第3章 钢结构的连接-连接方法
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钢结构的连接方法
钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。
三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)
侧面角焊缝 f＝0，力N与焊缝长度方向平行。
N f f fw helw
以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧 缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。
角焊缝的抗剪强度： Q235钢
Q345钢
160MPa 200MPa
Q390钢、Q420钢
220MPa
焊接连接形式和焊缝形式
接头形式：
对接接头 搭接接头 T形接头 角部连接
焊缝类别：
对接焊缝—— 坡口焊缝 Groove Weld 角焊缝 ——侧面角焊缝、正面角焊缝 Fillet Weld 多为直角焊缝，少数为斜角焊缝
2 2 2 σ 1.8(τ τ∥) f uw
d
a
∥
a
c
d c
角焊缝有效截面上的应力
式中： fuw --焊缝金属的抗拉强度
出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算 应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将上式的1.8 改为3，即：
2 2 2 σ 3( τ τ∥) f uw
有效截面：有效厚度×计算长度 计算时假定有效截面上应力均匀 分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态 在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力： —正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直） 国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的 热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊 接，常用电阻点焊，板叠总厚度一般不超过12mm，焊点应主 要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力较差。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
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。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、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。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
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。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、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。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
钢结构的连接螺栓连接
yn
M N1 y1
y12 y22 yn2
N1 y1
n
yi2
i 1
N1
M y1
n
yi2
i 1
1号螺栓强度验算：
N1
N
b t
一般螺栓群在偏心拉力作用
N1F
F e
1 2 3 4
F M
刨平顶紧 F
承托(板)
可采用偏于安全旳设计措施，即叠加法。
N1M
N2M
y1
N3M
N4M
M=F·e
N1 N1F
材为Q235钢，采用M 22普通螺栓 （C级），螺栓孔直径d0 24mm。 N
此连接承受的静力荷载设计值为
340
260 10
N
10
t 12
N 900kN。
解：查附表1.3得：fvb 140N / mm2
f
b c
305N
/
mm2
一个螺栓的抗剪承载力设计值为
N
t 20
N
N
530
t 12
N /2
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T
n
xi2
x1
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
螺栓1旳强度验算公式为:
N12Tx
N1Ty N1F
2
N
b min
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
钢结构第三章 钢结构的连接(螺栓)
排列因素：
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时，栓
距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离： 对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
4x100=400 50 30 50
M Fe 280 0.21 58.8kN m
2. 单个螺栓的抗拉承载力：
N tb Ae f t b 244 .8 170 41620 N 41.62 kN
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：
3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算
螺栓群同时承受剪力和拉力
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
N t N1M My1
m y
2 i
Nv V n
螺栓不发生拉剪破坏
20 12 305 73200 N 73.2 kN
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力 外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:
12312 1.1ftw （3-4）
式中 : 1、1——为腹板与翼缘 交接处的正应力和剪应力。
1.1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适 当提高系数。
弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承担，剪应力 主要由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。
轴力、弯矩和剪力作用的对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
牛腿处对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，
铆钉连接
铆钉连接
19世纪20～30年代出现铆钉连接。把铆钉 加热到1000～1500℃，用铆钉枪铆合。
优点
*塑性和韧性较好； *传力可靠，质量易于检查和保证； *可用于承受动载的重型结构。
缺点
*工艺复杂，噪音大，劳动条件差，用钢量大； *现已很少采用。
栓钉连接
栓（焊）钉连接
*栓钉将钢板与混凝土板连接起来； *栓钉承受剪力。
钢结构常用的焊接方法
钢结构常用的焊接方法
电弧焊 埋弧焊 电渣焊 气体保护焊 电阻焊
熔化焊
手工电弧焊
手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量熔化 焊条和母材形成焊缝。 优点：方便，适用于任意空间 位置的焊接，特别适用于在高 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，生产效率低。
夹角，其计算公式为：
Nlsw tinftw或fcw
钢结构-第三章 钢结构连接方法
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。半自动焊因人工操作，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。
钢结构连接方式
* 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。
钢结构连接方式
（二）焊缝符号集及标注方法
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符 号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。 基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表 示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ” 表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头 指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号 和焊缝尺寸等。
钢结构连接方式
本章小结
*一、知识点
* 1.钢结构的连接方法主要有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三
种方式。
* 2.钢结构常用的焊接方法、焊缝连接；对接焊缝和角焊缝的构
造；焊缝符号集及标注方法；焊缝质量检验和焊缝质量级别。
* 3. 普通螺栓连接的构造；
*二、重点内容
* 1.钢结构的连接方法 * 2.普通螺栓连接的构造
钢结构连接方式
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。
钢结构设计手册
不适于风大的地方施焊。
4、电阻焊等 利用电流通过焊件接触点表面的 电阻所产生的热量来熔化金属， 再通过压力使其焊合。 适用于薄壁型钢的焊接，板叠厚 度不超过12mm。焊点主要承受剪 力，抗拉能力较差。
2 3
6 1
4
5
电阻焊
1 电源 2 导线 3 夹头 4 焊件 5 压力 6 焊逢
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 • 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三 级。 • 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、 γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验 （辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际 尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
• 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料 等级为 8.8级或10.9级。
• 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高 强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。
4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结
构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。
•搭接：不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料
•T形连接（顶接）：组合截面
•角部连接：箱形截面
盖板对接
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
三、焊缝形式 按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类。 对接焊缝：焊缝和两个被连接件的平行面相连。 角焊缝：焊缝和两个被连接件的相交面相连。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
w f
f
he
N lw
f
w f
(
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f
)2
2 f
f
w f
钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
钢结构钢结构的连接课件
y1
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
第三章 钢结构的连接
第三章：钢结构的连接本章知识点：§3.1 钢结构的连接方法§3.2 对接焊缝的构造与计算§3.3 角焊缝的构造与计算§3.4 焊缝应力和焊接变形§3.5 普通螺栓连接§3.6 高强螺栓连接本章重点难点：1．钢材的屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。
2．化学成分碳、硫、磷对钢材性能的影响。
3．钢材疲劳破坏的概念和疲劳强度验算。
4．钢结构常用钢材的钢种和钢号。
本章学习目标：1．掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件。
2．掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算。
4．了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响。
3．掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。
本章小结：通过本章学习，掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件，掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算，了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响，掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。
第一节：钢结构的连接方法一．连接形式：平接（对接），搭接，垂直连接二．连接方法1．焊接连接优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
（1）手工焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。
原则：焊缝和母材等强度。
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；焊条：E43××（T42××）——适用于Q235（A3）E50××（T50××）——适用于16Mn，16MnqE55××（T55××）——适用于15MnV，15MnVqkg；其中43，50，55——最小抗拉强度，单位为2mm××——电流种类，药皮及不同焊接位置。
缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
钢结构第三章 钢结构的连接
钢结构第三章钢结构的连接钢结构的连接1. 引言钢结构的连接是钢结构设计的关键环节之一。
连接的质量直接影响到整个钢结构的稳定性和安全性。
本章将详细介绍钢结构连接的相关知识，包括连接的分类、连接的选择原则、常用连接方式等。
2. 钢结构连接的分类钢结构连接可以按连接方式、连接部位、连接形式等多种方式进行分类。
常见的连接方式包括焊接连接、螺栓连接、连接件连接等。
根据连接部位可分为梁柱连接、梁梁连接、柱柱连接等。
根据连接形式可分为刚性连接和半刚性连接。
3. 焊接连接焊接连接是最常用的连接方式之一。
本节将详细介绍焊接连接的原理、方法、注意事项等。
焊接连接具有连接刚性好、承载能力高等优点，但需要注意焊接质量、焊接工艺等因素。
4. 螺栓连接螺栓连接是另一种常见的连接方式。
本节将介绍螺栓连接的原理、选型、设计要点等。
螺栓连接具有拆卸方便、适应性广等优点，但也有一些需注意的问题，如螺栓预紧力、螺栓材料等。
5. 连接件连接连接件连接是一种常用的连接方式，合用于一些特殊场合。
本节将介绍连接件连接的原理、选择、设计要点等。
连接件连接具有连接方便、适应性强等优点，但在设计过程中需要注意连接件的选择和尺寸等。
6. 钢结构连接的设计原则钢结构连接的设计原则包括强度原则、刚度原则、稳定性原则等。
本节将详细介绍这些设计原则的具体内容和应用方法，匡助读者更好地进行连接设计。
7. 钢结构连接的验算钢结构连接的验算是保证连接质量的重要环节。
本节将介绍常用的连接验算方法，如焊缝验算、螺栓验算等。
同时还将介绍一些相关的计算公式和实例，匡助读者理解和应用。
8. 钢结构连接的质量控制钢结构连接的质量控制是确保连接质量的关键。
本节将讲解常用的连接质量控制方法，如焊接质量控制、螺栓预紧控制等。
同时还将介绍一些连接质量控制的经验和技巧。
9. 钢结构连接的维护与检测钢结构连接的维护与检测是保证连接安全可靠的重要手段。
本节将介绍常用的连接维护与检测方法，如焊缝检测、螺栓松动检测等。
钢结构的连接ppt课件
J——围焊缝的计算截面积对形心O点的极惯性
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
第三章 钢结构的连接
max f t w或f cw
max
平焊 质量好
立焊 质量一般
横焊
仰焊 质量差
5.焊缝符号和标注方法
在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助
要求。
焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。 具体有关代号规定和详细说明，可参照《建筑结构制图标准 》（GB/T 50105—2001）和《焊接符号表示法》（GB 324— 88）。
t
斜向受力的对接焊缝
对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈 夹角，其计算公式为：
N sin f t w 或 f cw l wt
N cos f vw l wt
l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝ b/sinq－2t。
易于采用自动化，生产效率高。
（2）缺点：位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆；
在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构
工作有不利的影响； 焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有
可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。
2. 常用的电弧焊的基本原理和设备
包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。
N M max N M f t w Aw Ww
Vmax S w max f vw I wt
（3. 6a）
（3.6b）
翼缘与腹板相交处焊缝的折算应力：
N M 1 2 3 12 1.1 f t w
式中：
（3.7）
M1
M h0 Ww h
(2)自动（或半自动）埋弧焊
①原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
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焊缝符号及标注方法
第3章 钢结构的连接
《焊缝符号表示法》（GB/T323-1988） 《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）
焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成
第3章 钢结构的连接
焊缝连接特点
工厂焊接效率高：省时省材 设计灵活：杆件任意方向的连接 密闭性好，整体性强，刚度大 焊接热影响区材料变脆 有焊接残余应力，影响刚度、稳定和疲劳强度 有焊接变形，避免与校正 整体性使得裂纹易于在相连材料间扩展 对焊工技能水平/焊接工艺依赖程度大
焊缝受力很小甚至不受力，且要求外观齐平美观。
坡口形式有V形（全V 形和半V形）、U形和J形 三种。在转角处采用半V形 和J形坡口时，不宜在板的 厚度上开坡口，这样可避 免焊缝收缩的板厚度方向 产生裂纹。
部分焊透的对接焊缝截面型式
焊缝连接特点：热影响区
第3章 钢结构的连接
第3章 钢结构的连接
3. 焊缝缺陷及焊缝质量等级
第3章 钢结构的连接
主要连接方法及优缺点
连接方法
优点
缺点
焊接
构造简单，省材省工，易 残余应力，残余变形大。材
于自动化，工效高 。
质要求高，质检量大。
铆接
普通螺栓 连接
高强螺栓 连接
传力可靠，韧性和塑性好， 质量易于检查，抗动力荷 载好。
费钢、费工 。 目前很少采用
装卸便利，设备简单
精度低时不宜受剪，螺栓精 度高时加工和安装难度较 大。
钢结构 第 3 章 钢结构的连接
第3章 钢结构的连接
结构系统 = 构件 + 节点(连接) 相邻构件间的内力传递
第3章 钢结构的连接
结构系统 = 构件 + 节点(连接)
Joint: Zone where two or more
members are interconnected
Connection: Location at which
优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊缝质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限。
第3章 钢结构的连接
（3）气体保护焊
原理：利用焊枪喷出的CO2或其他惰性气体代替焊剂的电弧溶焊 方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成保护层，以防止有害气 体的侵入。
优点：没有熔渣，焊接速 度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受限制， 不适用于在风较大的地方 施焊。
3.1.2 螺栓连接
第3章 钢结构的连接
普通螺栓（A、B与C级） 高强度螺栓（施加预紧力）
大六角头高强度螺栓
扭剪型高强度螺栓
第3章 钢结构的连接
3.1.2 铆钉连接
定位 制孔 加热 铆合
第3章 钢结构的连接
优点 塑性、韧性好，动力性能好 缺点 费料、加热铆合过程极其费工 应用 目前钢结构连接中已很少应用
第3章 钢结构的连接 （2）焊缝形式：分为对接焊缝和角焊缝、组合形式焊缝。
第3章 钢结构的连接
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝 2）斜对接焊缝
角焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 3）斜角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向成一定角度。
第3章 钢结构的连接 角焊缝沿长度方向的布置 1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。 2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。
≥50或10hf
不重要或受力小的构件，可采用间断角焊缝连接
施焊方式
焊条
第3章 钢结构的连接
平焊 质量好
立焊
横焊
质量一般
仰焊 质量差
第3章 钢结构的连接 部分焊透对接焊缝
（4）电阻焊
第3章 钢结构的连接
• 不采用焊接材料 • 电流通过焊件表面的电阻，产生热量
熔化金属，再加压力而焊合
• 冷弯薄壁型钢连接常采用此焊接方法
（5）气焊
• 采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化
焊条
• 适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂
家备用此焊接设备
第3章 钢结构的连接 焊接接头及焊缝形式
（1）焊接接头：对接、搭接、T形连接和角部连接等。
导线
第3章 钢结构的连接
（2）埋弧焊（自动或半自动）
焊丝的选择应与焊件等强度
焊丝埋在焊剂下，通电后电弧使焊丝、焊件、 焊剂熔化形成焊缝。 焊剂溶化后形成焊渣浮在溶化金属表面，隔 绝空气接触，供给必要的合金元素。
焊丝转盘
送丝器
焊剂漏斗
、、、、 、 、
、、 、
、
熔渣
、 焊剂 焊件 、、、、、、、、、、、
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，整体性好。
缺点
* 材质易变脆； * 产生残余应力、残余应变、焊接缺陷 * 对裂纹十分敏感 * 低温冷脆问题较为突出。
现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛。
3） 重级工作制和起重量Ｑ＞500kN的中级工作制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形接头焊透的对接与角接组 合焊缝，质量不应低于二级。
4） 角焊缝质量等级一般为三级，但对直接承受动力荷载且需要验算疲劳 和起重量Q＞500kN的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
加工方便，削弱少，能承 受动力荷载，耐疲劳，塑 性、韧性好 。
摩擦面处理，安装工艺略为 复杂，造价略高
第3章 钢结构的连接
3.2.1 钢结构常用的焊接方法
1.电弧焊 2.气体保护焊
(1)手工电弧焊 (2)自动电弧焊 (3)半自动电弧焊
3.气体保护焊
4.电阻焊
5.气焊
第3章 钢结构的连接
（1）手工电弧焊
two or more elements meet
第3章 钢结构的连接
§3.1 钢结构的连接
连接的原则 安全可靠、传力明确、构造简单、施工方便和节约钢材
连接的方式
a) N
b) N
c) N
N
N
N
焊接
铆接
栓接
3.1.1 焊缝连接
第3章 钢结构的连接 Chapter 3 Connections
焊缝连接的特点
第3章 钢结构的连接 外观检查（肉眼）—尺寸偏差、表面缺陷；
Hale Waihona Puke 纵向裂纹纵向 热影 响区 裂纹
弧坑裂纹 气孔
第3章 钢结构的连接 无损检验（仪器）—检验内部缺陷（超声波探伤、X射线探伤、
磁粉探伤、渗透探伤）。
X射线探伤
第3章 钢结构的连接
焊缝质量等级及选用
1） 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受 拉时应为一级，受压时应为二级。平行于作用力方向的纵向对接焊缝应 为二级。 2） 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊 缝应不低于二级；受压时宜为二级。
原理：利用电弧产生热量熔化涂有 焊药的焊条和母材形成焊缝。
优点：设备简单，适应性强，特别 适用于在高空和野外作业，小型焊 接，应用最广泛。
焊机
焊条
保护气体
焊钳
缺点：质量波动大，要求焊工等级 高，劳动强度大，生产效率低。
焊件
电弧 熔池
• Q235: E43焊条 / Q345: E50 / Q390, Q420: E55 • 母材和焊接材料：与母材等强或与低强度母材等强
焊缝缺陷
焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内 部的缺陷。
裂纹
焊瘤
烧穿
弧坑
气孔
夹渣
咬边
未熔合
未焊透
第3章 钢结构的连接
焊缝质量检验标准 三级焊缝：只要求外观检查 二级焊缝：外观检查和超声波探伤检查(20%) 一级焊缝：外观检查、超声波探伤检查和 x射线检查 (100%)