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《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。 连接的要求:足够的强度、刚度和延性。 连

  《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。 连接的要求:足够的强度、刚度和延性。 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,9778.com澳门威尼斯人金相组织发生改变,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,就容易扩展到整体,低温冷脆 问题较为突出。 对接焊缝连接 角焊缝连接 钢结构常用焊接方法 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。 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 材相适应的焊条。 优、缺点 优点:方便,特别在高空和野外作业,小型焊接; 缺点:质量波动大,要求焊工等级高,劳动强度 大,效率低。 送丝器 焊丝转盘 、 、 、 焊剂漏斗 、、 、、 、、 、 、 熔渣 、 、 、 、、 、、 、、 、 、 焊剂 焊件 埋弧自动焊 机 器 送 丝 器 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。 优点:自动化程度高,焊接速度快,劳动强度低, 焊接质量好。 缺点:设备投资大,施工位置受限等。 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、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。 Ⅰ类孔,孔径(do)-栓杆直径(d)=0.2-0.3mm。 C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。 Ⅱ类孔,孔径(do)-栓杆直径(d)=1.5-3.0mm。 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、9778.com澳门威尼斯人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。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 1.52.0mm;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。 (a)大六角头螺栓 (b)扭剪型螺栓 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 焊缝和焊接连接的形式 3.2.1 焊缝的形式 (1)对接焊缝 正对接焊缝 (2)角焊缝 斜对接焊缝 T型对接焊缝 3.2焊缝和焊接连接形式 3.2.2 焊接连接的形式 1.焊接连接形式 被连接板件的相互位置:对接、搭接、T形连接和角部 连接四种。 连接所采用的焊缝主要有坡口焊缝和角焊缝。 对接连接:主要用于厚度相同或接近相同的两构件的 相互连接。 采用对接焊缝,两构件在同一平面内,传力均匀平缓, 没有明显的应力集中,用料经济,但是焊件边缘需要 加工,被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。 采用双盖板和角焊缝,传力不均匀、费料,但施工简 便,所连接两板的间隙大小无需严格控制。 搭接连