钢结构拼接施工

钢结构拼接施工
钢结构的材料选用原则是保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑的。

《钢结构设计规范》GB50017-2003提出的四种钢材型号是“宜”使用的型号，是在条件许可时的首先选择，并不禁止其它型号的使用，只要使用的钢材满足规范的要求即可。

和其他材料的结构相比，钢结构具有如下特点：钢材的强度高，结构的重量轻；钢材的塑性韧性好；钢材的材质均匀，可靠性高；钢材具有可焊性；钢结构制作、安装的工业化程度高。

钢结构拼接主要分为三种连接方式——焊接、铆接、螺栓连接。

1、钢结构拼接方式
1.1焊接：将需要连接的型钢的连接部位加热融化，凝结后变成不可分割的一个整体。

类型又分为：坡口焊缝、贴角焊缝、塞焊缝。

优点：不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下易于采用自动化作业，生产效率高。

缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到整体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和韧性较差，施
焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。

焊接工艺
1.2铆接：铆钉连接是将一端带有半圆形预制钉头的铆钉，将钉杆烧红后迅速插入连接件的钉孔中，然后用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，以使连接达到紧固。

就是使用铆钉将两块或者两块以上的钢板拼接在一起。

类型又分为：工厂连接、现场连接。

优点：铆接传力可靠，塑性、韧性均较好，质量易于检查和保证，可用于重型和直接承受动力荷载的结构。

缺点：铆接工艺复杂、制造费工费料，且劳动强度高，故已基本被焊接和高强度螺栓连接所取代。

铆接工艺
1.3螺栓连接：螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。

螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。

螺栓连接和焊接、铆接不太一样，前两者都是连接后不能进行拆卸的，但是螺栓连接是能够进行拆卸的。

优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。

缺点：需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量，且对制造的精度要求较高；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接件常需相
互搭接或增设辅助连接板（或角钢），因而构造较繁且多费钢材。

螺栓连接工艺
2、钢结构拼接方法
2.1.焊接连接
2.1.1.焊接方法
钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊以及气体保护焊等。

手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。

但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。

自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。

半自动焊由于人工操作，适用于焊曲线或任意形状的焊缝。

自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求
确定。

气体保护焊是用惰性气体（或CO2）气体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。

气体保护焊电弧加热集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。

且塑性和抗腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。

2.1.2.焊缝形式
焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为对接、搭接、T形连接和角接等四种形式。

这些连接所用的焊缝有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。

在具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。

2.1.
3.焊缝构造
2.1.
3.1对接焊缝
对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于承受静、动荷载的构件连接都适用。

但由于对接焊缝的质量要求较高，焊件之间施焊间隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。

2.1.
3.2角焊缝
角焊缝的形式：角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同，可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝、垂直于力作用方向的正面角焊缝与力作用方向斜交的斜向角焊缝以及围焊缝。

角焊缝截面形式又分为普通式、平坡式和深熔式。

普通式截面焊脚边比例为1：1，近似于等腰直角三角形，其传力线弯折较剧烈，
故应力集中严重。

对直接承受动力荷载的结构，为使传力平顺，正面角焊缝宜采用两焊角边尺寸比例1：1.5的平坡式（长边顺内力的方向），侧面角焊缝宜采用比例为1：1的深熔式。

2.2螺栓连接
2.2.1普通螺栓连接的构造
2.2.1.1普通螺栓的形式和规格
钢结构采用的普通形式为大六角头型，其代号用字母M与公称和直径（mm）表示。

工程中常用M18，M20，M22，M24。

按国际标准，螺栓统一用螺栓的性能等级来表示，如“4.6级”、“8.8级”等。

小数点前数字表示螺栓材料的最低抗拉强度，如“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。

小数点后的数字（0.6、0.8）表示螺栓材料的屈强比，即屈服点与最低抗拉强度的比值。

根据螺栓的加工精度，普通螺栓又分为A、B、C三级。

A、B级螺栓（精制螺栓）采用8.8级钢材制作，经机床车削加工而成，表面光滑，尺寸准确，且配用Ⅰ类孔（即螺栓孔在装配好的构件上钻成或扩钻成，孔壁光滑，对孔准确）。

由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。

但制造和安装较费工，成本高，故在钢结构中较少采用。

C级螺栓（粗制螺栓）用4.6或4.8级钢制作，加工粗糙，尺寸不够准确，只要求Ⅱ类孔（即螺栓孔在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成。

一般孔径比螺栓杆径大1~2mm）。

在传递剪力时，连接变
形大，但传递拉力的性能尚好，操作无需特殊设备，成本低。

常用于承受拉力的螺栓连接和承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要受剪连接。

2.2.2普通螺栓连接的排列
螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。

排列方式有并列和错列两种排列。

并列较简单，错列较紧凑。

2.2.3普通螺栓连接的受力特点
受剪螺栓连接
受拉螺栓连接
拉剪螺栓连接
2.2.4高强度螺栓的受力特点
高强度螺栓连接按设计和受力要求可分为摩擦型和承压型两种。

摩擦型连接在承受剪切时，以外剪力达到板件间可能发生的最大摩阻力为极限状态；当超过时板件间发生相对滑移，即认为连接已失效而破坏。

承压型连接在受剪时，则允许摩擦力被克服并发生板件间相对滑移，然后外力可以继续增加，并以此后发生的螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。

3.焊接施工要求：
2.1.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020----8.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。

翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽，腹板拼接宽度不应小于300mm，
长度不应小于600mm。

2.2.《钢结构工程施工规范》GB50755-2012----9.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距，不宜小于200mm。

翼缘板拼接长度不应小于600mm；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。

2.2.《钢结构工程施工规范》GB50755-2012----9.2.2箱型构件的侧板拼接长度不应小于600mm，相邻两侧板拼接缝的间距不宜小于200mm，侧板在宽度方向不宜拼接，当宽度超过2400mm确需拼接时，最小拼接宽度不宜小于板宽的1/4。

2.2.《钢结构工程施工规范》GB50755-2012----9.2.3设计无特殊要求时，用于次要构件的热轧型钢可采用直口全熔透焊接拼接，其拼接长度不应小于600mm。

钢管接长时每个节间宜为一个接头，最短接长长度应符合下列规定：1.当钢管直径d≤500mm时，不应小于500mm；2.当钢管直径500mm＜d≤1000mm时，不应小于直径d；
3.当钢管直径＞1000mm时，不应小于1000mm；
4.当钢管采用卷制方式加工成型时，可有若干个接头，但最短接长长度应符合第1～3款的要求。

2.2.《钢结构工程施工规范》GB50755-2012----9.2.5钢管接长时，相邻管节或管段的纵向焊缝应错开，错开的最小距离（沿弧长方向）不应小于钢管壁厚的5倍，且不应小于200mm。

2.2.《钢结构工程施工规范》GB50755-2012----9.2.6部件拼接焊缝应符合设计文件的要求，当设计无要求时，应采用全熔透等强对接
2.3.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----5.1.5焊缝质量等级应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下列原则选用：
1.在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透，其质量等级应符合下列规定：
1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时不应低于二级。

2）作用力平行与焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于二级。

3）铁路、公路桥的横梁接头板与弦杆角焊缝应为一级，桥面板与弦杆角焊缝、桥面板与U形肋角焊缝不应低于二级。

4）重级工作制（A6～A8）和起重量Q≥50t的中级工作制（A4、A5）吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝应焊透，焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。

2.不需要疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝宜焊透，其质量等级受拉时不应低于二级，受压时不宜低于二级。

3.部分焊透的对接焊缝，采用角焊缝或部分熔透的对接与角接组合焊缝的T形接头，以及搭接连接角焊缝，其质量等级应符合下列规定：
1）直接承受动荷载且需要疲劳验算的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制的吊车梁以及梁柱、牛腿等重要节点不应低于
2）其他结构可为三级。

2.3.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----5.6.2工地安装焊接节点形式应符合下列规定：
1)H形框架柱安装拼装接头宜采用高强螺栓和焊接组合节点或全焊接节点。

采用高强度螺栓和焊接组合节点时，腹板应采用高强度螺栓连接，翼缘板应采用单面V形坡口加衬垫全焊透焊缝连接］采用全焊接节点时，翼缘板应采用单V形坡口加衬垫全焊透焊缝，腹板宜采用K形坡口双面部分焊透焊缝，反面不应清根；设计要求腹板全焊透时，如腹板厚度不大于20mm，宜采用单面V形坡口加衬垫焊接，如腹板厚度大于20mm，宜采用K形坡口，应反面清根焊接；
2)钢管及箱型框架柱安装拼接应采用全焊接接头，并应根据设计要求采用全焊透焊缝或部分焊透焊缝。

全焊透焊缝坡口形式应采用单V形坡口加衬垫；
3)桁架或框架梁中，焊接组合H形、T形或箱形梁的安装拼接采用全焊接连接时，翼缘板与腹板拼接截面形式，工地安装纵向焊缝焊接质量要求应与两侧工厂制作焊缝质量要求相同。

2.4.《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002----4.6.2.3桁架或框架梁中，焊接组合H形、T形或箱形梁的安装拼接采用全焊接连接时，宜采用翼缘板与腹板拼接截面错位的形式。

H形及T形截面组焊型钢错开距离宜不小于200mm。

翼缘板与腹板之间的纵向连接焊缝应留下一段焊缝最后焊接，其与翼缘板对接焊缝的距离不小于300mm。

腹板厚度大于20mm，宜采用X形坡口，反面清根双面焊；腹板厚度不大于20mm，宜根据焊接位置采用V形坡口单面焊并反面清根后封焊，或采用V形坡口加垫板单面焊；箱形截面构件翼缘板与腹板接口距离宜大于500mm，其上、下翼缘板焊接宜采用V形剖口加垫板单面焊。

其他要求与H形截面相同。

4.管材与空心球工地安装焊接
管材与空心球工地安装焊接节点应采取下列形式：
4.1.钢管内壁加套管作为单面焊接坡口的衬垫时，坡口角度、根部间隙及焊缝加强；
4.2.钢管内壁不用套管时，宜将管端加工成300～600折线形坡口，预装配后应根据间隙尺寸要求，进行管端二次加工；
4.3.要求焊缝与母材等强和承受动荷载的对接接头，其纵横两方向的对接缝，宜采用T形交叉，交叉点的距离不宜小于200mm，且拼接料的长度和宽度不宜小于300mm，如有特殊要求，施工图应注明焊缝的位置。

4.3.《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010----6.2.2空间网格结构制作与安装中所有焊缝应符合设计要求。

当设计无要求时应符合下列规定：1.钢管对接焊缝为一级焊缝；2.球管对接焊缝、钢管与封板（或锥头）的对接焊缝应为二级焊缝。

3.支管与主管、支管与支管的相贯焊缝应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定；
《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010----6.2.3空间网格结构的杆件接长不得超过一次，接长杆件总数不应超过杆件的10%，并不得集中布置，杆件的对接焊缝距节点或端头的最短距离不得小于500mm。

5.引弧板、引出板焊接规范要求
5.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----7.9.1引弧板、引出板和钢衬垫的钢材应符合规范第4章的规定，其强度不应大于被焊钢材强度，且应具有与被焊钢材相近的焊接性。

5.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----7.9.2在焊接接头的端部应设置焊缝引弧板、引出板、应使焊缝在提供的延长段上引弧和终止。

焊条电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引弧板、引出长度应大于25mm，埋弧焊引弧板、引出板长度应大于80mm。

5.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----7.9.3引弧板和引出板宜采用火焰切割、碳弧气刨或机械等方法去除，去除时不得伤及母材并将割口处俢磨至与焊缝端部平整。

严禁使用锤击去除引弧板和引出板。

7.9.4衬垫材质可采用金属、焊剂、纤维、陶瓷等。

7.9.5当使用钢衬垫时，应符合下列要求：1)钢衬垫应与接头母材金属贴合良好，其间隙不应大于1.5mm；2)钢衬垫在整个焊缝长度内因保持连续；3)钢衬垫应有足够的厚度以防止烧穿。

用于焊条电弧焊、气体保护电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊焊接方法的衬垫板厚度不应小于4mm；用于埋弧焊焊接方法的衬垫板厚度不应小于6mm；用于电渣焊焊接方法的衬垫板厚度不应小于25mm；4)应保证钢衬垫与焊缝金属融合良好。

5.2.《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002----
6.1.7引弧板、引出板、垫板应符合下列要求:1)严禁在承受动荷载且需经疲劳验算构件焊缝以外的母材上打火、引弧或装焊夹具；2)不应在焊缝以外的母材上打火、引弧；3)T形接头、十字形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板和引出板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式应与被焊焊缝相同，禁止使用其它材质的材料充当引弧板和引出板；4)手工电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于25mm。

其
引弧板和引出板宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm，厚度应不小于6mm；非手工电弧焊焊缝引出长度应大于80mm。

其引弧板和引出板宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm，厚度应不小于10mm；5)焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整。

不得用锤击落引弧板和引出板。

6.定位焊规范要求：
6.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011----
7.4.1定位焊必须由持相应资格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式焊缝的焊接材料相当。

6.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011---
7.4.2定位焊缝附近的母材表面质量应符合本规范第7.1节的规定。

6.1.《钢结构焊接规范》GB50661-2011---
7.4.3定位焊缝厚度不应小于3mm，长度不应小于40mm，其间距宜为300mm～600mm。

7.4.4采用钢衬垫的焊接接头，定位焊宜在接头坡口内进行；定位焊焊接时预热温度宜高于正式施焊预热温度20℃～50℃；定位焊缝与正式焊缝应具有相同的焊接工艺和焊接质量要求；定位焊缝存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，应完全清除。