3.1钢结构的连接方法和特点 钢结构是由钢板，型网通过修要的连接组成构件，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，榭度及延性，被连接构件间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遗价，安全和寿命。因此， 钢结构的连接必要将合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节的解材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、锦钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接（图 3-1. 图3-1钢结构的连接方法 《a)焊缝连接：(b)锦钉违接：(c)螺栓连接 及1,1焊链连接 厚缝连接是目前钢结构中最主要的连接方法。焊缝连接的主要优点：1构造简单，制造 如工方便：2不侧弱构件截面，节约钢材：3易于采用自动化操作，保证焊接结构的质量：4 连接的密封性好、结构刚度大， 厚缝连接的主要缺点：1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：2捏接残余应力和残余变形对结构的受力有不利影响：3焊接结构对覆链比较敏感， 局部裂结一轻发生便容易扩展到体：4焊接结构的低温冷脆同题也比较突出。目的障少数 直接承受动我结构的某些连接不宜采用焊接外，焊接可广泛用于工业与民用建筑钢结构和桥 梁结构。 钢结构中一般采用的焊接方法有手工电弧焊、自动成半白动理弧焊和气体保护焊等。 1.手工电弧焊 电氧焊的质量比较可靠，是钢结构最常川的焊接方法。于工电气焊（图3-3》是通电后 在涂悍药的悍条与焊件间产生电弧，由电提供热源，使焊条培化，滴落在焊件上被电弧所 吹成的小凹槽蛴浊中，并与悍件熔化部分结成焊缝，由焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖侪池， 防止空气中的氧、氮等有害气体与熔化的液体金属接触面表成脆性易数的化合物，焊缝质量 随焊工的技术水平而变化，手工电弧焊母条应与御性金属强度相适应，对25钢厚件用E43 系列型焊条，Q345例焊件用0系列型焊条，390钢焊件用55系列型焊条。对不同解种 的钢材连接时，宜用与低强度钢材相适应的焊条。 2。自动成半自动埋弧每
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。被连接构件间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。因此， 钢结构的连接必要符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接（图 3-1）。 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 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。焊缝连接的主要优点：1 构造简单，制造 加工方便；2 不削弱构件截面，节约钢材；3 易于采用自动化操作，保证焊接结构的质量；4 连接的密封性好、结构刚度大。 焊缝连接的主要缺点：1 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；2 焊接残余应力和残余变形对结构的受力有不利影响；3 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；4 焊接结构的低温冷脆问题也比较突出。目前除少数 直接承受动载结构的某些连接不宜采用焊接外，焊接可广泛用于工业与民用建筑钢结构和桥 梁结构。 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和气体保护焊等。 1．手工电弧焊 电弧焊的质量比较可靠，是钢结构最常用的焊接方法。手工电弧焊（图 3-3）是通电后 在涂焊药的焊条与焊件间产生电弧，由电弧提供热源，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。由焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖熔池， 防止空气中的氧、氮等有害气体与熔化的液体金属接触而表成脆性易裂的化合物。焊缝质量 随焊工的技术水平而变化。手工电弧焊焊条应与焊性金属强度相适应，对 Q235 钢焊件用 E43 系列型焊条，Q345 钢焊件用 E50 系列型焊条，Q390 钢焊件用 E55 系列型焊条。对不同钢种 的钢材连接时，宜用与低强度钢材相适应的焊条。 2．自动或半自动埋弧焊
自动或率自动埋殖焊的主要设备自动电焊机，埋弧焊是将光焊丝埋在焊剂层下，通电后， 由电薰的作用使焊统和焊剂熔化。溶化后的焊剂浮在螺化金属表面保护熔化金属，使之不与 外界空气接触，。有时焊剂还可供给焊缝的必要合金元素，以改善焊蛙质量。自动焊的电流大、 热量集中而熔深大，适于厚板的厚接，生产效率高。并且焊质量均匀，塑性好，冲击初性 高。半自动焊障由人工操作进行外，其余过程与白动焊相同，焊辩质量介于自动焊与手工焊 之间。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， 3,气体保护埋 气体保护焊是用挥枪中喷出的情性气体代督焊剂，焊丝可白动送入，如C论气体保护焊 是以2作为保护气体，使被熔化的金属不与空气接触，电元加热集中，棉化深度大，焊接 速度快。厚缝度高，塑性好，02气体保护厚采用高锰、高硅型焊丝，具有较强的抗锈蚀 能力，焊缝不易产生气孔，适用于低碳钢、低合金铜的厚接。气体保护焊既可用手工操作， 也可进行自动焊接。气体保护悍在操作时应采取避风罐施，否则容易出现焊坑，气孔等缺陷。 31.2聊钉连接 柳钉连接的优点是里性和韧性较好，传力可靠。质量易于检查，适用于直接承受动我结 构的连接。但缺点是构造复杂，用钢量多，目前已很少采用。 31.3螺栓连接 螺栓违接分为普通螺栓连接和高强度螺栓违接两大类。 1.普通螺栓连接 普通螺栓连接的优点是施工简单、拆装方便，缺点是用钢量较多。适用于安装连接和需 要经常拆装的结构。普通螺栓又分为A级，B级螺栓和C领螺栓，A缓，B领螺栓称为精制 螺栓，C级螺栓称为加制螺栓， A,B级螺栓一般用5号例和35号钢《用于螺栓时也称88级)制成。A,B两级的区 别只是尺寸不同，其中A级包括d≤2m,且L≤150m的螺栓，B级包括d>2m,且L> 150国的螺栓，d为螺杆直径，L为螺杆长度。A、B级螺栓需要机城加工，尺寸准确，要求 1类孔。栓径和孔径的公称尺寸相同，容许偏差为0.18一0.25间隙。这种爆栓连接传递 劈力的性能较好，燮彩恨小，们制造安装比较复象。价格品贵，目翰在钢结构中较少采用。 C领螺栓一救用235钢（用于螺栓时也称为46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，螺栓孔的直径d0比螺栓杆的直径d大1,5一2.0m。由于 C级螺栓连接的螺栓杆与螺孔之是存在着较大的间限，传逸蹲刀时，连接将会产生较大的剪 切滑移（图32），但C缓螺栓传递拉力的性能仍较好，所以C级螺栓可用于承受拉力的安
自动或半自动埋弧焊的主要设备自动电焊机。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属，使之不与 外界空气接触，有时焊剂还可供给焊缝的必要合金元素，以改善焊缝质量。自动焊的电流大、 热量集中而熔深大，适于厚板的焊接，生产效率高。并且焊缝质量均匀，塑性好，冲击韧性 高。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。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。 3．气体保护焊 气体保护焊是用焊枪中喷出的惰性气体代替焊剂，焊丝可自动送入，如 CO2 气体保护焊 是以 CO2 作为保护气体，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。CO2 气体保护焊采用高锰、高硅型焊丝，具有较强的抗锈蚀 能力，焊缝不易产生气孔，适用于低碳钢、低合金钢的焊接。气体保护焊既可用手工操作， 也可进行自动焊接。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。 3. 1.2 铆钉连接 铆钉连接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接承受动载结 构的连接。但缺点是构造复杂，用钢量多，目前已很少采用。 3. 1.3 螺栓连接 螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两大类。 1. 普通螺栓连接 普通螺栓连接的优点是施工简单、拆装方便，缺点是用钢量较多。适用于安装连接和需 要经常拆装的结构。普通螺栓又分为 A 级、B 级螺栓和 C 级螺栓。A 级、B 级螺栓称为精制 螺栓，C 级螺栓称为粗制螺栓。 A、B 级螺栓一般用 45 号钢和 35 号钢（用于螺栓时也称 8.8 级）制成。A、B 两级的区 别只是尺寸不同，其中 A 级包括 d≤24mm，且 L≤150mm 的螺栓，B 级包括 d＞24mm，且 L＞ 150mm 的螺栓，d 为螺杆直径，L 为螺杆长度。A、B 级螺栓需要机械加工，尺寸准确，要求 Ⅰ类孔，栓径和孔径的公称尺寸相同，容许偏差为 0.18～0.25mm 间隙。这种螺栓连接传递 剪力的性能较好，变形很小，但制造安装比较复杂，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，螺栓孔的直径 d0 比螺栓杆的直径 d 大 1.5～2.0mm。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，传递剪刀时，连接将会产生较大的剪 切滑移（图 3-2），但 C 级螺栓传递拉力的性能仍较好，所以 C 级螺栓可用于承受拉力的安
装连接，以及不重要的抗阿连接或用作安装时的临时因定。 2高强度螺栓连接 高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别是：高强度螺栓除了其材料强度高之外，能 工时还给螺栓杆施加服大的顶拉力，使被连接构件的楼触面之间产生挤压力。因此受剪时有 根大的摩擦力，依靠接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移，以达到传递外力的川的，因而变 形较小（图3-2中3）。普通螺栓扭紧螺相时螺栓产生的预拉力很小。由板面挤压力产生的 摩擦力可以忽略不计。普通螺栓连接受明时是依靠孔壁承压和栓杆抗明来传力。 高强度螺栓抗剪连接分为摩擦型连接和承压型连接，摩擦型连接只利用棱连接构件之间 的摩堰力来传承受外力，以摩擦力被克服作为承载能力的极限状态，承压型莲接允许被连接 构件接触面之间爱生相对滑移，其极限状态和普通螺栓连接相同，以螺栓杆技剪坏和孔壁承 压破坏作为承载能力的极限状态。 摩擦型连接具有连接紧密、阒切变形小，受力良好、可拆换、耐玻劳以及动力荷我作用 下不易松动等优点，目前在桥梁、工业与民用建筑结构中得到广泛应用。承压型连接的承载 能力比摩擦型的高，可节约螺栓和裤材，但剪切变形大，不得用于直接承受动力荷载的结构。 高强度螺栓一殿采用45号钢、40钢和2T1B钢制成，性能等级包括&8级和10,9 级。摩擦连接的螺栓孔的直径0比螺栓杆的直径d大1.5一2.0m。承压型连接的螺栓孔 的直径d0比爆栓杆的直径d大1,0一1.5m
装连接，以及不重要的抗剪连接或用作安装时的临时固定。 2. 高强度螺栓连接 高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别是：高强度螺栓除了其材料强度高之外，施 工时还给螺栓杆施加很大的预拉力，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，以达到传递外力的目的，因而变 形较小（图 3-2 中 3）。普通螺栓扭紧螺帽时螺栓产生的预拉力很小，由板面挤压力产生的 摩擦力可以忽略不计。普通螺栓连接受剪时是依靠孔壁承压和栓杆抗剪来传力。 高强度螺栓抗剪连接分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接只利用被连接构件之间 的摩擦力来传承受外力，以摩擦力被克服作为承载能力的极限状态。承压型连接允许被连接 构件接触面之间发生相对滑移，其极限状态和普通螺栓连接相同，以螺栓杆被剪坏和孔壁承 压破坏作为承载能力的极限状态。 摩擦型连接具有连接紧密、剪切变形小、受力良好、可拆换、耐疲劳以及动力荷载作用 下不易松动等优点，目前在桥梁、工业与民用建筑结构中得到广泛应用。承压型连接的承载 能力比摩擦型的高，可节约螺栓和钢材，但剪切变形大，不得用于直接承受动力荷载的结构。 高强度螺栓一般采用 45 号钢、40B 钢和 20MnTiB 钢制成，性能等级包括 8.8 级和 10.9 级。摩擦型连接的螺栓孔的直径 d0 比螺栓杆的直径 d 大 1.5～2.0mm。承压型连接的螺栓孔 的直径 d0 比螺栓杆的直径 d 大 1.0～1.5mm