钢结构的连接

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• 选择坡口焊缝的情况： 1 钢板拼接（厚度超过14毫米）； 2 梁与柱，梁与梁，柱与柱现场拼接； 3 吊车梁的角焊缝（设计要求）； 4 节点板与梁翼缘和腹板（设计要求）
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1. 角焊缝不需要开剖口，只有对接焊缝钢板较厚时 才采用开剖口； 2.采用角焊缝时，尽量将主要传力方向设置在侧面焊 缝的方向。侧焊缝的受力性能较好，属于塑性破坏， 端面焊缝的变形能力较差，一般为脆性破坏； 3.对接焊缝传力较角焊缝可靠。“对接焊缝的截面是 被连接板件截面的延续”，要求较高时可采用引弧 板。当连接板件较厚时（如t大等于8~10mm），为 保证焊透一般则需要开剖口，剖口的形式根据板厚 有多种形式（可参见一般的钢结构教材或工具书）。
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T
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§ 3.5 焊接应力和焊接变形
3.5.1 焊接应力产生的原因
焊接应力有纵向应力、横向应力和厚度方向应力。
2 3 2 2 3 f f w
满足强度条件:


(3.12)
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将前述 及 代入式（3。12）整理可得下式：
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角焊缝的计算
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首先开坡口的目的是为了加大熔深，保证连接处的焊接强度。但是在 设计时，也应在满足受力要求的情况下考虑到施工简单方便实现工艺的 最优化和经济性。这两者本身并不矛盾，在具体项目中一定要斟询设计、 施工、安装和业主各方面的意见，在图纸会审中敲定。
具体焊缝型式的选择主要是由结构决定,即焊件接口厚度和各厂家施工工 艺水平决定的： 一般而言：钢管焊件壁厚在3~26mm均可采用V型坡口， 或V型坡口+垫板；壁厚在12~60mm可采用X型坡口；钢板角接T型接头壁 厚在6~20mm可采用单面带钝边V型坡口； 焊件壁厚在20~40mm一般采用 对称或非对称K型坡口；
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I型
对 接 焊 缝
II型
单边 V型
K型
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角 焊 缝
塞 焊 缝
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辅 助 符 号
平面符号
凹面符号
补 充 符 号
三面围焊 符 号
四面围焊
符
号
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补 充 符 号
工地现场焊 符 号
焊缝底部有 垫板的符号
尾部符号
栅 线 符 号
正面焊缝 背面焊缝 安装焊缝
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手工
一般用作构造焊缝
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螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连 接两种。 优点: 施工工艺简单、安装方便，特别适用于 工地安 装连接，工程进度和质量易得到保证； 缺点: 栓孔对构件截面有一定的削弱，有时在 构造上还须增设辅助连接件，故用料增加，构 造较繁。螺栓连接需制孔，拼装和安装时需对 孔，工作量增加，且对制造的精度要求较高。
角焊缝的最小计算长度lwmin ≥8hf且不小于40mm 4. 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的最大计算长度取lwmax≤60hf 5．搭接长度 6．板件的端部仅用两条侧面角焊缝连接时 7．当角焊缝的端部在构件的转角处时
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角焊缝 的受力 特点
破坏面上焊 缝高度称为 有效高度he
对接焊缝连接
对接焊缝的构造 对接焊缝的形式有直边缝 (t<10mm)、单边V形缝 (t=10~20mm)、双边V形缝，U形缝、K形缝、X形缝等
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对接焊缝施焊时的起点终点，常因起弧和落弧出现弧 坑等缺陷，此处极易产生应力集中和裂纹，对承受动力荷 载的结构尤为不利。为避免焊口缺陷，施焊时应在焊缝两 端设置引弧板 。
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lw
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角焊缝的构造和计算
角焊缝的构造
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1. 最小焊脚尺寸
2. 最大焊脚尺寸3. 最小计算长度
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焊缝连接的特性
钢结构中常用的焊接方法
钢结构的焊接方法最常用的有电弧焊、电 阻焊和气焊。
1. 电弧焊
电弧焊的质量比较可靠，是最常用的一种焊接 方法。电弧焊可分为手工电弧焊、自动或半自 动埋弧焊及CO2气体保护焊等。
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电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面产生的热 量来熔化金属，再通过压力使其焊合。
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3.5.2 焊接应力对钢结构的影响
3.5.3 减少焊接变形和焊接应力的措施
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上海浦东国际金融大厦高层钢结构工程安装焊接施工技术
钢结构 的 王维迎 连接 (刘贤才 )
1工程概况 上海浦东国际金融大厦工程地下为钢筋混凝土结构，地上中 央核心筒为钢筋混凝土结构，变截面转换部分为劲性钢筋混凝土 结构，外围框架的梁为钢梁，中低层部分为劲性钢筋混凝土柱， 变截面及变截面以上部分为钢柱，通过钢梁与核心筒连接。53层 沿短轴方向分设4道水平桁架，塔楼顶部为纯钢镀锌钢结构直升飞 机停机坪。从52层起架设一根53.3m的大型桅杆天线 本工程在地下一层插入48根H型钢柱和钢管柱，作成劲性钢 筋混凝土结构，通过钢梁与核心筒连接。整个结构以钢管柱、H 型钢柱和H型钢梁为主，钢结构总重量9,242t。 1.1钢材 本工程柱和大梁按设计要求采用日产SM490A、SM490B、 SMK490或同等规格材料，小梁采用SS400。圆管柱壁最厚45mm， H型大梁翼缘最厚32mm。由于管柱是离心铸钢，在国内属首次使 用，给焊接增加了一定难度。
3. 按施焊位置分 钢结构
的连接
焊缝按施焊位置分俯焊、立焊、横焊和仰 焊等几种
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submerged arc-welding
all welded moment resisting connection
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焊缝连接的质量检验 《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205）规定，焊 缝质量检查标准分为三级，其中三级只要求对全部焊缝通 过外观检查，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。对于重要结构或要求焊缝 金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或 二级质量检验，即在外观检查的基础上再做无损检验。二 级焊缝应进行抽检，抽检比例应小于20%，其合格等级应为 现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》 （GB11345）B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上；一级焊缝应进行 100%的检验，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工 超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅱ 级及Ⅱ级以上。
铆 接 普通螺栓 连接
高强螺栓 连接
射钉、自 攻螺栓连 接
加工方便，对结构削弱少，可拆换， 摩擦面处理，安装工艺略为复杂， 能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、 造价略高 韧性好
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
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焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。
优点： 不削弱构件截面，节省钢材；
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1.2构件 构件长12m，构件单件最重9.6t，钢管为Φ600×45mm，H型柱为 428mm×30mm×35mm，梁为1000mm×350mm×19mm×28mm和 600mm×300mm×14mm×32mm。构件的重量和分布对起重设备的选用和布置， 以及安装方法都提出了很高的要求。 1.3节点形式 按照设计，柱一柱之间的连接，H型钢柱为高强螺栓连接，圆管柱为熔透焊 连接。 各楼层梁一柱间的连接有两种：圆管柱和大梁连接带牛腿，钢梁上翼缘与圆 管柱牛腿翼缘焊接，腹板与牛腿腹板为高强螺栓连接；H型钢柱与梁在工地直接 连接，钢梁上下翼缘与钢柱为全熔透焊，腹板与钢柱承剪板为高强度螺栓连接。 1．4焊接检验 由于使用日本的高强度钢材，厚度大，焊缝全部是全熔透坡口焊，工艺复杂， 难度大，因此要有充分的工艺试验及严格的工艺评定，以便在此基础上制定合理 的工艺标准。本工程按《钢结构工程施工及验收规范》(GB50.205-95)，和《钢 焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GBll345-89)对全熔透焊缝实施B级检 验，100％超声波探伤。 2焊接节点概况 本工程圆管柱为全熔透焊接，最大壁厚45mm，有两种接头形式，柱与柱对 接用套环或用垫衬直接焊在圆法兰上(图2)；钢梁与柱连接为腹板栓接，翼缘板 焊接(图3)。
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在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度在一 侧相差4mm以上时，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两 侧做成坡度不大于1:2.5的斜角。
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对接焊缝的计算 对接焊缝的应力分布情况基本上与焊件原来的情况 相同，可用计算焊件的方法进行计算。对于重要的构件， 按一、二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必 另行计算。
焊件间可直接焊接，构造简单，加工简便；
连接的密封性好，刚度大； 易于采用自动化生产。 缺点：
在焊缝的热影响区内材质变脆；
焊接结构中残余应力和残余变形； 焊接结构对裂纹很敏感在低温下更易发生脆裂。
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焊接方法 焊条 焊剂 操作方式 适应范围 质量状况 手工焊 短焊条 (350－ 400mm) 附于焊条 之药皮 全手动 工位复杂，形 状复杂之焊缝 比自动焊略差
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气焊 是利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来 熔化焊条形成焊缝，气焊用于薄钢板或小型结 构中
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焊缝连接形式 1. 焊接的连接形式按构件的相对位置可分为:
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2. 焊接连接形式按构造分：对接焊缝和角焊缝两 种
角焊缝可分为正面角焊缝和侧面角焊缝
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焊缝按沿长度方向的分布情况来分，有连续角焊缝和断 续角焊缝 (LW>10 h f 或 50mm) 两种形式
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钢结构设计原理
——钢结构的连接
河北建筑工程学院
HeBei Institute of Architecture and Civil Engineering
(土木工程系钢结构教研组)
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§ 3.1 钢结构的连接方法
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连接方法 焊 接 优 点 对几何形体适应性强，构造简单， 省材省工，易于自动化，工效高 传力可靠，韧性和塑性好，质量易 于检查，抗动力荷载好 装卸便利，设备简单 缺 点 对材质要求高，焊接程序严格， 质量检验工作量大 费钢、费工 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
电 弧 自动焊 焊 连续焊 丝 焊剂 全自动 长而简单的焊 缝 质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强
半自动焊
连续焊 丝 无
CO2气体 保护 无
人工操作前进 通电、加压、 机械
任意焊缝
质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强 一般用作构造焊缝
电阻焊
薄板点焊 薄板、小型、 不同材质结构 中
气
焊
短、光 焊条
无（乙炔 还原）
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2．角焊缝的强度及实用计算法
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Nx在焊缝中产生的应力为：
Nx σ 2 σf he w f 2 Ny在焊缝中产生的应力为：
f

f
在
he

Ny
w
及 的综合作用下,角焊缝在复杂应力下
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焊缝符号及标注方法
在钢结构施工图上应将焊缝的形式、尺寸和辅助要求用焊 缝符号标注出来。焊缝符号由国家标准《焊缝符号表示法》 （GB324-88）和《建筑结构制图标准》（GBJ105-87）规 定。根据《焊缝符号表示法》（GB324-88），焊缝符号主 要由引出线和基本符号组成，必要时还可以加上辅助符号、 补充符号和焊缝尺寸符号，见表（下页）。
轻钢结构中： 1 、钢板对接焊缝采用埋弧焊时厚度超过12毫米的应开坡 口；采用手弧焊或气体保护焊时，翼缘板必须开坡口； 2、 吊车梁的上 翼缘和行车梁牛腿角焊缝； 所有现场拼接焊缝；3、端头板与H型钢连接 角焊缝根据设计交底要求进行坡口焊 其他焊缝应首选非坡口焊缝——这 样施工简单方便，在保证质量的前提下提高施工进度和节约生产成本。