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1、第第8章章 钢结构的连接钢结构的连接 主要内容主要内容 连接方式和特点连接方式和特点 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 普通螺栓的构造和计算普通螺栓的构造和计算 高强度螺栓的构造和计算高强度螺栓的构造和计算 钢结构连接的基本方式钢结构连接的基本方式 铆钉连接铆钉连接 螺栓连接螺栓连接 焊缝连接焊缝连接 钢结构连接方式分类钢结构连接方式分类 1.焊接连接焊接连接 （冶金式）（冶金式） 使金属高温融化后形成整体使金属高温融化后形成整体 采用焊接材料：采用焊接材料： 电弧焊、气焊、电渣焊电弧焊、气焊、电渣焊 不采用焊接材料：不采用焊接材料： 电阻焊电阻焊
2、 2.紧固件连接紧固件连接 （机械式）（机械式） 3.其他其他 （化学式）（化学式） 螺栓：螺栓： 普通螺栓：精制螺栓普通螺栓：精制螺栓(A(A、B B级级) ) 粗制螺栓粗制螺栓(C(C级级) ) 高强度螺栓：高强度螺栓： 铆钉：铆钉： 钉连接：钉连接： ( (射钉、自攻螺钉、焊钉射钉、自攻螺钉、焊钉) ) 强力胶：直接粘合零件强力胶：直接粘合零件 化学浆锚螺栓：用于钢构件与混凝土构件的连接化学浆锚螺栓：用于钢构件与混凝土构件的连接 各种连接方式的对比各种连接方式的对比 连接方法 优 点 缺 点 焊 接 对焊件几何形体适应性强，构造简单 ，省材省工，工效高，连接连续性强, 可达到气密和水密要
3、求，节点刚度大 对材质要求高，焊接程序严格，质量检验 工作量大,要求高;存在有焊接缺陷的可能 ，产生焊接应力和焊接变形，导致材料脆 化，对构件的疲劳强度和稳定性产生影响; 一旦开裂则裂缝开展较快,对焊工技术等级 要求较高 铆 接 传力可靠，韧性和塑性好，质量易于 检查，抗动力性能好 费钢、费工，开孔对构件截面有一定削弱 普通螺栓 连 接 装拆便利，设备简单 粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工和安装 难度较大，开孔对构件截面有一定削弱 高强螺栓 连 接 加工方便，可拆换，能承受动力荷载 ，耐疲劳，塑性、韧性好 摩擦面处理及安装工艺略为复杂，造价略 高，对构件截面削弱相对较小，质量检验 要求高 射钉、
4、自攻 螺栓连接 灵活，安装方便，构件无须预先处理 ，适用于轻钢、薄板结构 不能承受较大集中力 焊接的特点焊接的特点 材质易变脆材质易变脆 产生残余应力、残余变形、焊接缺陷产生残余应力、残余变形、焊接缺陷 对钢结构疲劳、稳定有不利影响对钢结构疲劳、稳定有不利影响 较多地依赖焊工的技能水平较多地依赖焊工的技能水平 缺点缺点 现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛 优点优点 构造简单构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件 省工省料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面 施
5、工快速施工快速 可自动化操作可自动化操作 连接的密闭性好，刚度大，整体性好连接的密闭性好，刚度大，整体性好 螺栓连接的特点螺栓连接的特点 工厂构件焊接、工地节点螺栓连接工厂构件焊接、工地节点螺栓连接 钢结构发展方向钢结构发展方向 优点优点 施工简单，装拆方便，对安装工的要求高施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 摩擦型高强度螺栓连接动力性能好摩擦型高强度螺栓连接动力性能好 耐疲劳，易阻止裂纹扩展耐疲劳，易阻止裂纹扩展 缺点缺点 费料、开孔截面削弱费料、开孔截面削弱 螺栓孔加工精度要求螺栓孔加工精度要求高高 传统铆钉的连接特点传统铆钉的连接特点 优点优点 塑性、韧性好，动力性能塑性、韧性好，动力
6、性能好好 缺点缺点 费料、加热铆合过程极其费工费料、加热铆合过程极其费工 目前承重钢结构连接中已很少应用目前承重钢结构连接中已很少应用 栓栓（焊）（焊）钉连接的特点钉连接的特点 栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉将钢板与混凝土板连接起来 栓钉承受剪力栓钉承受剪力 射钉、自攻螺钉、新型铆钉射钉、自攻螺钉、新型铆钉 射射 钉钉 枪枪 用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接 可采用射枪、铆枪等专用工具安装可采用射枪、铆枪等专用工具安装 常用焊接方法常用焊接方法 1. 电弧焊电弧焊 2. 气体保护焊气体保护焊 3. 电渣焊电渣焊 4. 气焊气
7、焊 5. 电阻焊电阻焊 （1）手工电弧焊手工电弧焊 （2）自动埋弧焊）自动埋弧焊 （3）半自动埋弧焊）半自动埋弧焊 各种连接方式的对比各种连接方式的对比 电弧焊电弧焊 气焊气焊 电阻焊电阻焊 电渣焊电渣焊 利用通电后焊接材料（焊条或焊丝）和焊件之间产生电弧，熔化焊接利用通电后焊接材料（焊条或焊丝）和焊件之间产生电弧，熔化焊接 材料形成焊缝常用焊接方法材料形成焊缝常用焊接方法 手工电弧焊：手工电弧焊： Q235E43系列，系列， Q345E50系列系列Q390E55系列系列 不同钢种连接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条不同钢种连接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条 质量不易保证，用于现场焊质量
8、不易保证，用于现场焊 自动（半自动）埋弧焊：自动（半自动）埋弧焊： Q235H08、H08A、H08MnA焊丝，焊丝， Q345、Q390 H08A、H08E、H10Mn2 质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊 利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝用于薄钢板利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝用于薄钢板 和小型结构焊接和小型结构焊接 利用电流通过待连接焊件的表面产生的热量融化金属、通过压力使之利用电流通过待连接焊件的表面产生的热量融化金属、通过压力使之 熔合用于厚度不超过熔合用于厚度不超过12mm钢板和薄壁型钢焊接
9、钢板和薄壁型钢焊接 利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成 连接连接 气体保护焊气体保护焊 采用采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝气体（代替焊剂）、焊丝，电弧使焊丝熔化形成焊缝电弧使焊丝熔化形成焊缝 CO2气体保护被焊金属与空气接触气体保护被焊金属与空气接触 手工手工电弧焊电弧焊 采用涂有焊药的焊条采用涂有焊药的焊条 通电后，焊条与焊件之间产生电弧通电后，焊条与焊件之间产生电弧 高热量使焊条熔化而形成焊缝高热量使焊条熔化而形成焊缝 设备简单，适应性强设备简单，适应性强 ，应用最广泛应用最广泛 质量波动大，生产率质量
10、波动大，生产率 低，劳动强度大低，劳动强度大 导线导线 自动、半自动埋弧焊自动、半自动埋弧焊 采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下 通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成焊缝通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成焊缝 熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金属面上熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金属面上 半半 自自 动动 埋埋 弧弧 焊焊 焊缝质量好，生产效率高焊缝质量好，生产效率高 需专用焊接设备，成本高需专用焊接设备，成本高 全全 自自 动动 埋埋 弧弧 焊焊 气体保护焊气体保护焊 焊接速度快，熔化深度大焊接速度快，熔化深度大 可手工焊，也可自动化操作可手工焊，也可自动化操作 目前工厂很常用的焊
11、接方法目前工厂很常用的焊接方法 室外施焊要有避风措施，防室外施焊要有避风措施，防 止气孔、焊坑缺陷止气孔、焊坑缺陷 采用采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝气体（代替焊剂）、焊丝 电弧使焊丝熔化形成焊缝电弧使焊丝熔化形成焊缝 CO2气体保护被焊金属与空气接触气体保护被焊金属与空气接触 焊丝焊丝 电渣焊电渣焊 非消耗非消耗 熔嘴式熔嘴式 采用管状焊条采用管状焊条(熔嘴熔嘴), 焊丝从管内进入焊丝从管内进入 电流通过熔渣产生的电流通过熔渣产生的 电阻热，熔化焊件和电阻热，熔化焊件和 焊丝，形成焊缝焊丝，形成焊缝 有消耗和非消耗熔嘴有消耗和非消耗熔嘴 式电渣焊之分式电渣焊之分 消耗熔嘴式消耗熔嘴式 电渣
12、焊电渣焊（续）（续） 电渣焊常用于高层建筑等箱形柱内部的横隔板焊接电渣焊常用于高层建筑等箱形柱内部的横隔板焊接 气焊气焊 采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条 适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂家备用此焊接设备适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂家备用此焊接设备 电阻焊电阻焊 不采用焊接材料不采用焊接材料 电流通过焊件表面电流通过焊件表面 的电阻，产生热量的电阻，产生热量 熔化金属，再加压熔化金属，再加压 力而焊合力而焊合 适宜板厚不大于适宜板厚不大于12 mm的焊接的焊接 冷弯薄壁型钢连接冷弯薄壁型钢连接 常采用此焊接方法常采用此焊接方法 焊接方式焊接方式 根据
13、焊件相对位置根据焊件相对位置 根据焊缝构造根据焊缝构造 根据焊缝连续性根据焊缝连续性 根据施焊位置根据施焊位置 平接平接 搭接搭接 顶接顶接 对接焊缝（直缝和斜缝）对接焊缝（直缝和斜缝） 角焊缝（侧缝和端缝）角焊缝（侧缝和端缝） 组合形式组合形式 连续焊连续焊 间断焊间断焊 俯焊俯焊 立焊立焊 横焊横焊 仰焊仰焊 平接平接（对接焊缝（对接焊缝 ） 搭接搭接（角焊缝）（角焊缝） 顶接顶接 （T T型连接）型连接） 对接对接 焊缝焊缝 角焊缝角焊缝 角接角接 对接焊缝对接焊缝 角焊缝角焊缝 焊缝构造形式及其特点焊缝构造形式及其特点 对接焊缝对接焊缝 直焊缝直焊缝 斜焊缝斜焊缝 用料经济，传力平稳，
14、动力性能好用料经济，传力平稳，动力性能好 较厚的板需开剖口，费工较厚的板需开剖口，费工 施工简便施工简便 传力不均，应力集中严重，搭接时费料传力不均，应力集中严重，搭接时费料 角焊缝角焊缝 侧焊缝侧焊缝（与力平行）（与力平行） 端焊缝端焊缝（与力垂直）（与力垂直） 角焊缝施焊方式角焊缝施焊方式 间断焊缝间断焊缝 连续焊缝连续焊缝 不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接 施焊施焊方位方位 俯焊俯焊 横焊横焊 立焊立焊 仰焊仰焊 质量好质量好 质量一般质量一般 质量差质量差 焊缝焊缝缺陷缺陷 热裂纹热裂纹 冷裂纹冷裂纹 气孔气孔 烧烧 穿穿 夹夹 渣渣 根部未焊透根部未焊透 边缘未熔合边缘未熔合
15、 焊缝层间未熔合焊缝层间未熔合 咬咬 边边 焊瘤焊瘤 焊缝质量检验焊缝质量检验 检检 验验 标标 准准 三三 级级 肉眼外观检查肉眼外观检查 二级二级 肉眼外观检查肉眼外观检查 超声波超声波 一级一级 肉眼外观检查肉眼外观检查 超声波超声波 X X射线射线 用于一般连接用于一般连接 用于有较大拉应力的较重要连接用于有较大拉应力的较重要连接 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接用于抗动力、疲劳荷载的重要连接 超声波超声波 检测设备检测设备 对接焊缝对接焊缝构造处理构造处理剖口型式剖口型式 直边缝直边缝 单边单边V形缝形缝 双边双边V形缝形缝 板厚板厚 t 20 mm 对接焊缝对接焊缝构造处理构造处理平缓过渡平缓过渡 不同宽度不同宽度 不同厚度不同厚度 可不设斜坡可不设斜坡 引弧板引弧板 对接焊缝对接焊缝强度验算方法强度验算方法 焊缝截面焊缝截面 1.1. 采用引弧板时，焊缝全长有效采用引弧板时，焊缝全长有效 2. 2. 未采用引弧板时，计算焊缝长度未采用引弧板时，计算焊缝长度= =焊缝长度焊缝长度2 2t t 焊缝质量等级与检验方法焊缝质量等级与检验方法 1. 1. 焊缝质量等级分三级：根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以焊缝质量等级分三级：根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以 及应力状态等及应力状态等
