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第四章 起重运输机金属结构的连接 起重运输机金属结构一般由若干杆件组成，杆件由钢板和型钢等构成，各杆件之间以及组成杆件的各钢板和型钢之间都必须用某种方式加以连接，使各组成部分形成整体而共同工作。经验证明，起重机金属结构的不少事故是发生在连接处，而连接处的加固比构件的加固更为困难，因此连接是金属结构的重要环节，必须对金属结构连接设计给予足够的重视。 起重运输机金属结构常用的连接方法有：铆接、焊接、螺栓连接和销轴连接等，其中焊接是目前起重机金属结构的主要连接方法。由于铆接具有工艺复杂、费工费料、削弱杆件的截面等缺点，随着焊接技术的不断发展和完善，在起重机金属结构中焊接已逐渐取代了铆接。因此，本章不再介绍铆接的构造和计算。 第一节 焊接连接 焊接是20世纪初发展起来的新技术。焊接具有省工省料、不削弱杆件截面，易于采用自动化作业，并可用于复杂形状构件的连接等优点，焊接的缺点是质量检验费事、连接的刚度大，在内应力影响下容易引起结构的残余变形。焊接构件的厚度：对于碳素钢一般不超过40mm；对于低合金钢一般不超过30mm。 现代起重机金属结构所采用的焊接主要是电焊和气焊两类。电焊分为电弧焊、电阻焊（焊薄钢板）和电渣焊（焊厚度和截面较大的构件），其中以电弧焊应用最广。气焊主要用于焊薄钢板。 一、焊接接头的型式 连接两块板件的焊接接头主要有三种型式，即对接、搭接和顶接（T字形接头和角接头统称顶接），如图4-1。传递轴力的构件通常用对接接头或搭接接头；主要承受弯曲的组合箱形截面构件通常用顶接。 在接头设计时应避免焊缝立体交叉和在一处焊缝大量集中，同时焊缝应尽可能对称于构件的重心布置，尽量采用较小的焊缝尺寸。 图4-1 焊接接头型式 (a) 对接；(b) 搭接；(c) T字形接头；(d) 角接头。 二、焊缝的种类及构造 起重机金属结构中主要采用对接焊缝和角焊缝两种，槽焊缝和电焊铆钉极少用。对接焊缝在对接、顶接中都有应用，其特点是板边要刨削加工成各种形状的坡口。角焊缝不需开坡口且不要求刨削板件，气割或剪切后即可施焊，故加工较简单；用于搭接接头时，则不要求尺寸很精确而便于安装。 在施工图上要用焊缝代号标记焊缝的种类和尺寸。焊缝代号主要包括指引线、图形符号和辅助符号三部分。有关焊缝代号问题可参看国标GB324-88、GB12212-90。 （一）对接焊缝 对接焊缝焊接在同一平面内两块钢板对齐的边缘。施焊时两板边缘之间应保持等宽的间隙，且板边应加工成一定形状的坡口。常用坡口形式参看图4-2所示四种。 图4-2 对接焊缝常用坡口型式及标注方法 图中符号：p-钝边高度；(-坡口角度；b-根部间隙；R-根部半径。 用手工焊时，若板厚( 8mm，可制成不开坡口的直边焊而间隙b = 0.3( ；若( = 8～25mm，则用V形坡口其夹角( = 60(；若( 25mm，可用双面开坡口的X形焊缝，或用单面开坡口斜度较陡的U形焊缝。用埋弧自动焊时,由于加热强烈而熔深大，板边加工要求与手工焊略有不同。若板厚( ( 16mm，且从两面施焊时一般可不开坡口。板厚较大时则需开坡口，但坡口的斜度比手工焊时略大。关于坡口的形状尺寸参看国际GB985-88和GB986-88。 对接焊缝的厚度一般不小于所连接板件中较薄的板厚，这样可保证对接焊缝的强度不低于基材。对接焊缝一般应采用双面施焊，即从一面施焊后，翻过来再焊另一面。双面施焊的焊缝截面积较单面焊时小得多，焊后的凸凹变形也易控制。不得已时也可单面施焊，但需保证焊缝根部完全焊透。不同宽度或厚度（相差4mm以上）的构件对接时，为使传力平顺，减少应力集中，应将较宽或较厚板从一侧或二侧加工成≤1:4的过渡斜度（图4-3）。 图4-3 不同宽度或厚度的构件对接 (a)不同宽度；（b）不同厚度。 （二）角焊缝 角焊缝连接不在同一平面内的两块钢板，并在相交处施焊（图4-4）。当角焊缝夹角为90(时，称为直角角焊缝，即一般所指的角焊缝。夹角大于120(或小于60(的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝，钢管结构除外。角焊缝的截面形式有凸形和凹形两种。用手工焊时，由于熔深小，角焊缝的表面常做成凸形或接近直线形。用埋弧自动焊时则熔深较大，角焊缝的表面可以做成凹形，或接近直线形。凹形焊缝传力时应力集中小。 图4-4 角焊缝的型式 (a) 手工焊；(b) 自动焊 角焊缝中的实际应力情况非常复杂，计算时通常把角焊缝的截面视为等腰直角三角形（图4-5），其直角边的长度称为角焊缝的焊脚尺寸，用hf表示。直角三角形斜边上的高称为角焊缝的计算厚度或有效厚度，用he表示，he = hf sin 45( = 0.7hf，这是手工焊角焊缝的