钢结构设计原理电子教案3.ppt

第三章 钢结构的连接 第一节 钢结构的连接方法 第二节 焊接方法和焊缝连接形式 第三节 角焊缝的构造与计算 第四节 对接焊缝的构造与计算 第五节 焊接应力和焊接变形 第六节 螺栓连接的构造 第七节 普通螺栓连接的工作性能和计算 第八节 高强度螺栓连接的工作性能和计算 第九节 混合连接 第一节 钢结构的连接方法 在传力过程中，连接部位应有足够的强度,被连接件间 应保持正确的位置，以满足传力和使用要求。 钢结构的连接方法： 通常有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种方式。 1、焊缝连接的特点 优点： 对几何形体适应性强，构造简单，连接方便，省工省时； 不需打孔，用料经济，不削弱截面，省材省工； 加工方便，可实现自动化操作，工效高 ； 密闭性好，结构刚度大，整体性较好。 缺点： 焊接附近有热影响区，材质变脆； 焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，对裂纹比较敏感；残余变形使结构形状、尺寸发生变化； 焊接裂缝一经发生，便容易扩展，低温冷脆问题突出；对动力荷载比较敏感。 对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大。 2、铆钉连接的特点 塑性和韧性较好； 连接紧密，传力可靠，质量易于检查； 用于直接承受动力荷载和跨度较大的结构中（如桥梁） 缺点：构造复杂，费工费料。很少使用。 3、螺栓连接的特点 分普通螺栓连接和高强螺栓连接 （1）普通螺栓连接 A、B、C三级：A和B为精制螺栓，C级为粗制螺栓； 材料等级： A和B为8.8级，C级为4.6级或4.8； 等级表示：如4.6级指螺栓成品的最低抗拉强度为400 N/mm2,屈强比为0.6的螺栓。 加工：A、B级由毛坯在车床上精确加工而成——精制； C级为由未经加工的圆钢压制而成——粗制； 螺孔：A、B级需要钻模钻成（Ⅰ类孔），孔径比螺杆大0.3mm左右；C级为一次冲成或不用钻模钻成（Ⅱ类孔）孔径比螺杆大1.5～3.0mm。 受力：A、B级受力性能好，连接变形小，可以既受拉又受剪，用于重要的连接；C级螺栓连接性能不如A、B级好，主要受拉，用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的次要连接。 费用： A、B级成本昂贵，C级螺栓价格便宜，能用C级螺栓的地方不用A、B级螺栓。 （2）高强螺栓连接 高强螺栓用高强度钢材制成，对结构削弱少，可拆换，摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高 。分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。 摩擦型高强螺栓：只依靠构件接触面之间的摩擦力来传递剪力，以剪力等于接触面摩擦力为设计极限状态。 承压型高强螺栓：允许接触面滑移（剪力超过摩擦力），以螺杆与构件之间的挤压而发生的连接破坏作为承载力极限状态。 受力：摩擦型高强螺栓剪切变形小，弹性性能好，耐疲劳，塑性韧性好，特别适用动力荷载，目前可以代替铆接；承压型高强螺栓的承载力高于摩擦型，剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构。 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料等级为 8.8级或10.9级。 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。 4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结 构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。 第二节 焊接方法和焊缝连接形式 一、钢结构常用的焊接方法： 1、 手工电弧焊 最常用，设备简单，操作灵活。但生产效率低，劳动强度大，焊接质量受焊工的影响大。 焊条选择：焊条应与焊件钢材相适应，Q235选择E43型（E4300~4328)，Q345采用E50型焊条，Q390和Q420采用E55型焊条；不同钢种之间（例Q235与Q345)宜选用低组配方案（E43型），即采用低强度钢材相适应的焊条。 E表示焊条（Electrode），前 两位数字为熔敷金属的最小抗 拉强度（kgf/mm2),后两位为 焊接位置、电流及药皮类型等。 四、焊缝缺陷 常见的焊接缺陷： 裂纹、焊瘤、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满。缺陷的存在削弱受力面积，产生应力集中，易产生裂纹。 第二节 焊接方法和焊缝连接形式 五、焊缝质量检验 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三级。 焊缝质量检验方法： 　外观检查（外部尺寸和缺陷） 　内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验（辅助） 。 　三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ； 第二节 焊接方法和焊缝连接形式 一级焊缝需经外观检查、超声波探伤（检验每条焊缝全部