钢结构设计原理 教学课件 作者 赵根田 - 副本第3章 连接.ppt

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1、第3章钢结构的连接基本构件通过连接制成整体结构。例如：屋架。在钢结构中，连接的设计、制作、安装占有很重要的地位，所以设计时，在选用合理的连接方式时，应考虑以下问题：1、连接设计与结构内力分析时的假定相一致；2、连接设计应选择最不利的荷载工况；3、传力直接、明确，避免应力集中；4、节点的变形协调；5、避免偏心的影响；6、连接的方式应避免在结构中产生过大的残余应力；7、利用厚钢板时，应避免层间撕裂；8、连接的构造简单，便于施工。钢结构的连接分类：冶金连接——焊接连接；铆钉连接机械连接——普通螺栓螺栓连接高强度螺栓焊接连接20世纪20年代发展起来的，是现代钢结构最主要的连接方式

2、。优点：构造简单，加工方便，节省钢材。而且能实现自动化操作，生产效率较高。缺点：焊缝质量易受材料操作的影响，因此对钢材材质要求较高（主要是含碳量），焊接时构件内有残余应力和残余变形，且宜产生裂缝，给疲劳破坏带来隐患。所以，对直接承受动力荷载的结构不宜采用。铆钉连接优点：传力可靠，连接的韧性和塑性较好，质量易于检查。缺点：用钢量大、施工较复杂。在土木工程中很少采用，主要用在飞机制造业。普通螺栓按性能等级分：3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8级。含义：以“4.6”为例：按制作精度分：A、B级和C级。1、A、B级——精制螺栓，栓杆由车床加工而成，表面光滑，尺

3、寸准确，要求螺栓孔为I类孔，允许偏差为0.18～0.25mm。2、C级——粗制螺栓，要求螺栓孔为II类孔，允许偏差为1.5～2.0mm。高强度螺栓与普通螺栓的区别：材料强度高、施工时施加预拉力。按性能等级分：8.8级、10.9级、12.9级从外形上分：1、大六角头螺栓(见图1）：连接副：一个螺栓、一个螺母、二个垫圈。有8.8级、10.9级。2、扭剪型螺栓（见图2）：连接副：一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。有8.8级、10.9级。按受力状况分：1、摩擦型连接：预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递。板件之间不允许产生滑移。2、承压型连

4、接：板件之间允许产生滑移。3.1焊接方法和焊接连接形式3.1.1焊接方法电弧焊电阻焊气体保护焊手工电弧焊：1、通电后在涂有焊药的焊条与焊件之间产生电弧，熔化焊条而形成焊缝。焊药则随焊条熔化而形成熔渣覆盖的焊缝上，同时产生一种气体，隔离空气与熔化的液体金属，使它不与外界空气接触，保护焊缝不受空气有害气体影响。2、焊条应与焊件的金属强度相适应。Q235钢焊件——E43型系列焊条Q345钢焊件——E50型系列焊条Q390钢焊件——E55型系列焊条当不同钢种的钢材连接时，宜用与低强度钢材相适应的焊条。手工电弧焊的优缺点：优点：操作简单，不受地方、场所、焊件尺寸、形状的限制。缺点：

5、由于是手工操作，受到焊工的技术水平的影响（焊工要分等级），所以焊缝要进行质量检查。（焊缝的外观和内部探伤）自动或半自动埋弧焊：1—转盘；2—电动机；3—漏斗夹具；4—电源焊丝；5—熔化的焊剂电弧；6—焊缝金属；7—焊件；8—焊剂；9—移动方向Q235的焊件——H08、H08A焊丝Q345的焊件——H08A、H08MnA、H10Mn2Q345的焊件——H08MnA、H10Mn2自动焊的焊缝质量均匀，塑性好，冲击韧性高，抗腐蚀性强。半自动焊除人工操作前进外，其余与自动焊相同。适用于焊接受力构件，如：焊接截面中腹板与翼缘的连接等。气体保护焊：是利用惰性气体或CO2气体作为保护介

6、质，在电弧周围形成保护层，使被融化的金属不与空气接触，而形成的火焰来熔化焊条，形成焊缝。电弧加热集中，熔化深度大，焊接速度快，焊缝强度高，塑性好，其效率是手工电弧焊的3~4倍。可以手工操作或自动操作。电阻焊利用电流通过焊件接触点表面产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢（厚度低于3.5mm）的焊接；板叠厚度不超过12mm的焊接。3.1.2焊缝连接型式按被连接构件的相对位置分：平接；T形连接；搭接；角接；按焊缝本身构造分：对接焊缝；角焊缝按施焊位置分：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊；对接焊缝角焊缝3.1.3焊缝连接的优缺点：优点：（1）不需要在钢材上打孔钻眼

7、，既省工省时，又不使材料的截面积受到减弱（2）任何形状的构件都可直接连接，一般不需要辅助零件，使连接构造简单，传力路线短，适应面广；（3）焊接连接的气密性和水密性都较好，结构刚性也较大，结构的整体性较好。缺点：（1）由于高温作用在焊缝附近形成热影响区，钢材的金相组织和机械性能发生变化，材质变脆；（2）焊接的残余应力会使结构发生脆性破坏和降低压杆稳定的临界荷载，同时残余变形还会使构件尺寸和形状发生变化；（3）焊接结构具有连续性，局部裂缝一经发生便容易扩展到整体。焊接变形3.1.4焊缝的缺陷及焊缝质量检验焊缝在焊接过程中会在焊缝金