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1、钢结构的连接钢结构的连接第一节第一节 连接的类型连接的类型 钢结构的连接方法可分为：钢结构的连接方法可分为： 焊缝连接焊缝连接 螺栓连接螺栓连接 铆钉连接铆钉连接 螺栓连接螺栓连接钢结构连接方法的优缺点钢结构连接方法的优缺点 费工费料费工费料传力可靠，塑性韧性好，传力可靠，塑性韧性好，质量易于检查，抗动力质量易于检查，抗动力荷载性能好荷载性能好铆钉连接铆钉连接摩擦面处理及安装工艺复杂，摩擦面处理及安装工艺复杂，造价高造价高加工方便，对结构削弱加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性力荷载，耐疲劳，塑性韧性好韧性好高强高强螺栓螺栓螺栓精度低时不宜受剪，精螺
2、栓精度低时不宜受剪，精度高时加工和安装难度大度高时加工和安装难度大装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单普通普通螺栓螺栓螺螺栓栓连连接接对材质要求高，产生残余应对材质要求高，产生残余应力和变形，质量检验工作量力和变形，质量检验工作量大大适应性强，构造简单，适应性强，构造简单，省材省工，密封性好省材省工，密封性好, ,工效高工效高, ,不削弱结构不削弱结构焊缝连接焊缝连接缺点缺点优点优点连接方法连接方法第二节第二节 焊接方法和焊缝强度焊接方法和焊缝强度按焊接方法不同分类：按焊接方法不同分类：熔化焊熔化焊：将主体金属在连接处局部加热至熔融状态，：将主体金属在连接处局部加热至熔融状态，并附加融化的填充
3、金属使金属分子相互结合而形成并附加融化的填充金属使金属分子相互结合而形成整体。又分为整体。又分为电弧焊电弧焊和和气焊气焊等。等。电阻焊电阻焊：将金属通电后由接触面上的电阻使接头加：将金属通电后由接触面上的电阻使接头加热到塑形状态或局部熔融状态，并施加压力形成接热到塑形状态或局部熔融状态，并施加压力形成接头。头。钢结构中主要使用钢结构中主要使用电弧焊电弧焊。第二节第二节 焊接方法和焊缝强度焊接方法和焊缝强度一、电弧焊的原理和焊接方法一、电弧焊的原理和焊接方法电弧焊（手工焊、自动焊、半自动焊）电弧焊（手工焊、自动焊、半自动焊）1 1、手工电弧焊：采用低电压、大电流引燃电弧，使、手工电弧焊：采用低电
4、压、大电流引燃电弧，使焊条和焊件之间产生很大热量和强烈弧光，利用电焊条和焊件之间产生很大热量和强烈弧光，利用电弧热来融化焊件接头和焊条进行焊接。弧热来融化焊件接头和焊条进行焊接。焊条材料和型号焊条材料和型号焊条是由金属焊芯和药皮两部分所组成的。焊条是由金属焊芯和药皮两部分所组成的。 焊条的型号应与焊条的型号应与焊件钢材强度焊件钢材强度相适应。相适应。Q235Q235钢用钢用E43E43，Q345Q345用用E50E50，Q390Q390和和Q420Q420用用E55E55。其中。其中4343、5050和和5555分别表示焊条熔覆金属或者对接焊缝的抗拉强度为分别表示焊条熔覆金属或者对接焊缝的抗拉
5、强度为420N/mm420N/mm2 2、 490N/mm490N/mm2 2和和540N/mm540N/mm2 2。焊芯的作用：焊芯的作用：是作为电极和填充金属。是作为电极和填充金属。药皮的作用药皮的作用：稳定电弧；隔离空气；减缓冷却；改善：稳定电弧；隔离空气；减缓冷却；改善焊缝性能。焊缝性能。焊剂层下自动焊示意图焊剂层下自动焊示意图2 2、焊剂层下的自动焊和、焊剂层下的自动焊和半自动焊半自动焊优点：优点：生产率高生产率高焊缝质量高焊缝质量高节约焊条节约焊条技术易掌握技术易掌握缺点：缺点：焊前装配要求严格焊前装配要求严格受制于自动焊车轨道受制于自动焊车轨道焊接方法及设备焊接方法及设备机械工业
6、出版社机械工业出版社毕惠琴主编毕惠琴主编二氧化碳气体保护焊过程示意图二氧化碳气体保护焊过程示意图 是利用二氧化碳气体作为是利用二氧化碳气体作为保护介质的一种自动和半保护介质的一种自动和半自动的电弧焊方法。自动的电弧焊方法。3 3、二氧化碳气体保护焊、二氧化碳气体保护焊优点：优点：生产率高焊接变形生产率高焊接变形小抗锈能力强操作小抗锈能力强操作方便二氧化碳气体廉方便二氧化碳气体廉价价缺点：缺点：设备复杂，易生事故设备复杂，易生事故弧光很强，注意保护弧光很强，注意保护金属熔滴易飞溅造成金属熔滴易飞溅造成焊缝缺陷焊缝缺陷第二节第二节 焊接方法和焊缝强度焊接方法和焊缝强度二、焊缝连接的缺陷、质量检验二
7、、焊缝连接的缺陷、质量检验 焊缝连接的缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或焊缝连接的缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或邻近热影响区钢材表面或内部的缺陷，常见的缺陷有邻近热影响区钢材表面或内部的缺陷，常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透合、未焊透( (不包括规定不焊透者不包括规定不焊透者) )等；以及焊缝外形等；以及焊缝外形尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。 二、焊缝连接的缺陷、质量检验二、焊缝连接的缺陷、质量检验其中裂纹的危害最大其中裂纹的危害最大二、焊缝连接的缺陷、质量检验二、焊缝连接的缺陷
8、、质量检验二、焊缝连接的缺陷、质量检验二、焊缝连接的缺陷、质量检验焊缝质量检验焊缝质量检验 外观检查外观检查: : 检查外观缺陷和几何尺寸。检查外观缺陷和几何尺寸。无损检验：无损检验：检查内部缺陷。检查内部缺陷。 超声波检验超声波检验 X X射线透照射线透照二、焊缝连接的缺陷、质量检验二、焊缝连接的缺陷、质量检验焊缝质量检验焊缝质量检验焊缝的级别焊缝的级别 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合三级质量标准；三级质量标准；二级焊缝要求通过外观检查和超声波检验，其二级焊缝要求通过外观检查和超声波检验，其中中要求超声波检验每条焊缝的要求超声波检验每条焊缝的
9、20%20%长度长度；一级焊缝则要求通过外观检查和全部超声波检一级焊缝则要求通过外观检查和全部超声波检验及必要的验及必要的X X射线检验射线检验, ,对抗动力和疲劳性能有较高要对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用一级焊缝求处可采用一级焊缝。三、焊缝连接的型式三、焊缝连接的型式 （1 1）按构件的相对位置分）按构件的相对位置分 分为分为对接对接、搭接搭接、顶接顶接 （2 2）按构造分）按构造分 分为分为对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝 三、焊缝连接的型式三、焊缝连接的型式 对接焊缝按作用力的方向可分为对接焊缝按作用力的方向可分为直缝直缝和和斜缝斜缝 角焊缝按作用力的方向可分为角焊缝按作用力的方向
10、可分为侧缝侧缝和和端缝端缝 三、焊缝连接的型式三、焊缝连接的型式焊缝施焊位置 俯焊 立焊(平) 立焊(竖)仰焊 三、焊缝连接的型式三、焊缝连接的型式四、焊缝的强度设计值四、焊缝的强度设计值 焊缝强度主要决定于焊缝强度主要决定于焊缝金属和主体金属的强度。焊缝金属和主体金属的强度。并与焊接形式、应力集中程度以及焊接工艺条件等有并与焊接形式、应力集中程度以及焊接工艺条件等有密切关系。密切关系。 对接焊缝对接焊缝的的抗压、抗剪强度设计值与母材相同；抗压、抗剪强度设计值与母材相同；抗拉强度设计值：抗拉强度设计值：、 级质量检验焊缝与母材相级质量检验焊缝与母材相同；同； 级质量检验焊缝约取母材的级质量检验
11、焊缝约取母材的85%85%即可。即可。 角焊缝角焊缝中侧面焊缝的强度低，正面焊缝的强度高，中侧面焊缝的强度低，正面焊缝的强度高，斜焊缝的强度介于两者之间。但是由于角焊缝的应力斜焊缝的强度介于两者之间。但是由于角焊缝的应力状态比较复杂，状态比较复杂，抗拉、抗剪和抗压不分焊缝质量检验抗拉、抗剪和抗压不分焊缝质量检验等级而采用相同的强度设计值等级而采用相同的强度设计值。四、焊缝的强度设计值（表四、焊缝的强度设计值（表3-13-1） 钢结构设计规范钢结构设计规范 N/mm N/mm2 2第三节第三节 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造 优点优点 用料经济，传力
12、平顺均匀，没有明显的应力集中，用料经济，传力平顺均匀，没有明显的应力集中，对于承受动力荷载作用的焊接结构，采用对接焊缝最对于承受动力荷载作用的焊接结构，采用对接焊缝最为有利。为有利。缺点缺点对接焊缝的焊件边缘需要进行坡口加工，焊件长对接焊缝的焊件边缘需要进行坡口加工，焊件长度必须精确，施焊时焊件要保持一定的间隙。度必须精确，施焊时焊件要保持一定的间隙。一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造 第三节第三节 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 图图3-7 3-7 对接焊缝的坡口形式及符号对接焊缝的坡口形式及符号根据板厚及焊接方法不同加工成不同的坡口根据板厚及焊接方法不同加工成不同的坡口一、对接
13、焊缝的构造一、对接焊缝的构造板厚相差超过板厚相差超过四毫米时四毫米时引弧板：影响计算长度引弧板：影响计算长度有引弧板有引弧板lw=llw=l无引弧板无引弧板lw=l-lw=l-2 2t t（t t为较为较小焊件厚度）小焊件厚度）（1 1）轴心受力的对接直焊缝计算）轴心受力的对接直焊缝计算 二、对接焊缝的强度计算二、对接焊缝的强度计算 wcwtwfftlN或钢材的强度设计值钢材的强度设计值( (表表2-4)2-4) 焊缝的强度设计值（表焊缝的强度设计值（表3-13-1）（2 2）对接焊缝承受弯矩和剪力）对接焊缝承受弯矩和剪力 二、对接焊缝的强度计算二、对接焊缝的强度计算wvwwftIVS wtw
14、fWMIwIw：焊缝截面对中和轴惯性矩。：焊缝截面对中和轴惯性矩。WwWw：截面抵抗矩：截面对其形心轴的惯性矩与界面：截面抵抗矩：截面对其形心轴的惯性矩与界面上所求点到形心轴距离比值。上所求点到形心轴距离比值。SwSw：所求应力点以上或者以下焊缝截面对中和轴的：所求应力点以上或者以下焊缝截面对中和轴的面积矩。面积矩。 1 . 132121wtf（3 3）对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力）对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力 对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力共同作用时，对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力共同作用时，焊缝正应力为焊缝正应力为弯矩和轴心力引起的应力之和（弯矩和轴心力引起的应力之和（a a）验验算，
15、剪应力仍按式算，剪应力仍按式(b)(b)验算，需要验算折算应力时按验算，需要验算折算应力时按式（式（c c）进行验算。）进行验算。 (b) wvwwftIVS(c) 1 . 132121wtf二、对接焊缝的强度计算二、对接焊缝的强度计算(a) wtwWfWMAN钢结构的连接钢结构的连接第四节第四节 角焊缝连接的构造和计算角焊缝连接的构造和计算 第四节第四节 角焊缝连接的构造和计算角焊缝连接的构造和计算 一、受力特征和构造要求一、受力特征和构造要求 1 1、角焊缝按其受力方向和位置分为：、角焊缝按其受力方向和位置分为： 侧面角焊缝（侧面角焊缝（侧焊缝侧焊缝） 正面焊缝（正面焊缝（端焊缝端焊缝）
16、两者联合使用称为两者联合使用称为围焊缝围焊缝一、受力特征和构造要求一、受力特征和构造要求h hf f: :焊脚尺寸焊脚尺寸 经试验发现，焊缝破坏形式为剪切破坏，发生在经试验发现，焊缝破坏形式为剪切破坏，发生在三角形最小厚度平面。三角形最小厚度平面。焊缝的有效厚度：焊缝的有效厚度： ffehhh7 . 045cos0普通式普通式 平坡式平坡式 深熔式深熔式直角角焊缝直角角焊缝一、受力特征和构造要求一、受力特征和构造要求2 2、角焊缝的构造要求、角焊缝的构造要求 1 1）考虑焊口影响，计算长度取实际长度减去）考虑焊口影响，计算长度取实际长度减去2h2hf f。即即l lw w=l-2h=l-2hf f2 2）最小焊脚尺寸）最小焊脚尺寸 ， 为较厚焊为较厚焊件厚度（件厚度（mmmm）。自动焊时减小）。自动焊时减小1mm,T1mm,T形连接单面焊形连接单面焊时增加时增加1mm1mm。当。当 时，用时，用 。 maxthfmmt4maxmax5 . 1thfmaxt一、受力特征和构造要求一、受力特征和构造要求3 3）最大焊脚尺寸）最大焊脚尺寸 ， 是薄焊件是薄焊件厚度（厚度（mmmm）。对板边焊
