钢结构第三章 钢结构的连接
132页1、第三章 钢结构的连接本章重点1、钢结构的各种连接方法的特点;2、角焊缝的构造与计算;3、焊接残余应力与变形的产生机理与影响;4、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理;5、高强螺栓连接的构造与计算。目 录 u第一节 钢结构的连接方法u第二节 焊接连接的特性u第三节 对接焊缝连接的构造和计算u第四节 角焊缝连接的构造和计算u第五节 焊接残余应力和焊接残余变形u第六节 普通螺栓连接的构造和计算u第七节 高强度螺栓连接的性能和计算第一节 钢结构的连接方法n一、连接设计原则n二、结构的连接方法一、连接设计原则l 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件,各构件再通过一定的安装连接而形成整体结构。连接部位应有足够的强度、刚度及延性。被连接构件间应保持正确的相互位置,以满足传力和使用要求。连接的加工和安装比较复杂、费工,因此选定合适的连接方案和节点构造是钢结构设计中重要的环节。连接设计不合理会影响结构的造价、安全和寿命。 u设计时应根据连接节点的位置及其所要求的强度和刚度,合理地确定连接方式及节点的细部构造和计算方法,并应注意以下几点: (1)连接的设计应与结构内力分析时的假定相一致; (2)结构的荷
2、载,内力组合应能提供连接的最不利受力工况; (3)连接的构造应传力直接,各零件受力明确,并 尽可能避免严重的应力集中; (4)连接的计算模型应能考虑刚度不同的零件间的变 形协调; (5)构件相互连接的节点应尽可能避免偏心,不能完全避免时应考虑偏心的影响; (6)避免在结构内产生过大的残余应力,尤其是约束造成的残余应力,避免焊缝过度密集; (7)厚钢板沿厚度方向受力容易出现层间撕裂,节点设计时应予以充分注意; (8)连接的构造应便于制作、安装,综合造价低。二、结构的连接方法焊缝连接铆钉连接 螺栓连接焊缝连接l 20世纪初开始在工程结构上较广泛应用。焊接是 现代钢结构最主要的连接方法之一。l 优点:不削弱构件截面,构造简单,节约钢材, 加工方便,可采用自动化操作,生产效率高。刚 度较大、密封性能好。l 缺点:焊缝附近存在热影响区,由高温快速降到 常温,使钢材脆性加大;存在焊接残余应力及残 余变形;焊接结构低温冷脆问题也比较突出。 铆钉连接l 优点:传力可靠,韧性和塑性好,质量易于 检查,抗动力荷载好 。l 缺点:构造复杂、费工、费钢。螺栓连接l(1)普通螺栓连接 1)C级螺栓连接: 2)A
3、、B级螺栓连接: l(2)高强螺栓连接 20世纪中钢结构开始采 用。是现代钢结构最主要的连接方法之一。 l(3)射钉、自攻螺栓连接 (1)普通螺栓连接 l优点:装卸便利,设备简单 。l缺点:螺栓精度低时不宜受剪,螺栓精度 高时加工和安装难度较大 。(2). 高强螺栓连接l优点:加工方便,对结构削弱少,可拆换 ,能承受动力荷载,耐疲劳,塑性、韧性 好 。l缺点:摩擦面处理,安装工艺略为复杂, 造价略高 (3)射钉、自攻螺栓连接l优点:灵活,安装方便,构件无须予先处 理,适用于轻钢、薄板结构 。l缺点:不能受较大集中力 。第二节 焊接连接的特性n 一、钢结构中常用的焊接方法n 二、焊缝类型n 三、焊缝缺陷、质量检验和焊缝级别n 四、焊缝符号及标注方法一、钢结构中常用的焊接方法1、电 弧 焊 1)手工焊 2)自动焊 3)半自动焊 2、电 阻 焊 3、气 焊 4、电 渣 焊 注:各种焊接方法的比较。各种焊接方法的比较焊焊接方法 焊焊 条 焊焊 剂剂操作方式适应应范围围质质量状况电电弧 焊焊 手工焊焊焊焊条 短 焊焊条(350 400mm) 附于焊焊 条之药药 皮 全手动动 工位复杂杂, 形状复
4、杂杂之 焊缝焊缝 比自动焊动焊 略差 自动焊动焊连续焊丝连续焊丝 焊剂焊剂 全自动动 长长而简单简单 的 焊缝焊缝 质质量均匀、塑 性、韧韧性好, 抗腐蚀蚀性强 半自 动焊动焊 连续焊丝连续焊丝 CO2气 体保护护 人工操作 前进进 任意焊缝焊缝 质质量均匀、塑 性、韧韧性好, 抗腐蚀蚀性强 电电 阻 焊焊 无 无 通电电、加 压压、机械 薄板点焊焊 一般用作构造 焊缝焊缝 气 焊焊 无短、光 焊焊条 无(乙 炔 还还原 手工 薄板、小型 、不同材质质 结结构中 一般用作构造 焊缝焊缝 焊接连接与铆钉、螺栓连接比较,有以下优缺点: 优点: 1)不需打孔,省工省时; 2)任何形状的构件可直接连接,连接构造方便; 3)气密性、水密性好,结构刚度较大,整体性较好。 缺点: 1)焊接附近有热影响区,材质变脆; 2)焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏,残余变形使结构形状、尺寸发生变化。 3)焊接裂缝一经发生,便容易扩展。 三、焊缝缺陷、质量检验和焊缝级别1、焊缝缺陷2、焊缝质量检验和焊缝级别3、焊缝连接的型式及焊缝形式4、焊缝符号及标注方法1、焊缝缺陷 焊缝尺寸偏差; 咬边; 弧坑,起弧或落弧处
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