第三章钢结构的连接 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构 件,再通过一定的安装连结装配成空间整体结构。连 接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。 第一节钢结构的连接方法 结构的连接方法 1、焊缝连接20世纪初开始在工程结构上较广泛应 用。焊接是现代钢结构最主要的连接方法之 优点:不削弱构件截面,构造简单,节约钢材,加工 方便,可采用自动化操作,生产效率高。刚度较大、密 封性能好。 缺点:焊缝附近存在热影响区,由高温快速降到常温 使钢材脆性加大;存在焊接残余应力及残余变形;焊接 结构低温冷脆问题也比较突出
第三章 钢结构的连接 第一节 钢结构的连接方法 一、结构的连接方法 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构 件，再通过一定的安装连结装配成空间整体结构。连 接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。 1、焊缝连接 20世纪初开始在工程结构上较广泛应 用。焊接是现代钢结构最主要的连接方法之一。 优点：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，加工 方便，可采用自动化操作，生产效率高。刚度较大、密 封性能好。 缺点：焊缝附近存在热影响区，由高温快速降到常温， 使钢材脆性加大；存在焊接残余应力及残余变形；焊接 结构低温冷脆问题也比较突出
2、铆钉连 19世纪20~30年代出现铆钉连接。把铆钉加热到1000 500C,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。 3、螺栓连接 普通螺栓连接 (1)C级螺栓连接:用圆钢制成,杆身粗糙,尺寸不很 准确。主要用于受拉连接和安装螺栓。 (②)∧、B级螺栓连接:螺杆机加工制成,尺寸准确, 孔加工精度高。制造安装费工。A级:d24mm,b>150mm和10d
2、铆钉连接 ⚫ 19世纪20～30年代出现铆钉连接。把铆钉加热到1000～ 1500oC，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。 3、螺栓连接 1）．普通螺栓连接 （1）C级螺栓连接：用圆钢制成，杆身粗糙，尺寸不很 准确。主要用于受拉连接和安装螺栓。 （2）A、B级螺栓连接：螺杆机加工制成，尺寸准确， 孔加工精度高。制造安装费工。A级：d≤24mm， l≤150mm 和10d，B级：d>24mm，l>150mm 和10d
2).高强度螺栓连接20世纪中钢结构开始采用。 高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。拧 紧螺栓使板件接触面产生很大摩擦力,依靠摩擦 力传力。连接紧密,耐疲劳,承受动载可靠。是 现代钢结构最主要的连接方法之一。 由由由 ⊕中申 事非非 (b) (c) 图3-1钢结构的连接方法 (a)焊缝连接(b)铆钉连接(c)螺栓连接
2). 高强度螺栓连接 20世纪中钢结构开始采用。 高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。拧 紧螺栓使板件接触面产生很大摩擦力，依靠摩擦 力传力。连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠。是 现代钢结构最主要的连接方法之一
第二节焊接方法、焊缝类型和质量级别 钢结构中常用的焊接方法 电弧焊焊条或焊丝与焊件阆产生的电弧热,使焊 条和焊件熔化,二者凝结成焊缝。 (1)手工电弧焊设备简单,操作灵活,适用性和可达性 强,适用各种焊缝。生产效率较低,质量变异性大,施 焊时弧光外露,电弧光较强。 手工焊采用的是焊条, 焊钳 焊条 药皮 焊条应和焊件的强度和性能 保护 施焊方向 相适应。Q235钢用E43型焊条 电焊机 E4300-E4316),Q345钢用| 补焊焊根 E50型焊条(E5000~E5018), Q390和Q420钢用E55型焊条 图32手工电弧焊示意图 E550~E5518)。E( Electrode)表示焊条
第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别 ⚫ 一、钢结构中常用的焊接方法 1．电弧焊 焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，使焊 条和焊件熔化，二者凝结成焊缝。 (1)手工电弧焊 设备简单，操作灵活，适用性和可达性 强，适用各种焊缝。生产效率较低，质量变异性大，施 焊时弧光外露，电弧光较强。 手工焊采用的是焊条， 焊条应和焊件的强度和性能 相适应。Q235钢用E43型焊条 (E4300一E4316)，Q345钢用 E50型焊条(E5000～E5018)， Q390和Q420钢用E55型焊条 (E5500～E5518)。E（Electrode）表示焊条
2)自动或半自动埋弧焊 属于机械化焊接,电弧埋在焊剂层下。 焊丝盘 采用盘状连续的光焊丝在散粒状焊剂 下燃弧焊接,散粒状焊剂的作用与手国/些 工焊焊条的药皮相同。自动焊的引弧 凝固∥熔融熔渣焊剂焊接方向 电控箱 焊丝送下、焊剂堆落和焊丝沿焊缝方丨『 电源 向的移动都是自动的。埋弧焊节省焊 焊缝金属电弧焊件 ●丝和电能,劳动条件好,生产效率高 金属熔池 焊缝质量稳定可靠,塑性和韧性也较|3焊刚层下自动示图 好,但不如手工焊灵活。 埋弧焊所采用的焊丝和焊剂应与焊件钢材相匹配。对 Q235钢常用H08A等焊丝,对Q345钢和Q390和Q420钢常 用I8MnA,HI1OMn2等焊丝。选择焊丝时,尚需同时选 用相应的焊剂。焊剂有无锰型及高、中、低锰型焊剂
(2)自动或半自动埋弧焊 ⚫ 属于机械化焊接，电弧埋在焊剂层下。 ⚫ 采用盘状连续的光焊丝在散粒状焊剂 ⚫ 下燃弧焊接，散粒状焊剂的作用与手 ⚫ 工焊焊条的药皮相同。自动焊的引弧、 ⚫ 焊丝送下、焊剂堆落和焊丝沿焊缝方 ⚫ 向的移动都是自动的。埋弧焊节省焊 ⚫ 丝和电能，劳动条件好，生产效率高； ⚫ 焊缝质量稳定可靠，塑性和韧性也较 ⚫ 好，但不如手工焊灵活。 ⚫ 埋弧焊所采用的焊丝和焊剂应与焊件钢材相匹配。对 Q235钢常用H08A等焊丝，对Q345钢和Q390和Q420钢常 用H08MnA，H10Mn2等焊丝。选择焊丝时，尚需同时选 用相应的焊剂。焊剂有无锰型及高、中、低锰型焊剂
3)二氧化碳气体保护焊 ●利用CO2气体作为保护气体,使焊缝金属不与空 气接触,电弧加热集中,焊接速度快,熔化深 度大,焊缝强度高,塑性好。CO2气体保护焊釆 用高锰高硅型焊丝,具有较强的抗锈能力。 2.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 般不超过12mm,焊点应主要承受剪力,其抗拉(撕 裂)能力较差
(3)二氧化碳气体保护焊 ⚫ 利用CO2气体作为保护气体，使焊缝金属不与空 气接触，电弧加热集中，焊接速度快，熔化深 度大，焊缝强度高，塑性好。CO2气体保护焊采 用高锰高硅型焊丝，具有较强的抗锈能力。 2．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
焊缝连接形式及焊缝类型 焊缝连接形式按被连接构件间的相对位置分为 对接、搭接、T形连接和角接四种。 ●焊缝按其构造来分,可分为对接焊缝和角焊缝 两种类型。 (a) (c) 2 (b) (d) 图3-4焊接连接形式和焊缝类型 (a)对接连接(b)搭接连接(c)T形连接(d)角接连接 1.对接焊缝2.角焊缝
二、焊缝连接形式及焊缝类型 ⚫ 焊缝连接形式按被连接构件间的相对位置分为 对接、搭接、T形连接和角接四种。 ⚫ 焊缝按其构造来分，可分为对接焊缝和角焊缝 两种类型
焊缝若按其工作性质来分有强度焊缝和密 强焊缝两种。强度焊缝只作为传递内力之 用,密强焊缝除传递内力外,还须保证不 使气体或液体渗漏 ●焊缝按其施焊位置分为俯焊(平〉立焊 横焊和仰焊。设计和施工时应尽量避兔采 用仰焊焊缝 (b) 图3-5焊缝位置示意图 (a)俯焊(b)立焊(c)横焊(d)仰焊
⚫ 焊缝若按其工作性质来分有强度焊缝和密 强焊缝两种。强度焊缝只作为传递内力之 用，密强焊缝除传递内力外，还须保证不 使气体或液体渗漏。 ⚫ 焊缝按其施焊位置分为俯焊(平焊)、立焊、 横焊和仰焊。设计和施工时应尽量避免采 用仰焊焊缝
焊缝缺陷、质量检验和焊缝级别 ●1.焊缝缺陷主要有外观缺陷:①焊缝尺寸偏 差;②咬边;③弧坑,起弧或落弧处焊缝所形成 的凹坑;内部缺陷:④未熔合;⑤母材被烧穿; ⑥气孔;⑦非金属夹渣;⑧裂纹等缺陷,均会引 起应力集中削弱焊缝有效截面,降低承載能力。 若发现焊缝有裂纹,应彻底铲除后补焊。 2.焊缝质量检验和焊缝级别焊缝质量检验分 为三级。Ⅲ级只对全部焊缝做外观检查;Ⅱ级除 对全部焊缝做外观检查外,还要用超声波抽查焊 缝长度的50%;I级除全部做外观检查外,还须 按要求用超声波检查,并用Ⅹ射线抽查焊缝长度 的2%,且部分拍片。各级焊缝的应用见规范要 求
三、焊缝缺陷、质量检验和焊缝级别 ⚫ 1．焊缝缺陷 主要有外观缺陷： ①焊缝尺寸偏 差；②咬边；③弧坑，起弧或落弧处焊缝所形成 的凹坑；内部缺陷：④未熔合；⑤母材被烧穿； ⑥气孔；⑦非金属夹渣；⑧裂纹等缺陷，均会引 起应力集中削弱焊缝有效截面，降低承载能力。 若发现焊缝有裂纹，应彻底铲除后补焊。 ⚫ 2．焊缝质量检验和焊缝级别 焊缝质量检验分 为三级。III级只对全部焊缝做外观检查；Ⅱ级除 对全部焊缝做外观检查外，还要用超声波抽查焊 缝长度的50％；I级除全部做外观检查外，还须 按要求用超声波检查，并用X射线抽查焊缝长度 的2％，且部分拍片。各级焊缝的应用见规范要 求
四、焊缝符号及标注方法 按《建筑结构制图标准》(GB/1501052001)和 《焊缝符号表示法》(GB32488执行。 第三节对接焊缝连接的构造和计算 对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集 中现象,受力性能良好。但质量要求高,焊件间施 焊间隙要求严,一般多用于工厂制造的连接中 对接焊缝连接的构造要求 (1)坡口加工:应对板件边缘加工成适当型式和 尺寸的坡口(图3-7),以便焊接时有焊条运转的必要 空间。对于手工焊,当板厚超过10mm时,就应开 坡口;而对自动焊,则当板厚超过16mm时,开V 形坡口即可
四、焊缝符号及标注方法 按《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001)和 《焊缝符号表示法》(GB324-88)执行。 第三节 对接焊缝连接的构造和计算 对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集 中现象，受力性能良好。但质量要求高，焊件间施 焊间隙要求严，一般多用于工厂制造的连接中。 一、对接焊缝连接的构造要求 ⑴坡口加工：应对板件边缘加工成适当型式和 尺寸的坡口(图3-7)，以便焊接时有焊条运转的必要 空间。对于手工焊，当板厚超过10mm时，就应开 坡口；而对自动焊，则当板厚超过16mm时，开V 形坡口即可