高层建筑施工 教学课件 作者 杨国立 主编 史华 阎玮斌 副主编 第八章 钢结构高层建筑施工8-2 钢结构的连接 .ppt

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1、第二节钢结构的连接钢结构的连接是通过一定的方式将各个板件或杆件连成整体。板件、杆件间要保持正确的相互位置，连接部位应有足够的静力强度和疲劳强度，来满足传力和使用要求。因此连接是钢结构制作和施工中重要的环节。一般好的连接，应当符合安全可靠、节省钢材、构造简单和施工方便的原则。我国钢结构高层建筑在制作和安装施工时采用的连接方法，根据结构的特点，主要是焊接连接和高强度螺栓连接等。一、焊接连接焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法。在钢结构中主要采用电弧焊；较少特殊情况下可采用电渣焊和电阻焊等。焊缝连接的优点是对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便适用，一般不需要附加连接板、连接角钢

2、等零件，也不需要在钢材上开孔，不使截面受削弱；因而构造简单，节省钢材，制造方便，并易于采用自动化操作，生产效率高。此外，焊缝连接的刚度较大，密封性较好。焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，其金相组织和机械性能发生变化，某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，影响结构的承载力、刚度和使用性能；焊缝连接的刚度大和材料连续是优点，但也使局部裂纹一经发生便容易扩展到整体。因此，与高强度螺栓和铆钉连接相比，焊缝连接的塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度较低。此外，焊缝可能出现气孔、夹渣等缺陷，也是影响焊缝连接质量的

3、不利因素。现场焊接的拼装定位和操作较麻烦，因而构件间的安装连接常尽量采用高强度螺栓连接、或设安装螺栓定位后再焊接。钢结构常用的焊接方法是手工电弧焊、自动埋弧焊、气体保护焊和电渣焊等。（一）手工电弧焊手工电弧焊的原理如图8-3所示。其电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机和导线等组成。通电引弧后，在涂有焊药的焊条端和焊件间的间隙中产生电弧，使焊条熔化，熔滴滴入焊件溶池中，同时焊药燃烧，在熔池周围形成保护气体；稍冷后在焊缝熔化金属的表面又形成熔渣，隔绝熔池中的液体金属和空气中的氧、氮等气体的接触，避免形成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后就与焊件熔成一体。图8-3手工电弧焊工作原理（二）自

4、动埋弧焊自动埋弧焊的原理如图8-4所示。主要设备是自动电焊机，它可沿轨道按设定的速度移动。通电引弧后，由于电弧的作用，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随着焊机的自动移动，颗粒状的焊剂不断由料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同时焊丝也自动的边熔化边下降，故称为自动埋弧焊。如果焊机的移动是由人工操作，则称为半自动埋弧焊。图8-4自动埋弧焊的原理图（三）气体保护焊气体保护焊的原理如图8-5所示。气体保护焊又称气电焊，它是利用惰性气体或二氧化碳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

5、在电弧周围形成局部的保护层，以防止有害气体的侵入，从而保持焊接过程的稳定。　　气体保护焊的优点是焊工能够清楚地看到焊缝成型的过程，熔滴过渡平缓，焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性能好。适用于全位置的焊接，但不适用于野外或有风的地方施焊。图8-5气体保护焊示意图（四）电渣焊电渣焊也是一种自动焊，主要用于中碳钢及中、高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接。其原理同电弧焊有本质区别。电渣焊开始一般先在电极和引弧板之间产生电弧，利用其热量使周围的焊剂熔化而变成液态熔渣。当液态熔渣在焊件和冷却滑块的空间内达到一定深度（即形成渣池）时，电弧熄灭，此时电弧过程即转变为电渣过程。当焊接电流

6、由电极经过渣池至焊件时，渣池产生的电阻热使电极和焊件熔化，在渣池下面形成金属熔池。随着金属熔池的不断升高，远离热源的熔池金属逐渐冷却而形成焊缝。其过程如图8-6所示。二、高强度螺栓连接高强度螺栓连接具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高，施工简便等优点，被广泛地应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中。（一）高强度螺栓连接形式高强度螺栓连接按其受力状况，可分为摩擦型连接、摩擦-承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，其中摩擦型连接是目前广泛采用的基本连接形式，如图8-8所示。图8-8高强螺栓的连接方法（二）高强度螺栓连接螺栓的种类高强度螺栓从外形上可分为大六角头

7、和扭剪型两种。从世界各国高强度螺栓发展过程来看，过高的螺栓强度会带来螺栓的滞后断裂问题，造成工程隐患，经过试验研究和工程实践，发现强度在1000MPa左右的高强度螺栓既能满足使用要求，又可最大限制地控制因强度太高而引起的滞后断裂的发生，表8-3列出了主要国家高强度螺栓性能的对比情况。（三）高强度螺栓连接螺栓的施工1.高强螺栓的施工，包括摩擦面处理、安装、初拧、终拧和检验等工作。栓杆长度确定长度计算：L=A+B+C+D式中L：螺栓需要总长度，（mm）；A：节点各层钢板厚度总和，（mm）；B：垫圈厚度（mm