第三章-钢结构连接-1

1第第三章三章钢结构的连接钢结构的连接制作加工制作加工((fabrication)fabrication)——钢板或型钢加工成构件；钢板或型钢加工成构件；施工安装施工安装((erection)erection)——构件组成结构，钢结构与其它结构连接构件组成结构，钢结构与其它结构连接11）连接的受力比构件复杂；）连接的受力比构件复杂；22）连接的破坏直接导致钢结构的破坏；）连接的破坏直接导致钢结构的破坏；33）连接的补强比构件困难；）连接的补强比构件困难；44）在钢结构中所占比例比较大。）在钢结构中所占比例比较大。一、连接的作用二、连接的重要性2第第三章三章钢结构的连接钢结构的连接第一节钢结构的连接方法第二节焊接工艺和质量要求第三节对接焊缝的构造与计算第四节角焊缝的构造与计算第五节焊接应力和焊接变形第六节螺栓连接的构造第七节普通螺栓连接的工作性能和计算第八节高强螺栓连接的工作性能和计算3第第三章三章钢结构的连接钢结构的连接要求：1）了解常用的连接方法和特点；焊缝的形式与表示方法；螺栓连接的特点和设计方法。2）掌握焊缝连接和螺栓连接的设计计算方法和计算公式含义。掌握对接焊缝构造和计算；掌握角焊缝构造与计算3)掌握普通螺栓连接的构造要求和计算方法；掌握两种高强螺栓的设计计算方法。4安全可靠，构造简单，安全可靠，构造简单，施工方便，经济可行施工方便，经济可行①受力性连接－①受力性连接－构件之间的连接，传递明确内力构件之间的连接，传递明确内力②缀连性连接－②缀连性连接－形成构件的连接，传力大小不明确形成构件的连接，传力大小不明确③支撑性连接－③支撑性连接－减小构件的计算长度，传力大小不明确减小构件的计算长度，传力大小不明确11、按照功能分：、按照功能分：第一节钢结构的连接方法一、连接的设计要求二、连接的分类5第一节钢结构的连接方法①焊接连接①焊接连接－－电弧焊，气焊，电阻焊，电渣焊等电弧焊，气焊，电阻焊，电渣焊等②铆钉连接②铆钉连接③螺栓连接③螺栓连接－－普通螺栓，高强螺栓普通螺栓，高强螺栓22、按连接方法分：、按连接方法分：a)NNNNc)NNd)NNb)6第一节钢结构的连接方法11、焊接（电弧焊）、焊接（电弧焊）电弧焊通过热熔并加填料的方法完成构件之间电弧焊通过热熔并加填料的方法完成构件之间的连接，是现代钢结构连接的主要方式的连接，是现代钢结构连接的主要方式三、各类连接的特点三、各类连接的特点7第一节钢结构的连接方法优点：优点：构造简单、适应性强、自动化程度高、连接刚度大构造简单、适应性强、自动化程度高、连接刚度大缺点：缺点：降低被焊钢材的塑性韧性、焊缝热熔区易出现微裂降低被焊钢材的塑性韧性、焊缝热熔区易出现微裂纹、纹、焊渣等缺陷、产生较大的焊接残余应力焊渣等缺陷、产生较大的焊接残余应力容易发生容易发生脆断脆断和和疲劳破坏疲劳破坏工厂焊接：易于控制质量；现场焊接：受施工条件、季节影响大，质量不易保证。8第一节钢结构的连接方法22、铆接（热铆）、铆接（热铆）铆接是将半成品铆钉烧成红热状后填入钉孔，再用压铆机铆接是将半成品铆钉烧成红热状后填入钉孔，再用压铆机或铆钉枪实施铆合。由于铆合过程中钉身被压粗，钉身和或铆钉枪实施铆合。由于铆合过程中钉身被压粗，钉身和钉孔之间的空隙被大部分填实，因此结构变形比普通螺栓钉孔之间的空隙被大部分填实，因此结构变形比普通螺栓连接小。连接小。优点优点：：塑性极好，稳妥可靠塑性极好，稳妥可靠缺点：缺点：用钢量大，用钢量大，工艺复杂，工艺复杂，造价高，施工噪音大造价高，施工噪音大9第一节钢结构的连接方法33、普通螺栓连接（粗制，精制）、普通螺栓连接（粗制，精制）优点：优点：成本低，拆装方便成本低，拆装方便缺点：用钢量大，承载力低，连接变形大，不宜做永久性结构连接粗制粗制普通螺栓用圆钢锻压而成，普通螺栓用圆钢锻压而成，精度较低，螺栓外径与精度较低，螺栓外径与栓孔内径公差较大。栓孔内径公差较大。CC级级)0.2~5.1(0+=dd精制精制普通螺栓用机加工而成，普通螺栓用机加工而成，精度高，螺栓外径与精度高，螺栓外径与栓栓孔内径紧密结合。孔内径紧密结合。AA、、BB级级优点：优点：受剪性能好受剪性能好，连接变形小，连接变形小缺点：缺点：用钢量大，制作和安装复杂，用钢量大，制作和安装复杂，造价高造价高0(0.18~0.25)dd=+10第一节钢结构的连接方法44高强度螺栓（摩擦型、承压型高强度螺栓（摩擦型、承压型））优点：优点：改善被连接件的受力条件，连接变形比铆钉小，改善被连接件的受力条件，连接变形比铆钉小，耐疲劳性能强耐疲劳性能强摩擦型：摩擦型：靠板间摩擦力传递剪力靠板间摩擦力传递剪力工作原理：工作原理：栓杆预拉力栓杆预拉力板间预压力板间预压力板间摩擦力板间摩擦力通过拧紧螺栓实现缺点：缺点：用钢量大，摩擦面需处理，安装工艺略为复杂，用钢量大，摩擦面需处理，安装工艺略为复杂，造价略高造价略高11第一节钢结构的连接方法承压型：承压型：构造及施工与摩擦型相同构造及施工与摩擦型相同与摩擦型的区别与摩擦型的区别::允许被连接件之间发生滑动。滑动后，依靠栓允许被连接件之间发生滑动。滑动后，依靠栓杆抗剪和承压径传递剪力杆抗剪和承压径传递剪力44、高强度螺栓（摩擦型、承压型、高强度螺栓（摩擦型、承压型））12第一节钢结构的连接方法连接板间摩擦力螺杆剪力N摩擦型承压型13第一节钢结构的连接方法55、射钉、自攻螺栓连接、射钉、自攻螺栓连接优点：优点：灵活，安装方便，构件无须预先灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构。处理，适用于轻钢、薄板结构。缺点：缺点：不能受较大集中力不能受较大集中力14第一节钢结构的连接方法焊接焊接摩擦型高强螺栓摩擦型高强螺栓铆钉铆钉承压型高强螺栓承压型高强螺栓普通螺栓普通螺栓四、不同连接的刚度高低15第一节钢结构的连接方法焊接焊接摩擦型高强螺栓摩擦型高强螺栓铆钉铆钉承压型高强螺栓承压型高强螺栓普通螺栓普通螺栓不同连接不得混和使用，共同承受不同连接不得混和使用，共同承受同一内力同一内力。。为什么？为什么？角焊缝高强螺栓非混和连接混和连接普通螺栓16第一节钢结构的连接方法焊接：适于静力结构，对接焊缝适用于承受各种荷载的永久性结构铆钉：内力较大，承受各种荷载的永久性结构普通螺栓：内力较小，次要结构，临时结构，安装连接摩擦型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，直接承受动载的结构承压型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，间接承受动载的结构五、不同连接的使用范围17第二节焊接工艺和质量要求钢结构的焊接方法：钢结构的焊接方法：电弧焊电弧焊((电焊电焊))、气焊、气焊、电阻焊、电渣焊等、电阻焊、电渣焊等11、电弧焊按工艺分、电弧焊按工艺分::手工焊、埋弧自动焊、手工焊、埋弧自动焊、半自动焊、气体保护焊半自动焊、气体保护焊焊件导线电源焊枪焊条焊机电弧焊渣焊缝金属气体药皮焊丝电弧焊车行进方向手工焊埋弧自动焊料斗焊丝一、电焊工艺一、电焊工艺18第二节焊接工艺和质量要求19第二节焊接工艺和质量要求20第二节焊接工艺和质量要求21第二节焊接工艺和质量要求22、各类电焊的特点、各类电焊的特点::①①手工焊：手工焊：药皮焊条，高温电弧熔融焊缝附近金属，焊药药皮焊条，高温电弧熔融焊缝附近金属，焊药形成焊渣和保护气体。灵活方便，适用范围广，焊后清渣，形成焊渣和保护气体。灵活方便，适用范围广，焊后清渣，焊缝熔深小，质量离散性大。手工施焊，工作环境差；焊缝熔深小，质量离散性大。手工施焊，工作环境差；工地工地焊接焊接的主要施工方法。的主要施工方法。②②埋弧焊：埋弧焊：自动－自动－焊机自动行进，焊丝自动下送焊机自动行进，焊丝自动下送半自动－半自动－焊丝自动下送，行进方向手动焊丝自动下送，行进方向手动光焊丝和焊剂，焊嘴内送丝，焊缝熔深大、质量均光焊丝和焊剂，焊嘴内送丝，焊缝熔深大、质量均匀、适用长大直焊缝，多用于车间构件成型，需专匀、适用长大直焊缝，多用于车间构件成型，需专用设备，是用设备，是工厂焊接工厂焊接的主要施工方法。的主要施工方法。22第二节焊接工艺和质量要求③③气体保护焊：气体保护焊：药芯焊丝、焊枪，药芯焊丝、焊枪，COCO22或惰性保护气体。或惰性保护气体。灵活方便，焊渣少，质量稳定，需专用设备和纯度气体。灵活方便，焊渣少，质量稳定，需专用设备和纯度气体。33、焊接材料选择（熔敷金属）、焊接材料选择（熔敷金属）焊条和焊丝焊条和焊丝－－焊条、焊丝必须与焊接方法和钢材品种匹配；焊条、焊丝必须与焊接方法和钢材品种匹配；手工焊条手工焊条－－Q235Q235钢采用钢采用E43E43焊条，焊条，Q345Q345钢采用钢采用E50E50焊条；焊条；埋弧焊埋弧焊－－Q235Q235钢采用钢采用H08AH08A焊丝，焊丝，Q345Q345钢采用钢采用H08MnAH08MnA焊丝；焊丝；COCO22气体保护气体保护焊焊－－H10MnSiH10MnSi、、H08MnSiH08MnSi焊丝焊丝注意：对不同钢种的钢材连接时，宜用与低强度钢材相适应的焊条。??23第二节焊接工艺和质量要求11、连接形式：、连接形式：按被连接件相互位置分按被连接件相互位置分对接、搭接、顶接（对接、搭接、顶接（TT形、角接）形、角接）对接接头搭接接头T形接头角接头二、连接形式和焊缝形式二、连接形式和焊缝形式24第二节焊接工艺和质量要求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。由于相互连接的两构件在同一平面内，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中，且用料经济，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。力线对接25第二节焊接工艺和质量要求用角焊缝的搭接连接，特别适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单，施工方便，目前还广泛应用。c)d)26第二节焊接工艺和质量要求优点：是省工省料。缺点：是焊件截面有突变，应力集中严重、疲劳强度低。适合于在不直接承受动力荷载的结构中使用。e)双面角焊缝f)K形焊缝T型连接的基本形式如图e，由双面焊缝组成。为了减轻应力集中，提高疲劳强度，改进为K型坡口的对接焊缝（图f），从而可用于重级和特重级工作制吊车梁上翼缘和腹板的连接。27第二节焊接工艺和质量要求角接主要用于制作箱形截面。28第二节焊接工艺和质量要求22、焊缝形式：、焊缝形式：对接焊缝、角焊缝对接焊缝、角焊缝①①对接焊缝：对接焊缝：直缝：直缝：作用力方向与焊缝方向正交作用力方向与焊缝方向正交斜缝：斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交作用力方向与焊缝方向斜交施工时必需焊透，焊缝材料将被焊件施工时必需焊透，焊缝材料将被焊件““融融””成一体。成一体。对厚度较大的构件，施焊前焊口处需开坡，以保对厚度较大的构件，施焊前焊口处需开坡，以保证焊透。证焊透。优点：优点：节省钢料，应力集中程度低，焊缝质量节省钢料，应力集中程度低，焊缝质量高，耐疲劳性能好；高，耐疲劳性能好；缺点：缺点：焊件尺寸精度和焊接工艺要求高焊件尺寸精度和焊接工艺要求高对接焊缝对接焊缝被连接板件1被连接板件229第二节焊接工艺和质量要求②②角焊缝：角焊缝：端缝：端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直作用力方向与焊缝长度方向垂直侧缝：侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行作用力方向与焊缝长度方向平行不要求焊透，焊缝材料将被焊件不要求焊透，焊缝材料将被焊件““粘粘””在一起。在一起。优点：优点：焊件尺寸、焊接工艺要求低，适应性强，焊缝焊件尺寸、焊接工艺要求低，适应性强，焊缝中所占比例中所占比例8080％；％；缺点：缺点：应力集中程度高，受力条件差；疲劳强度低，应力集中程度高，受力条件差；疲劳强度低，不能直接承受动载。不能直接承受动载。角焊缝30第二节焊接工艺和质量要求注意：注意：焊缝种类焊缝种类和和连接形式连接形式是不同的概念是不同的概念同一类型的接头可以用两种焊缝实现同一类型的接头可以用两种焊缝实现贴角焊缝对接焊缝贴角焊缝对接焊缝T形接头对接接头31第二节焊接工艺和质量要求33、焊缝连续性：、焊缝连续性：连续焊缝：连续焊缝：受力较好受力较好断续焊缝：断续焊缝：易发生应力集中易发生应力集中连续角焊