钢结构的连接方法.docx

1、钢结构的连接方法钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结

2、构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程

3、度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。四、钢结构特点钢结构的厂房主要是指主要的承重构件是由钢

4、材组成的。包括钢柱子，钢梁，钢结构基础，钢屋架（当然厂房的跨度比较大，基本现在都是钢结构屋架了），钢屋盖，注意钢结构的墙也可以采用砖墙维护。由于我国的钢产量增大，很多都开始采用钢结构厂房了，具体还可以分轻型和重型钢结构厂房。和其他材料的结构相比，钢结构具有如下特点：1钢材的强度高，结构的重量轻钢材的密度虽然比其他建筑材料大，但它的强度很高，同样受力情况下，钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。2钢材的塑性韧性好1钢材的塑性好，结构在一般情况下不会因偶然超载或局部超载而突然断裂。钢材的韧性好，使结构对动荷载的适应性较强。3钢材的材质均匀，可靠性高钢材内部组织均匀、各向同性。钢结构的实际工作性能与

5、所采用的理论计算结果符合程度好，因此，结构的可靠性高。4钢材具有可焊性由于钢材具有可焊性，使钢结构的连接大为简化，适应于制造各种复杂形状的结构。5钢结构制作、安装的工业化程度高钢结构的制作主要是在专业化金属结构厂进行，因而制作简便，精度高。制成的构件运到现场安装，装配化程度高，安装速度快，工期短。6钢结构的密封性好钢材内部组织很致密，当采用焊接连接，甚至采用铆钉或螺栓连接时，都容易做到紧密不渗漏。7钢结构耐热，不耐火当钢材表面温度在1500C以内时，钢材的强度变化很小，因此钢结构适用于热车间。当温度超过1500C时，其强度明显下降。当温度达到500600t时，强度几乎为零。所以，发生火灾时，钢

6、结构的耐火时间较短，会发生突然的坍塌。对有特殊要求的钢结构要采取隔热和耐火措施。8钢材的耐腐蚀性差钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀性介质环境中容易锈蚀，需要定期维护，增加了维护费用。第三节钢结构的连接一、钢结构的连接方法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。钢结构的连接方法，历史上曾用过销钉、螺栓、铆钉和焊缝等连接，其中销钉和铆钉连接已不在新建钢结构上使用，因此以下不再涉及此两种连接。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

7、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

8、是焊接结构容易发生低温冷脆现象，就是这个原因。2（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

9、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

10、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fub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I000Nmm2，屈强比为0.9。钢结构连接中常用螺栓直径d为16、1

11、8、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。螺栓连接分普通螺栓连接和高强螺栓连接两大类。按受力情况又各分为三种：抗剪螺栓连接、杭拉螺栓连接和同时承受剪拉的螺栓连接。普通螺栓连接中常用的是粗制螺栓（C级螺栓）连接。其抗剪连接是依靠螺杆受剪和孔壁承压来承受荷载，如图6-8所示。其抗拉连接则依靠沿螺杆轴向受拉来承受荷载。粗制螺栓的抗剪连接，一般只用于一些不直接承受动力荷载的次要构件如支撑、擦条、墙梁、小桁架等的连接，以及不承受动力荷载的可拆卸结构的连接和临时固定用的连

12、接中。相反，由于螺栓的抗拉性能较好，因而常用于一些使螺栓受拉的工地安装结点连接中。普通螺栓连接中的精制螺栓（A、B级螺栓）连接，因质量较好可用于要求较高的抗剪连接，但由于螺栓加工复杂，安装要求高（孔径与螺杆直径相差无几），价格昂贵，目前常为下面将介绍的高强度螺栓摩擦型连接所替代。高强螺栓承压型连接对螺栓材质、预拉力大小和施工安装等的要求与摩擦型的完全相同，只是它是以摩擦力被克服、结点板件发生相对滑移后孔壁承压和螺栓受剪破坏作为承载能力极限状态，因此它的承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料。但这种连接由于在3摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制。规范规定它只能用于承

13、受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。连接处构件接触面的表面处理要求较摩擦型连接为低，仅要求清除油污及浮锈。承压型连接的工作性能与普通螺栓的完全相同，只是由于螺杆预拉力的作用和高强度钢的应用使连接的性能优于普通螺栓连接。技术：龙门吊钢结构的连接方法及优缺点钢结构是由钢板、型钢等组合连接制成基本构件，如梁、柱、桁架等，运到工地后在通过安装连接组成整体结构，如厂房、桥梁等。连接在钢结构中占重要地位，将直接影响钢结构的制造安装和经济指标以及使用性能。钢结构连接常用焊接、螺栓连接或铆接、销轴连接。螺栓连接又分普通螺栓连接和高强度螺栓连接。普通螺栓连接使用最早,约从18世纪中叶开始，至今仍是安装连接的重

14、要方法。19世纪20年代开始采用铆钉连接。19世纪下半叶又出现了焊缝连接。自本世纪中叶高强度螺栓连接又得到了发展。华中建机经过多年的实验与研究，总结了多种钢结构连接方法，设计符合了安全可靠、节省钢材、构造简单、制造安装安装方便等原则。1、焊接焊接是目前广泛采用的一种联接方法。优点：对几何形体适应性强，用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。缺点：连接刚度大，易引起结构的残余应力和变形,焊缝对低温的敏感性大。2、铆接优点：传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好。特别适用于重型和直接承受动力荷载的结构。缺点：其构造复杂，用钢量大，施工麻烦，噪音

15、大。3、普通螺栓连接优点：装卸便利，设备简单。缺点：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。4、高强螺栓连接优点：连接的韧性和塑性较好，质量检查方便，传力均匀；对动力载荷的结构及低温下工作的结构，连接可靠性好，可拆卸，耐疲劳。缺点：摩擦面处理安装工艺略为复杂，造价略高，且在动力作用下容易松动。45、销轴连接优点：传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载号，不会松动。缺点：制作加工要求高。3-1 钢结构的连接方法及其特点钢结构是由若干构件组合而成的。连接的作用就是通过一定的方式将板材或型钢组合成构件，或将若干个构件组合成整体结构，以保证其共同工作。因此，连接方式及其质量优

16、劣直接影响钢结构的工作性能。钢结构的连接必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。连接接头应有足够的强度，要有适宜于施行连接的足够空间。图3-1钢结构的连接一、钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉连接。 焊接连接：是钢结构最主要的连接方法。焊接连接又可分为对接焊缝和角焊缝。 螺栓连接：可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。 铆钉连接：由于其构造复杂、费钢费工且为热作业，现已很少使用。二、根据连接板的相对位置可分为对接、搭接和盖板拼接。三、特点1.焊接连接优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好

17、，结构刚度大。缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦萌生，就很容易扩展到整个构件截面，低温冷脆问题突出。2.螺栓连接（1）普通螺栓连接 普通螺栓分为A、B、C三级。A级与B级为精制螺栓，螺栓表面光滑，尺寸准确， 比 大0.30.5，对成孔质量要求高。由于精度较高，因而受剪性能较C级螺栓好。但由于制作和安装复杂，价格较高，已很少使用。C级为粗制螺栓，由未经加工的圆钢压制而成，表面粗糙， 比 大1.53。由于栓杆与栓孔间的间隙较大，受剪力作用时，变形较大，工作性能差。但安装方便，且能有效

18、地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。（2）高强度螺栓连接5高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工较简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型高强度螺栓的承载力高于摩擦型，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。（3）铆钉连接19世纪20年代开始使用铆钉连接，铆钉连接的塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，承受动力荷载时的疲劳性能好，特别适用于重型和直接承受动力荷载的结构。但由于其构造复杂，用钢量大，施工麻烦，噪音大，目前已很少采用。铆钉连接的受力性能、构造要求及设计方法原

19、则上与普通螺栓连接相同，不同的是设计参数及设计值取值不同。关键词焊接连接weldedconnection螺栓连接boltedconnection铆钉连接rivetedconnection3-2 焊接方法和焊缝连接型式一、焊接方法焊接方法种类很多，按其工艺过程的特点分为熔焊（包括电弧焊、气焊、电渣焊、铝热焊、激光焊和电子束焊）、压焊（包括锻焊、摩擦焊、电阻焊、超声波焊、扩散焊、高频焊、气压焊、冷压焊、和爆炸焊）及钎焊（火焰钎焊、烙铁钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、盐浴钎焊、炉中钎焊）三大类。用于钢结构连接的焊接方法主要有电弧焊（包括手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊和气体保护焊）及电阻焊。手工电弧焊、 气

20、体保护焊、单丝埋弧自动焊、双丝埋弧自动焊、熔嘴电渣焊、栓钉焊等。（1）手工电弧焊是最常用的一种焊接方法。通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧，所用焊条应与焊件钢材相适应（Q235选用E43型，Q345选用E50型，Q390、Q420选用E55型，）。其设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。但生产效率低，劳动强度大，焊接质量随机性大。（2）埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。由于采用了自动或半自动操作，焊接时的工艺条件稳定，焊缝化学成分均匀，质量好，但对焊缝边缘的装配精度要求较高。（3）二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。

21、（4）熔嘴电渣焊是先打盲孔，然后利用通电焊条底融，从而形成焊缝。（5）栓钉焊一般用于钢梁与压型钢板之间的焊接。一、钢结构的连接方法6钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。（一）、焊缝连接焊缝连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。优点：不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下易于采用自动化作业，生产效率高。缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；

22、焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到整体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。（二）、螺栓连接螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。螺栓连接分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，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。缺点：需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量，且对制造的精度要求较高；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接件常需相互搭接或增设辅助连接板（或角钢），因而构造较繁且多费钢材。（三）、铆钉连接铆钉连接是将一端带有半圆形预制钉头的铆钉，将钉杆烧红后迅速插

23、入连接件的钉孔中，然后用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，以使连接达到紧固。7优点：铆接传力可靠，塑性、韧性均较好，质量易于检查和保证，可用于重型和直接承受动力荷载的结构。缺点：铆接工艺复杂、制造费工费料，且劳动强度高，故已基本被焊接和高强度螺栓连接所取代。二、焊接连接（一）焊接方法钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊以及气体保护焊等。手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接

24、焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或任意形状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。气体保护焊是用惰性气体（或CO2）气体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。（二）、焊缝形式焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为对接、搭接、T形连接和角接等四种形式。这些连接所用的焊缝有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。在具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。8（三）焊缝构

25、造1、对接焊缝对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于承受静、动荷载的构件连接都适用。但由于对接焊缝的质量要求较高，焊件之间施焊间隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。2、角焊缝角焊缝的形式：角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同，可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝、垂直于力作用方向的正面角焊缝与力作用方向斜交的斜向角焊缝以及围焊缝。角焊缝截面形式又分为普通式、平坡式和深熔式。图中hf称为角焊缝的焊脚尺寸。普通式截面焊脚边比例为1：1，近似于等腰直角三角形，其传力线弯折较剧烈，故应力集中严重。对直接承受动力荷载的结构，为使传力平顺，正面角焊缝宜采用两焊角边尺寸比

26、例1：1.5的平坡式（长边顺内力方向），侧面角焊缝宜采用比例为1：1的深熔式。三、螺栓连接（一）普通螺栓连接的构造1、普通螺栓的形式和规格钢结构采用的普通形式为大六角头型，其代号用字母M与公称和直径（mm）表示。工程中常用M18，M20，M22，M24。按国际标准，螺栓统一用螺栓的性能等级来表示，如“4.6级”、“8.8级”等。小数点前数字表示螺栓材料的最低抗拉强度，如“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。小数点后的数字（0.6、0.8）表示螺栓材料的屈强比，即屈服点与最低抗拉强度的比值。9根据螺栓的加工精度，普通螺栓又分为A、B、C三级。A、B级螺栓（精制螺栓）采用8.8级

27、钢材制作，经机床车削加工而成，表面光滑，尺寸准确，且配用类孔（即螺栓孔在装配好的构件上钻成或扩钻成，孔壁光滑，对孔准确）。由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。但制造和安装较费工，成本高，故在钢结构中较少采用。C级螺栓（粗制螺栓）用4.6或4.8级钢制作，加工粗糙，尺寸不够准确，只要求类孔（即螺栓孔在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成。一般孔径比螺栓杆径大12mm）。在传递剪力时，连接变形大，但传递拉力的性能尚好，操作无需特殊设备，成本低。常用于承受拉力的螺栓连接和承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要受剪连接。2、普通螺栓连接的排列螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。排列方式有并列和错列两种排列（如图所示）。并列较简单，错列较紧凑。（二）普通螺栓连接的受力特点1、受剪螺栓连接2、受拉螺栓连接3、拉剪螺栓连接（三）高强度螺栓的受力特点高强度螺栓连接按设计和受力要求可分为摩擦型和承压型两种。摩擦型连接在承受剪切时，以外剪力达到板件间可能发生的最大摩阻力为极限状态；当超过时板件间发生相对滑移，即认为连接已失效而破坏。10承压型连接在受剪时，则允许摩擦力被克服并发生板件间相对滑移，然后外力可以继续增加，并以此后发生的螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。11