第7章鋼結構的連接和節點構造7.1鋼結構對連接的要求及連接方法

設計時，在選用合理的連接方式時，應考慮以下問題：1、連接設計與結構內力分析時的假定相一致；2、連接設計應選擇最不利的荷載工況；3、傳力直接、明確，避免應力集中；4、節點的變形協調；5、避免偏心的影響；6、連接的方式應避免在結構中產生過大的殘余應力；7、利用厚鋼板時，應避免層間撕裂；8、連接的構造簡單，便于施工。鋼結構的連接分類：冶金連接——焊接連接；鉚釘連接機械連接——普通螺栓

螺栓連接高強度螺栓焊接連接20世紀20年代發展起來的，是現代鋼結構最主要的連接方式。優點：構造簡單，加工方便，節省鋼材。而且能實現自動化操作，生產效率較高。缺點：焊縫質量易受材料操作的影響，因此對鋼材材質要求較高（主要是含碳量），焊接時構件內有殘余應力和殘余變形，且宜產生裂縫，給疲勞破壞帶來隱患。所以，對直接承受動力荷載的結構不宜采用。鉚釘連接優點：傳力可靠，連接的韌性和塑性較好，質量易于檢查。缺點：用鋼量大、施工較復雜。在土木工程中很少采用，主要用在飛機制造業。普通螺栓按性能等級分：3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8級。含義：以“4.6”為例：按制作精度分：A、B級和C級。1、A、B級——精制螺栓，栓桿由車床加工而成，表面光滑，尺寸準確，要求螺栓孔為I類孔，允許偏差為0.18～0.25mm。2、C級——粗制螺栓，要求螺栓孔為II類孔，允許偏差為1.5～2.0mm。應用范圍：承受拉力的安裝連接；可拆卸結構的連接；安裝時構件的臨時固定。

高強度螺栓按性能等級分：8.8級、10.9級、12.9級從外形上分：1、大六角頭螺栓(見圖1）：連接副：一個螺栓、一個螺母、二個墊圈。有8.8級、10.9級。2、扭剪型螺栓（見圖2）：連接副：一個螺栓、一個螺母、一個墊圈。有8.8級、10.9級。按受力狀況分：1、摩擦型連接：預拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產生很大的摩擦力，外力通過摩擦力來傳遞。板件之間不允許產生滑移。2、承壓型連接：板件之間允許產生滑移。

7.2焊接連連接的的特性性一、焊接方方法電弧焊焊電阻焊焊氣體保保護焊焊1.手工電電弧焊焊A、焊條的的選擇擇：焊條應應與焊焊件鋼鋼材相相適應應。原理：：利用用電弧弧產生生熱量量熔化焊焊條和和母材材形成焊縫縫。

焊機導線熔池焊條焊鉗保護氣體焊件電弧Q390、Q420鋼選擇擇E55型焊條條(E5500--5518)Q345鋼選擇擇E50型焊條條(E5000--5048)不同鋼鋼種的的鋼材材焊接接，宜宜采用用與低低強度度鋼材材相適適應的的焊條條。缺點：：質量量波動動大，，要求求焊工工等級級高，，勞動動強度度大，，效率率低。。優點：：方便便，特特別在在高空空和野野外作作業，，小型型焊接接；Q235鋼選擇擇E43型焊條條（E4300--E4328)B、優、、缺點點2.埋弧焊焊（自自動或或半自自動））、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動焊A、焊絲的的選擇擇應與與焊件件等強強度。。B、優、缺缺點：：優點：：自動動化程程度高高，焊焊接速速度快快，勞勞動強強度低低，焊焊接質質量好好。缺點：：設備備投資資大，，施工工位置置受限限等。。送絲器機器Q235的焊件件——H08、H08A焊絲Q345的焊件件——H08A、H08MnA、H10Mn2Q345的焊件件——H08MnA、H10Mn2自動焊焊的焊焊縫質質量均均勻，，塑性性好，，沖擊擊韌性性高，，抗腐腐蝕性性強。。半自自動焊焊除人人工操操作前前進外外，其其余與與自動動焊相相同。。適用于于焊接接受力力構件件，如如：焊焊接截截面中中腹板板與翼翼緣的的連接接等。。3.氣體保保護焊焊優、缺缺點：：優點：：焊接接速度度快，，焊接接質量量好。。缺點：：施工工條件件受限限制等等。4、電阻阻焊利用電電流通通過焊焊件接接觸點點表面面產生生的熱熱量來來熔化化金屬屬，再再通過過壓力力使其其焊合合。冷彎薄薄壁型型鋼（厚度度低于于3.5mm）的焊接接；板板疊厚厚度不不超過過12mm的焊接接。二、焊焊縫連連接的的優缺缺點優點：（1）不需需要在在鋼材材上打打孔鉆鉆眼，，既省省工省省時，，又不不使材材料的的截面面積受受到減減弱（2）任何何形狀狀的構構件都都可直直接連連接，，一般般不需需要輔輔助零零件，，使連連接構構造簡簡單，，傳力力路線線短，，適應應面廣廣；（3）焊接接連接接的氣氣密性性和水水密性性都較較好，，結構構剛性性也較較大，，結構構的整整體性性較好好。缺點：（1）由于于高溫溫作用用在焊焊縫附附近形形成熱熱影響響區材材質變變脆；；（2）焊接接的殘殘余應應力會會使結結構發發生脆脆性破破壞和和降低低壓桿桿穩定定的臨臨界荷荷載，，同時時殘余余變形形還會會使構構件尺尺寸和和形狀狀發生生變化化；（3）焊接接結構構具有有連續續性，，局部部裂縫縫一經經發生生便容容易擴擴展到到整體體。三、焊焊縫缺缺陷及及焊縫縫質量量檢查查1.焊縫缺缺陷2.焊縫質質量檢檢查外觀檢檢查：：檢查外外觀缺缺陷和和幾何何尺寸寸；內部無無損檢檢驗：：檢驗內內部缺缺陷。。內部檢檢驗主主要采采用超聲波，有時時還用用磁粉檢驗熒光檢檢驗等等輔助助檢驗驗方法。還還可以以采用用X射線或γ射線透透照或或拍片片。《鋼結構構工程程施工工及驗驗收規規范》規定：：焊縫按按其檢檢驗方方法和和質量量要求求分為為一級級、二二級和和三級級。三級焊焊縫只只要求求對全全部焊焊縫作作外觀觀檢查查且符符合三級質質量標標準；；一、二二級焊焊縫除除外觀觀檢查查外，，尚要要求一一定數數量的的超聲聲波檢檢驗并并符合合相應應級別別的質質量標標準。。《鋼結構構設計計規范范》（GB50017--2003）中，對對焊縫縫質量量等級級的選選用有有如下下規定定：(1)需要進進行疲疲勞計計算的的構件件中，，垂直直于作作用力力方向向的橫橫向對對接焊焊縫受受拉時時應為為一級級，受受壓時時應為為二級級。3.焊縫質質量等等級及及選用用(2)在不需需要進進行疲疲勞計計算的的構件件中，，凡要要求與與母材材等強強的受受拉對對接焊焊縫應應不低低于二二級；；受壓壓時宜宜為二二級。。（３））重級級工作作制和和起重重量ＱＱ＞＞５００ｔ的的中級級工作作制吊吊車梁梁的腹腹板與與上翼翼緣板板之間間以及及吊車車桁架架上弦弦桿與與節點點板之之間的的Ｔ形形接頭頭焊透透的對對接與與角接接組合合焊縫縫，不不應低低于二二級。。（４））角焊焊縫質質量等等級一一般為為三級級，直直接承承受動動力荷荷載且且需要要驗算算疲勞勞和起起重量量Ｑ＞＞５００ｔ的的中級級工作作制吊吊車梁梁的角角焊縫縫的外外觀質質量應應符合合二級級。注：一、二級焊焊縫用于等強連連接，其焊焊縫的拉、、壓、彎時時與母材相相等，不必必計算焊縫縫的強度。。三級焊縫一般只能達達到母材強強度的85%，應進行驗驗算。若為高空施焊，焊縫強度度設計值應應乘折減系系數0.9。1.焊接連接形形式搭接角部連接對接T型連接四、焊縫連連接型式及及焊縫型式式2.焊縫形式（1）對接焊縫縫正對接焊縫（2）角焊縫T型對接焊縫斜對接焊縫對接焊縫角焊縫3.焊縫位置4.焊縫代號焊縫代號由由引出線、、圖形符號號和輔助符符號三部分分組成。引引出線由橫橫線和帶箭箭頭的斜線線組成。1、對接焊縫縫的坡口形形式:一、對接焊焊縫的構造造要求對接焊縫的的焊件常做做坡口，坡坡口形式與與板厚和施工工條件有關。t--焊件厚度(1)當:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)時可不做坡坡口,采用直邊縫縫;(2)t=7~20mm時，宜采用用單邊V形和雙邊V形坡口;(3)t>20mm時，宜采用用U形、K形、、X形坡坡口口。。7.3對接接焊焊縫縫的的構構造造和和計計算算C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）2、不不同同板板厚厚與與板板寬寬的的對對接接：：當板板件件厚厚度度或或寬寬度度在在一一側側相相差差大大于于4mm時，，應應做做坡坡度度不不大大于于1:2.5(靜載載)或1:4(動載載)的斜斜角角，，以以平平緩緩過過度度，，減減小小應應力力集集中中。。若板板厚厚相相差差不不大大于于4mm，則可可不不做做斜斜坡坡。。≤1:2.5≤1:2.53、加加引引弧弧板板對接接焊焊縫縫的的起起點點和和終終點點，，常常因因不不能能熔熔透透而而出出現現凹凹形形的的焊焊口口，，受受力力后后易易出出現現裂裂縫縫及及應應力力集集中中。。為為消消除除這這種種不不利利情情況況，，施施焊焊時時常常將將焊焊縫縫兩兩端端施施焊焊至至引引弧弧板板上上，，然然后后再再將將多多余余的的部部分分割割掉掉，，并并用用砂砂輪輪將將表表面面磨磨平平。。在在工工廠廠焊焊接接時時可可采采用用引引弧弧板板，，在在工工地地焊焊接接時時，，除除了了受受動動力力荷荷載載的的結結構構外外，，一般般不不用用引引弧弧板板，，而而是是計計算算時時扣扣除除焊焊縫縫兩兩端端各各t（連接接件件較較小小厚厚度度））長長度度。。4、T形連連接接5、鋼板板拼接接焊縫縫對接焊焊縫分分為：：焊透和部分焊焊透（（自學學）兩種；；對于靜靜載作作用下下的一一級和和二級級對接接焊縫縫其強強度可可視為為與母母材相相同，，不與與計算算。三級焊焊縫需需進行行計算算；對接焊焊縫可可視作作焊件件的一一部分分，故故其計計算方方法與與構件件強度度計算算相同同。計算時時對焊焊縫截截面的的應力力進行行分析析，應應力為為彈性性階段段。二、對對接焊焊縫的的計算算NNt1、軸心力力作用用下的的對接接焊縫縫計算算式中：：N—軸心拉拉力或或壓力力；t—板件較較小厚厚度；；ftw、fcw—對接焊焊縫的的抗拉拉和抗抗壓強強度設設計值值。NNlwtA當不滿滿足上上式時時，可可采用用斜對對接焊焊縫連連接如如圖B。另:當tanθ≤1.5時,不用驗驗算!NNtBθNsinθNcosθlw2、M、V共同作作用下下的對對接焊焊縫計計算因焊縫縫截面面為矩矩形，，M、V共同作作用下下應力力圖為為：故其強強度計計算公公式為為：（1）板件件間對對接連連接AστlwtMVlwt（2）工字形形截面面梁對對接連連接計計算MVA、對于焊焊縫的的σmax和