角

7、部连接图3.4焊缝连接的形式2、焊缝形式对接焊缝按所受力的方向分为正对接焊缝（图3.5a）和斜对接焊缝（图3.5b）。角焊缝（图3.5c）可分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝。(a)正对接焊缝；(b)斜对接焊缝；(c)角焊缝图3.5焊缝形式焊缝沿长度方向的布置分为连续角焊缝和间断角焊缝二种（图3.6）。连续角焊缝的受力性能较好，为主要的角焊缝形式。间断角焊缝的起、灭弧处容易引起应力集中，重要结构应避免采用，只能用于一些次要构件的连接或受力很小的连接中。图3.6连续角焊缝和间断角焊缝焊缝按施焊位置分为平焊、横焊、立焊