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1、第第 三三 章章 ( (上上) )第三章 钢结构的连接(Steel Connection)3-1 钢结构的连接 (Introduction of steel connections)3-2 对接焊缝的构造和计算(Constructional details and calculation of butt weld)3-3 角焊缝的构造和计算(Constructional details and calculation of fillet weld）3-4 焊接残余应力和焊接变形 (welding residual stress and deformation)3-5 普通螺栓的构造和计算(Co
2、ndtruction details and calclation of plain bolts)3-6 高强度螺栓连接的构造和计算(Condtruction details and calclation of high strength bolt connection)3-7 轻钢结构紧固件连接的构造和计算(fastener connections of light weight steel constrction) 学习要点1.了解钢结构连接的种类及各自的特点(types and characteristics of steel structure connections)；2.了解焊接连
3、接的工作性能，掌握焊接连接的计算方法及构造要求；(mechanical behaviors , calculating methods and constructional requirements of bolted connections)3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响；(initiation of welding stress and deformation,the influence on mechanical behaviors of steel structures)4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构造要求。(mechanical beha
4、viors,calculating methods and constructional requirements of bolted connections)3.1 钢结构的连接(steel connections ) 钢结构(steel structure)由钢板钢板(steel plate)(steel plate)或各类型钢型钢(steel (steel section)section)通过必要的连接(connection)组成构件（如梁(beam)、柱(column)、桁架(truss)等），再通过一定的安装连接(installation and erection)而形成的整体结构物
5、。连接的重要性(the importance of connection)：是钢结构的细部(detail)，易引起应力集中(stress concentration)或局部应力(local stress)；对节点连接(connection)的细部构造(constructural details)认识相对粗糙；构造设计不恰当，易引起事故。连接恰如人体的关节(knuckle)。钢结构连接的分类(classification)：按制作与加工的地点分(loaction,manufactured and machined)：工厂连接和工地连接(in factory and on site)；按采用的材料
6、技术分：销钉(pin bolt)(pin bolt)、铆钉(rivett)、螺栓(bolt)、焊接(weld)及紧固件连接(fastener)。钢结构连接的设计原则(principles of design)：安全可靠(safe and reliability)、传力明确(clear load tranfer path)、构造简单(simple constructional details)、制作方便(convenient to be manufactured)和节约钢材(steel saving)。3.1.1 焊缝连接 (welded connection) 优点(Advantages)1.
7、 焊缝连接的特点(characteristics)构造简单，连接方便； 用料经济，不削弱截面； 加工方便，可实现自动化操作； 密闭性好，连接刚度大。缺点(Disadvantages）“热影响区”材质（金相组织）变脆； 焊接应力和焊接变形降低承载力； 对裂纹敏感，局部裂纹易扩展到整体，尤其动载和冷脆 ； 易存在各种缺陷。2. 常用的焊缝方法(welding method)（1）手工电弧焊(elatric-arc welding)A、焊条(electrode)的选择：焊条应与焊件(weldment)钢材相适应。原理：利用电弧(electric arc)产生 热量熔化焊条和母材(mother met
8、al)形成焊缝。 焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500-5518)Q345钢选择E50型焊条(E5000-5048)B、焊条的表示方法：E焊条(Electrode) 第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) (minimum tensile strength) 第3、4适用焊接位置、电流(electric current)及药皮(coating) 的类型。 不同钢种(steel grade)的钢材焊接，宜采用与低强度钢材 (low strength steel)相适应的焊条。缺点：质量波动大(great fluctuation o
9、f quality) ，要求焊工(welder)等级高，劳动强度大，效率低(labourious and inefficient)。 优点：方便(convenient)，特别在高空(connected high above the groud)和野外作业，小型焊接(minitype weld)；Q235钢选择E43型焊条(electrode) （E4300-E4328)C、优、缺点(2) 埋弧焊（自动或半自动）(automatic and semiautomatic hidden arc welding)、 、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣 焊件埋弧自动焊A、焊丝(welding wire)的
10、选择应与焊件(mother steel)等强度。 B、优、缺点：优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 送 丝 器机 器(3) 气体保护焊(gas shielded welding)优、缺点：优点(merits)：焊接速度快，焊接 质量好(Fast welded connection and high qualify welding)。缺点(demerit)：施工条件受限制等(restricted operation condition)。(4) 电阻焊 (eletric resistance welding)点焊设备 (spot weldi
11、ng equipments)3.焊接连接形式和焊缝形式 (types of welded joints and welded seam )（1）焊接连接形式(the format of welded joint)对接(butted joint)搭接(lap joint)T形连接 (Tee joint)角部连接 (coner joint)（2）焊缝形式(welded seam types)常用受力焊缝(stressed weld)： 对接焊缝(butt weld)正对接焊缝角焊缝(fillet weld)T型对接焊缝斜对接焊缝正面角焊缝 (front fillet weld)侧面角焊缝 (sid
12、e fillet weld)塞焊缝和槽焊缝(slot)、点焊缝(plug)和封底焊缝(sealing weld)（不是主要的传力连接，作为辅助连接焊缝）其他次要焊缝(constructional weld) ：焊缝沿长度方向的布置：连续角焊缝(continuous fillet weld)，间断角焊缝（用于受力很小的次要构件）焊缝施焊位置(welding position) 平焊(downhand welding)、横焊(horizontal welding)、立 焊(vertical welding)和仰焊(overhand welding)（焊条运 行与焊缝的相对位置）4.焊缝缺陷(def
13、ects)及焊缝 质量检查(quality inspection) （1）焊缝缺陷(defects)（2）焊缝质量检验(quality inspection) 外观检查(observational check)：检查外观缺陷和几何尺寸(macroscopic irregularity and geometrical dimension)；内部无损检验(non-destructive)：检验内部缺陷(internal defect)。内部检验主要采用超声 波(ultrasonic wave)，有时还用磁粉检验 (magnetic powder test)荧光检验(fluoroscopic ins
14、pection)等辅助检验方法。还可以采用X射线或射线透照或拍片。钢结构工程施工及验收规范规定：焊缝按其检验方法和质量要求(quality requirements)分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查(appearance test)且符合三级质量标准；一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准(quality standard)。钢结构设计规范（GB50017-2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定： 需要进行疲劳(fatigue)计算的构件中，垂直于(vertical)作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 （
15、3）焊缝质量等级(quality grades of welding)的规定在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材(base material)等强的受拉对接焊缝(butt weld)应不低于二级；受压时宜为二级。 重级工作制(heavy-duty)和起重量 的中级工作制吊车梁(middle-duty crane beam)的腹板(web plate)与上翼缘板(top flange plate)之间以及吊车桁架(crane truss)上弦杆(up cord member)与节点板(gusset plate)之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。 角焊缝(fillet we
16、ld)质量等级一般为三级，直接承受动力荷载(dynamic load)且需要验算疲劳(fatigue)和起重量的中级工作制吊车梁(middle-duty crane beam)的角焊缝的外观质量应符合二级。2. 螺栓连接(bolting connection)优点(merit)：连接刚度(stiffness)大，传力可靠(load tranfer reliable)； 分为：普通螺栓连接(plain bolted connection)高强度螺栓连接(high strength bolted connecion)1. 铆钉连接(rivet connection)N缺点(disadvantage)：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差， 施工速度慢。3.1.2 铆钉和螺栓连接(rivet connection and bolted connection) 1.普通螺栓(plain bolt
