钢结构工程施工教学课件作者高福聚单元6　钢结构连接计算.ppt

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1、单元6钢结构连接计算6.1钢结构的连接方法6.2焊缝连接6.3对接焊缝的构造与计算6.4角焊缝的构造与计算6.5普通螺栓的构造与计算6.6高强度螺栓的构造与计算返回６．１　钢结构的连接方法连接在钢结构中占有很重要的地位。钢结构中所用的连接方法主要有焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接。进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方式，优点是对任何形状的结构都适用，构造简单。焊缝连接一般不需拼接材料，省钢省工，且能实现自动化操作，生产效率较高。铆钉连接刚度大，传力可靠，韧性和塑性较好，易于检查，用于

2、经常受动力荷载作用且荷载较大和跨度较大的结构。但是铆钉连接费钢费工，现在已经很少采用。下一页返回６．１　钢结构的连接方法螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。普通螺栓分为Ｃ级螺栓和Ａ、Ｂ级螺栓两种：Ｃ级螺栓为粗制螺栓；Ａ、Ｂ级螺栓为精制螺栓，栓杆与栓孔加工严格，受力性能较好，但费用较高，建筑钢结构中所用普通螺栓一般为Ｃ级螺栓。高强度螺栓连接分为摩擦型、承压型两种。摩擦型连接的高强度螺栓剪切变形小，弹性性能好，施工简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型连接的高强度螺栓承载力高于摩擦型，连接紧凑，但是剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的

3、结构中。除上述常用连接方式外，在轻钢结构中还经常采用射钉、自攻螺钉等连接方式。上一页返回６．２　焊缝连接６.２.１　常用焊接方法钢结构中一般采用的焊接方法有电弧焊、电渣焊、气体保护焊、电阻焊和气焊等。６.２.２　焊缝连接的优缺点焊缝连接与螺栓连接、铆钉连接比较有下列优点：（１）不需要在钢材上制孔，既省工，又不减损钢材截面，可以充分利用材料；（２）任何形状的构件都可以直接相连，不需要辅助零件，构造简单；（３）焊缝连接的密封性好，结构刚度大。下一页返回６．２　焊缝连接焊缝连接也存在下列缺点：（１）施焊时的高温作用，在焊缝附近形成热影响区，使钢材金属组织和机械性能

4、发生变化，材质变脆；（２）焊接残余应力使焊接结构发生脆性破坏可能性增大，残余变形使其尺寸和形状发生变化，矫正费工；（３）焊接结构局部裂缝一经发生便容易扩展到整体，对整体不利，低温冷脆问题比较突出。上一页下一页返回６．２　焊缝连接６.２.３　焊缝连接形式焊缝连接形式可按板件相对位置、构造及施焊位置进行划分。１.按被连接构件的相对位置划分焊缝连接形式按被连接板件的相互位置可以分为平接、搭接、Ｔ形连接和角接四种，如图６-１所示。２.按焊缝构造划分焊缝按构造可分为对接焊缝和角焊缝两种。对接焊缝位于被连接板件或其中一个板件的平面内；角焊缝位于两个被连接板件的边缘位置

5、。对接焊缝按作用力的方向与焊缝长度的相对位置可分为对接正焊缝和对接斜焊缝，如图６-２所示。上一页下一页返回６．２　焊缝连接角焊缝根据焊缝轴线与焊件受力方向的关系可分为端面角焊缝与侧面角焊缝和斜向角焊缝，如图６-２所示。角焊缝根据沿长度方向是否连续可以分为连续角焊缝和断续角焊缝，连续角焊缝受力情况较好，断续角焊缝容易引起应力集中现象，重要结构应避免采用，但可以用于一些次要的连接中。３.按施焊位置划分焊缝按施焊位置可分为平焊、横焊、立焊及仰焊等几种（图６-３）。平焊也称为俯焊，施焊条件最好，质量易保证；仰焊的施工条件最差，质量不易保证，在设计、制作和安装时应尽量

6、避免。上一页下一页返回６．２　焊缝连接６.２.４　焊接残余应力和焊接残余变形１.焊接残余应力和焊接残余变形的成因与分类钢结构在施焊的过程中，焊缝及附近的温度可达１５００℃以上，并由焊缝中心向周围区域急剧递降。这样，施焊完毕冷却过程中，焊缝各部分之间热胀冷缩的不同步及不均匀，将使结构在受外力作用之前就在局部形成应力和变形，称为焊接残余应力和焊接残余变形。焊接残余应力简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。焊接残余变形包括纵、横向收缩，弯曲变形,角变形和扭曲变形等（图６-４）,且通常是几种变形的组合。

7、任一焊接变形超过验收规范的规定时,必须进行校正,以免影响构件在正常使用条件下的承载能力。上一页下一页返回６．２　焊缝连接２.焊接残余应力和焊接残余变形的危害及预防措施焊接残余应力虽然不会影响结构在静力荷载作用下的承载力，但是它会使结构的刚度和稳定性下降，引起低温冷脆和抗疲劳强度的降低。因此，在设计和制作过程中必须考虑焊接残余应力对结构的不利影响。焊接残余变形会使钢构件不能保持原来的设计尺寸及位置，影响结构的正常工作，严重时还会使构件无法正常安装就位。上一页下一页返回６．２　焊缝连接减少焊接残余应力和残余变形的方法有：（１）采取合理的施焊次序，例如对厚焊缝分层

8、施焊，Ｉ形截面施焊时采用对称跳焊，钢板对接焊接时可采