浅谈钢结构连接方法

浅谈钢结构连接方法

一、钢结构的发展前景

“鸟巢”的横空出世，让钢结构建筑的魅力为世人所知。2011年中国钢结构市场前景报告指出，随着国家区域振兴计划的相继推出，其带来的产业转移机会，以及基础设施投资在未来几年的确定性增长，钢结构产品即将迎来一轮爆发式的需求增长。

随着我国经济的高速发展钢结构在我国现代化建设中的地位正在日益突出，在国民经济的各个领域都得到了大量应用。加之近年来我国钢产量的持续增长，遥遥领先于世界各国，今后钢结构的发展前景和应用范围将更加宽广。

二、钢结构的优缺点

钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，其匀质、高强、施工速度快、抗震性好和回收率高等优越性，钢比砖石和砼的强度和弹性模量要高出很多倍，因此在荷载相同的条件下,钢构件的质量轻。从被破坏方面看，钢结构是在事先有较大变形预兆，属于延性破坏结构，能够预先发现危险，从而避免。

钢结构厂房框架钢结构厂房具有总体轻、节省基础、用料少、造价低、施工周期短，跨度大，安全可靠，造型美观，结构稳定等优势。钢结构厂房广泛应用于大跨度工业厂房、仓库、冷库、高层建筑、办公大楼，多层停车车场及民宅等建筑行业。

钢结构承建的特点

1、钢结构自重较轻

2、钢结构工作的可靠性较高

3、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好

4、钢结构制造的工业化程度较高

5、钢结构可以准确快速地装配

6、钢结构室内空间大

7、容易做成密封结构

8、钢结构易腐蚀

9、钢结构耐火性差

10、钢结构可回收利用

11、钢结构工期较短

12、钢结构造价比传统砖混和钢混相对来说要高一些。

13、钢结构住宅以其特有的钢骨架和墙体，屋面等材料以及标准化、定型化的内部布局和配套设施，很难适应群众对住房可“任意处理”的习惯。钢结构已经将房屋按设计分割好了。

三、钢结构连接方法

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。接连接构件问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。

采用组合截面的钢构件需用连接将其组成部分即钢板或型钢连成一体。整个钢结构需在结点处用连接将构件拼装成整体。因此，钢结构连接设计好坏将直接影响钢结构的质量和经济。

1 ．焊缝连接

焊缝连接是当前钢结构的主要连接方式，手工电弧焊和自动（或半自动）埋弧焊是目前应用最多的焊缝连接方法。与螺栓连接相比，焊接结构具有以下的优点：（ 1 ）比较图 6 -7 所示钢板的螺栓连接和焊缝连接，可见焊缝连接不需钻孔，截面无削弱；不需额外的连接件，构造简单；从而焊缝连接可省工省料，得到经济的效果。这些可以说是它的最大的优点。（ 2 ）焊接结构的密闭性好、刚度和整体性都较大。此外，有些结点如钢管与钢管的 Y 形和 T 形连接等，除焊缝外是较难采用螺栓连接或其他连接的。

焊缝连接也存在以下一些不足之处：

（l）受焊接时的高温影响

（2）焊缝易存在各种缺陷焊缝附近的主体金属易导致材质变脆。因而导致构件内产生应力集中而使裂纹扩大。

（3）由于焊接结构的刚度大，个别存在的局部裂纹易扩展到整体。前面曾提及特别是焊接结构容易发生低温冷脆现象，就是这个原因。

（4）焊接后，由于冷却时的不均匀收缩，构件内将存在焊接残余应力，可使构件受荷时部分截面提前进入塑性，降低受压时构件的稳定临界应力。

（5）焊接后，由于不均匀胀缩而使构件产生焊接残余变形，如使原为平面的钢板发生凹凸变形等。

由于焊缝连接存在以上不足之处，因此设计、制造和安装时应尽量采取措施，避免或减少其不利影响。同时必须按照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》中对焊缝质量的规定进行检查和验收。

若对材料选用、焊缝设计、焊接工艺、焊工技术和加强焊缝检验等五方面的工作予以注意，焊缝容易脆断的事故是可以避免的。

2 ．螺栓连接

（ 1 ）螺栓的种类

钢结构连接用的螺栓有普通螺栓和高强度螺栓两种。普通螺栓一般为六角头螺栓，产品等级分为 A 、 B 、 C 三级。对 C 级螺栓，规范选用了其中性能等级为 4 . 6 级和 4 . 8 级两种。 4 . 6 级表示螺栓材料的抗拉强度不小于400N / mm2，其屈服点与抗拉强度之比为 0 . 6 ，即屈服点不小于 240N / mm2 ，余类推。因此 C 级螺栓一般可采用 Q235 钢，由热轧圆钢制成，为粗制螺栓，对螺栓孔的制作要求也较低，在普通螺栓连接中应用最多。产品等级为 A 级和 B 级的普通螺栓为精制螺栓，对螺栓杆和螺栓孔的加工要求都较高。规范中选用了该标准中性能等级为 5 . 6 级和 8 . 8 级的两种，为普通螺栓连接中的高强度螺栓。普通螺栓的安装一般用人工扳手，不要求螺杆中必需有规定的预拉力。

钢结构中用的高强度螺栓，有特定的含义，专指在安装过程中使用特制的扳手，能保证螺杆中具有规定的预拉力，从而使被连接的板件接触面上有规定的预压力。为提高螺杆中应有的预拉力值，此种螺栓必须用高强度钢制造。前面介绍的普通螺栓中的 A 级和 B 级螺栓（性能等级为 5 . 6 和 8 . 8 级）虽然也用高强度钢制造，但仍称其为普通螺栓。高强度螺栓的性能等级有 8 . 8 级和10 . 9 级两种。高强度螺栓由中碳钢或合金钢等经热处理（淬火并回火）后制成，强度较高。 8 . 8 级高强度螺栓的抗拉强度f u b不小于 800N / mm2，屈强比为 0 . 8 。 10 . 9 级高强度螺栓的抗拉强度不小于 I000N ／mm2，屈强比为 0 . 9 。钢结构连接中常用螺栓直径 d 为 16 、 18 、 20 、 22 、 24mm 等。

（ 2 ）螺栓连接的种类

螺栓连接由于安装省时省力、所需安装设备简单、对施工工人的技能要求不及对焊工的要求高等优点，目前在钢结构连接中的应用仅次于焊缝连接。螺栓