钢结构的连接和节点构造

第7章钢结构的连接和节点构造钢结构连接原则：安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便、节约钢材连接方法焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、轻型钢结构用的紧固件连接a-焊缝连接；b-铆钉连接；c-螺栓连接;d-紧固件连接7.1钢结构的连接方法7.1.1焊缝连接优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；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7.1.2铆钉连接构造复杂，费钢费工，现已很少采用；铆钉连接的塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，在一些重型和直接承受动力荷载的结构中，有时仍然采用7.1.3螺栓连接普通螺栓连接高强螺栓连接1、普通螺栓连接分为A、B、C三个等级类别加工精度抗剪性能成本使用范围精制(A、B)级高，栓径与孔径之差为0.5～0.8mm，I类孔高高1）构件精度很高的结构，机械结构；2）连接点仅用一个螺栓或有模具套钻的多个螺栓连接的可调节杆件（柔性杆）粗制(C级)较低，栓径与孔径之差为1～1.5mm,Ⅱ类孔较低低1）抗拉连接；2）静力荷载下抗剪连接；3）加防松措施后受风振作用抗剪；4）可拆卸连接；5）安装螺栓；6）与抗剪支托配合抗拉剪联合作用A级、B级螺栓材料性能为8.8级表示螺栓成品的抗拉强度下限值为800N/mm2屈强比为0.8C级螺栓材料性能为4.6级或4.8级表示螺栓成品的抗拉强度下限值为400N/mm2屈强比为0.6或0.8分类：按传力机理分摩擦型高强螺栓、承压型高强螺栓两种螺栓构造、安装基本相同摩擦型高强螺栓：只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则螺杆与螺孔之差1.5～2.0mm，变形小，承载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好承压型高强螺栓：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摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的。而承压型高强螺栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接材料：一般采用优质碳素钢中的45号钢、40B钢，合金钢中的20MnTiB钢等，性能等级可达8.8级和10.9级2、高强螺栓连接两类高强螺栓对比：摩擦型高强螺栓：螺杆与螺孔之差1.5～2.0mm剪切变形小，弹性性能号，施工较简单，可拆卸，耐疲劳、抗动力荷载性能好，承载力较承压型低特别适用于承受动力荷载的结构承压型高强螺栓：螺杆与螺孔之差1.0～1.5mm承载力高，连接紧凑，但抗剪变形大一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接钢结构中通常采用电弧焊电弧焊又分为手工电弧焊、埋弧焊（自动或半自动）以及气体保护焊等7.2焊接连接的特性7.2.1常用焊接方法7.2焊接连接的特性一、钢结构常用焊接方法※手工电弧焊：在工地焊接时使用。优点：设备简单，使用方便；缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。※埋弧焊：自动或半自动埋弧焊，在工厂加工时使用。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。※电阻焊：点焊，多用于模压和冷弯薄壁型钢的焊接。※电渣焊：一般在立焊位置进行。※气体保护焊：气体保护焊，在工厂加工时使用，多用于厚钢板的焊接。优点：焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制等。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。焊条的型号有：E43型、E50型、E55型焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧※优点—构造简单，节约钢材、加工方便，便于采用自动化操作，连接的密闭性好，结构的刚度大。※缺点—在焊缝以及焊缝附近的热影响区材质变脆，焊接会产生残余应力，导致受压构件的承载力减低，裂纹的扩展会发展到整体。焊缝连接的优缺点：二、焊缝连接形式和焊缝形式1、焊缝的连接形式对接搭接T型连接角接2、焊缝的形式按构件相对位置对接焊缝角焊缝正对接焊缝斜对接焊缝按施焊的相对位置平焊横焊立焊仰焊三、焊缝缺陷及焊缝焊缝质量检查(一)焊缝缺陷（二）焊缝质量检查焊缝按检验方法和质量要求分一、二、三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查（检查外观缺陷和几何尺寸）；且符合三级质量标准；一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量内部无损检验（超声波检验、有时还用X或γ射线拍片），并符合相应级别的质量标准。四、焊缝代号bδαα.bⅢ指引线基准线基本符号7.3对接焊缝连接的构造与计算一、对接焊缝的构造要求坡口形式—根据板厚的不同采用不同的坡口形式。目的—为了使焊件能够焊透。1、坡口b=0.5~2mm（a）b=2~3mm（b）αb=2~3mm（C）αp（d）b=3~4mmpb=3~4mmp（e）b=3~4mmp（f）2、引弧板为了消除焊口（起弧、灭弧处）的影响（弧坑），可加引弧板。焊缝的计算长度取值：无引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊件厚度采用引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度12tlwllwl3、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过度，减小应力集中。对接焊缝可视作焊件截面的延续，故其计算方法与构件强度计算相同。二、对接焊缝的计算对接焊缝的抗压、抗剪强度，以及一、二级对接焊缝的抗拉强度与母材相同，因此若采用引弧板施焊，则可不与计算。只有三级焊缝受拉力作用才需进行计算！（一）轴心力作用下的对接焊缝计算ftw、fcw—对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。NNlwtAN—轴心拉力或压力设计值；t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；wcwtwfftlN或当不满足上式时，可选择在受力较小的部位施焊；或者改用斜对接焊缝连接如图B：当tanθ≤1.5时,不用验算!NNtBθNsinθNcosθ（二）M、V共同作用下的对接焊缝计算wtwwftlMWM2max6lwtAMVστ1、矩形截面Iw--焊缝截面惯性矩。Ww—焊缝截面模量；Sw--焊缝截面面积矩；xxyywV23max2、工字形截面（自学）