(完整版)水工钢结构第3章钢结构的连接

A、B级螺栓：
需要机械加工，尺寸准确，要求Ⅰ类孔。
由于制造安装比较复杂，价格昂贵，目前在钢结 构中较少采用。
C级螺栓：
一般用Q235钢（用于螺栓时也称为4.6级）制成。 C级螺栓加工粗糙，尺寸不够准确，只要求Ⅱ类孔， 成本低。
由于C级螺栓连接的螺栓杆与螺孔之是存在着较大 的间隙，传递剪力时，连接将会产生较大的剪切 滑移,但C级螺栓传递拉力的性能仍较好，所以可 用于承受拉力的安装连接，以及不重要的抗剪连 接或用作安装时的临时固定。
• 自动焊的电流大、热量集中而熔深大，并且焊缝
质量均匀，塑性好，冲击韧性高。适于厚板(6～ 50mm)的焊接，生产效率高，但不如手工焊灵
活。 • 半自动焊除由人工操作进行外，其余过程与自动
焊相同，焊缝质量介于自动焊与手工焊之间。 注意：自动或半自动埋弧焊所采用的焊丝和焊剂应
与主体金属的强度相适应。
通、高强螺栓连接）
如下图所示：
钢结构的连接方法：
3. 1.1 焊缝连接
焊缝连接是目前钢结构中最主要的连接方法。 优点：构造简单，制造加工方便
不削弱构件截面，节约钢材 采用自动化操作，保证焊接结构的质量 连接的密封性好、结构刚度大 缺点：
– 由于焊缝附近的热影响区，使钢材的性能发生变化，导致材 质变脆
提供热源，使焊条熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成 的小凹槽熔池中，并与 焊件熔化部分结成焊缝
特点:
设备简单，操作灵活，适用性和 可达性强，适用于各种焊缝。
生产效率较低，质量变异性大， 施焊时弧光外露，电弧光较强。
焊条：要求其强度与主体金属的强度相适应
Q235 －E43型焊条 16Mn Q345 －E50型焊条 15MnV Q390 －E55型焊条 注意： 对不同钢种的钢材连接时，宜用与此
构造简单，受力性能较差，但应用也颇广泛。
（f）焊透的T形连接：
其性能与对接焊缝相同。在重要的结构中用它来 代替图（e）的连接。
（g）用角焊缝的角接连接： （h）用对接焊缝的角接连接：
3.2.2 焊缝的形式
分类：
对接正焊缝（图中1） 对接焊缝 受力的方向
对接斜焊缝（2）
正面角焊缝——长度方向与力垂直（3）
强度钢材相适应的焊条。
3. 1.1.2 自动或半自动埋弧焊
原理：埋弧焊是将光焊丝埋在焊剂层下，通 电后，由电弧的作用使焊丝和焊剂熔化。熔 化后的焊剂浮在熔化金属表面保护熔化金Leabharlann Baidu， 使之不与外界空气接触。
引弧、焊丝送 下、焊剂堆落 和焊丝沿着焊 缝方向的移动 都是自动的。
电弧不暴露在 空气中,而是 埋在焊剂层下 面——埋弧自 动焊。
作为承载能力的极限状 态，承载 高，但不适用直接承受动力荷载
3.2 焊缝和焊接连接的形式
3.2.1 焊缝连接形式
分类： 被连接构件间的相对位置 平接、搭接、T形连接和角接
这些连接所采用的焊缝型式主要有对接焊缝 和角焊缝 各种连接特点：
（a）对接焊缝的平接连接：
用料经济，传力均匀平缓，没有明 显的应力集中，承受动力荷载的性 能较好，但是焊件边缘需要加工， 对被连接两板的间隙和坡口尺寸有 严格的要求。
（b）用拼接板和角焊缝的平接连接：
传力不均匀、费料，但施工 简便，所接两板的间隙大小
无需严格控制。
（c）用顶板和角焊缝的平接连接：
施工简便，用于受压构件较 好。受拉构件为了避免层间
撕裂，不宜采用。
（d）用角焊缝的搭接连接：
传力不均匀，材料较费，但 构造简单，施工方便，目前 还广泛应用。
（e）用角焊缝的T形连接：
• 3. 1.1.4 电阻焊 • 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。
3. 1.2 铆钉连接 优点：
塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检 查，适用于直接承受动载结构的连接 缺点： 构造复杂，用钢量多 目前已很少采用。
角焊缝
(端焊缝)
侧面角焊缝——长度方向与力平行（4）
焊缝 按 分布不同
连续角焊缝 断续角焊缝
注意：断续焊缝的间断距离L不能太长，以免连 接不紧密易引起构件的锈蚀。间断距离L一般在 受压构件中不应大于15t，在受拉构件中不应大
于30t，t为较薄构件的厚度。（下图示）
3. 1.3 螺栓连接
普通螺栓连接 螺栓连接
高强度螺栓连接
3. 1.3.1 普通螺栓连接
优点：施工简单、拆装方便 缺点：用钢量较多 适用于安装连接和需要经常拆装的结构。 等级： A：螺杆直径 ≤24mm，且螺杆长度≤150mm
精制螺栓 B：螺杆直径 ＞24mm，且螺杆长度＞150mm C：——粗制螺栓
第3章 钢结构的连接
3.1钢结构的连接方法和特点
• 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 形成整体的结构。
• 连接部位应有足够的强度、刚度及延性。 • 钢结构的连接必要符合以下原则：
安全可靠、传力明确、构造简单、制造 方便、节约钢材
• 钢结构的连接方法可分为三种： 焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接（包括普
3. 1.3.2 高强螺栓连接
与普通螺栓连接的区别，有以下两个方面：
材料强度高
预拉力：使被连接构件的接触面之间产生挤压 力，因此受剪时有很大的摩擦力，依靠接触面间 的摩擦力来阻止其相互滑移，从而传力。
分类：
传力不同
摩擦型：以摩擦力被克服作为承载能力的
极限状态，承受动力荷载
承压型：以螺栓杆被剪坏和孔壁承压破坏
3. 1.1.3 气体保护焊 原理：焊枪中喷出的惰性气体代替焊剂，焊丝可自
动送入，使被熔化的金属不与空气接触 • 电弧加热集中，熔化深度大，焊接速度快，焊缝
强度高，塑性好。 • C的O抗2气锈体能保力护。焊采用高锰高硅型焊丝，具有较强
注意：气体保护焊在操作时应采取避风措施， 否则容易出现焊坑、气孔等缺陷。
– 焊接产生的残余应力和残余变形对结构的受力有不利影响 – 焊接结构对裂缝比较敏感，局部裂缝一经发生便容易扩展到
整体 – 焊接结构的低温冷脆问题也比较突出
钢结构中一般采用的焊接方法有
手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊、气体 保护焊等。
3. 1.1.1 手工电弧焊
原理：通电后在涂焊药的焊条与焊件间产生电弧，由电弧