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1、钢结构设计原理钢结构设计原理第三章 钢结构的连接钢材连接的种类及特点12焊接方法和焊缝连接形式对接焊缝的构造和计算3v钢结构的连接方法有钢结构的连接方法有焊缝连接焊缝连接、螺栓连接螺栓连接和和铆钉铆钉连接连接三种。三种。v选定连接方案是钢结构设计中很重要的环节。好选定连接方案是钢结构设计中很重要的环节。好的连接设计应符合的连接设计应符合安全可靠、节约钢材、构造简安全可靠、节约钢材、构造简单、施工方便、与结构计算简图相符合单、施工方便、与结构计算简图相符合的原则的原则。1钢材连接的种类及特点NNNNNN螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接焊接连接焊接连接一、焊缝连接一、焊缝连接 优点优点：构造简单；
2、加工方便；节约钢材；不削弱构件：构造简单；加工方便；节约钢材；不削弱构件截面；连接刚度大；密封性好。截面；连接刚度大；密封性好。缺点缺点：焊接处局部高温使钢材组织发生改变，材质变：焊接处局部高温使钢材组织发生改变，材质变脆；焊接结构脆；焊接结构低温冷脆低温冷脆现象严重；焊后构件中存在焊现象严重；焊后构件中存在焊接残余应力和残余变形。施焊可能产生缺陷，使疲劳接残余应力和残余变形。施焊可能产生缺陷，使疲劳强度降低。强度降低。对接焊缝连接角焊缝连接1钢材连接的种类及特点在在低温低温环境下工作及环境下工作及直接承受动载直接承受动载的钢结构不宜采用的钢结构不宜采用焊缝连接。焊缝连接。二、铆钉连接二、铆钉
3、连接 优点优点：连接牢固，传力可靠，连接的塑性和韧性好，质：连接牢固，传力可靠，连接的塑性和韧性好，质 量易检查保证，在一些直接承受动载的结构中有量易检查保证，在一些直接承受动载的结构中有 时仍采用。时仍采用。缺点缺点:打铆工艺复杂（热插入：打铆工艺复杂（热插入：9009000 0C),C),费工费料。目前费工费料。目前 已基本上为高强度螺栓连接所代替。已基本上为高强度螺栓连接所代替。1钢材连接的种类及特点精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓代号代号A A级和级和B B级级C C级级强度等级强度等级5.65.6级和级和8.88.8级级4.64.6级和级和4.84.8级级加工方式加工方式车床上经过切
4、削而成车床上经过切削而成单个零件上一次冲成单个零件上一次冲成加工精度加工精度螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为0.250.250.5mm0.5mm螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪性能好好较差较差经济性能经济性能价格高价格高价格经济价格经济用途用途构件精度很高的结构（机械构件精度很高的结构（机械结构）；在钢结构中很少采结构）；在钢结构中很少采用用沿螺栓杆轴受拉的连接；次沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时要的抗剪连接；安装的临时固定固定三、三、螺栓连接螺栓连接1.1.普通螺栓连接普通螺栓连接1钢材连接的种类及特点2.2.高强度螺栓连接
5、高强度螺栓连接 高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母的合称。高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母的合称。由由4545号、号、40B40B和和20MnTiB20MnTiB钢经过热处理加工而成。钢经过热处理加工而成。4545号号8.88.8级；级；40B40B和和20MnTiB20MnTiB10.910.9级级（a）大六角头螺栓）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓1钢材连接的种类及特点2、高强度螺栓连接、高强度螺栓连接强度等级：强度等级：8.8级级：由经热处理的由经热处理的45号钢制成。最低抗拉强度为号钢制成。最低抗拉强度为 800N/mm2，fy:fu=0.8。10.9级级：由：由40B、20MnT
6、iB钢制成。最低抗拉强度为钢制成。最低抗拉强度为 1000N/mm2 ,fy:fu=0.9。1钢材连接的种类及特点 高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接传力机理传力机理利用预拉力把被连接的部利用预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面件夹紧，使部件的接触面间产生很大的摩擦力，外间产生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递力通过摩擦力来传递允许接触面滑移，依靠螺栓杆允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺孔之间的承压来传力和螺孔之间的承压来传力栓孔直径栓孔直径螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.5+1.52.0mm2.0mm螺杆的公称直径螺杆的公称直径+1.0+1.0
7、1.5mm1.5mm特点特点剪切变形小，弹性性能好，剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动力荷载特别适用于承受动力荷载的结构的结构连接紧凑，但剪切变形大，不连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构得用于承受动力荷载的结构高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较1钢材连接的种类及特点连接方法连接方法优优 点点缺缺 点点焊焊 接接对几何形体适应性强，构对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于造简单，省材省工，易于自动化，工效高自动化，工效高 。焊接残余应力大且不易控制，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大。对材质要求高，焊接变形大。对材质要求高，质量
8、检验工作量大。质量检验工作量大。铆铆 接接传力可靠，韧性和塑性好，传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷质量易于检查，抗动力荷载好。载好。费钢、费工费钢、费工 。目前很少采用目前很少采用普通螺栓普通螺栓连接连接装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单螺栓精度低时不宜受剪，螺螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度栓精度高时加工和安装难度较大较大 。高强螺栓高强螺栓连接连接 加工方便，对结构削弱少，加工方便，对结构削弱少，能承受动力荷载，耐疲劳，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好塑性、韧性好 。摩擦面处理，安装工艺略为摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高复杂，造价略高 主要连接方
9、法及优缺点主要连接方法及优缺点1钢材连接的种类及特点一、常用焊接方法一、常用焊接方法 1 1.电弧焊：电弧焊：利用焊条（焊丝）与焊件间产生的电弧利用焊条（焊丝）与焊件间产生的电弧热熔化焊条和焊件，形成熔池，冷却后连成整体。热熔化焊条和焊件，形成熔池，冷却后连成整体。2焊接方法和焊缝连接形式（1 1）手工电弧焊）手工电弧焊 人工操作，用涂药皮的焊条。弧光外露，焊后清渣。人工操作，用涂药皮的焊条。弧光外露，焊后清渣。特点：设备简单，适应性强，适用于短或曲折形焊缝特点：设备简单，适应性强，适用于短或曲折形焊缝及现场高空焊接。但焊缝质量波动性大，工效低。及现场高空焊接。但焊缝质量波动性大，工效低。焊机
10、焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E5000-5048)(E5000-5048)焊条的表示方法：焊条的表示方法：E焊条焊条(Electrode)第第1 1、2 2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mmkgf/mm2 2)第第3 3、4 4适用焊接位置、电流及药皮的类型。适用焊接位置、电流及药皮的类型。当不同钢种的焊件焊接时，采用当不同钢种的焊件焊接时，采
11、用“低组配低组配”方案。方案。例如例如Q235Q235与与Q345Q345焊接时，采用焊接时，采用E43E43型焊条。型焊条。Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)焊条应与焊件金属品种（强度）相匹配：焊条应与焊件金属品种（强度）相匹配：2焊接方法和焊缝连接形式（2 2）埋弧焊（自动、半自动）埋弧焊（自动、半自动)2焊接方法和焊缝连接形式 焊丝转盘焊丝转盘 焊剂漏斗焊剂漏斗 送丝器送丝器 电控箱电控箱 光焊丝光焊丝 熔化熔化 的焊剂的焊剂 施焊方向施焊方向 自动埋弧焊原理自动埋弧焊原理（2 2）埋弧焊（自动、半自动）埋弧焊（自动、
12、半自动)自动堆药，自动下移自动堆药，自动下移光焊丝光焊丝，自动移焊。（自动），自动移焊。（自动）自动堆药，自动下移自动堆药，自动下移光焊丝光焊丝，手工移焊。（半自动），手工移焊。（半自动）特点特点：与大气：与大气隔离得好隔离得好，电弧在焊剂层下燃烧，弧光，电弧在焊剂层下燃烧，弧光不外露。电弧热量集中，熔深大，焊缝内部缺陷少，不外露。电弧热量集中，熔深大，焊缝内部缺陷少，焊缝的塑韧好，质量稳定可靠。焊接速度快，效率高。焊缝的塑韧好，质量稳定可靠。焊接速度快，效率高。但设备复杂，不灵活，方位受限，适于俯焊，适用于但设备复杂，不灵活，方位受限，适于俯焊，适用于较长的直线形焊缝。较长的直线形焊缝。2焊
13、接方法和焊缝连接形式埋弧焊埋弧焊1.1.焊丝的选择应与焊件等强度。焊丝的选择应与焊件等强度。2.2.优点优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。焊接质量好。缺点缺点：设备投资大，施工位置受限等。：设备投资大，施工位置受限等。送送丝丝器器机机器器2焊接方法和焊缝连接形式（3 3）气体保护焊气体保护焊n在焊接时用喷枪喷出的在焊接时用喷枪喷出的COCO2 2或或惰性气体惰性气体作为保护气体代作为保护气体代替焊剂，把电弧、熔池与大气隔离。替焊剂，把电弧、熔池与大气隔离。n电弧热量集中，熔深大，焊接速度快，焊后不必清渣。电弧热量集中，熔深大，焊接速
14、度快，焊后不必清渣。焊缝强度高、塑性好。采用高锰、高硅型焊丝，具有焊缝强度高、塑性好。采用高锰、高硅型焊丝，具有较强的抗锈能力，焊缝不易产生气孔。较强的抗锈能力，焊缝不易产生气孔。n 明弧，可见度好，操作方便。明弧，可见度好，操作方便。n 操作时应采取避风措施（搭防风棚）。操作时应采取避风措施（搭防风棚）。2焊接方法和焊缝连接形式2 2、电阻焊、电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量熔化金属，再通过压力使其焊合。电阻焊只适合于熔化金属，再通过压力使其焊合。电阻焊只适合于板叠厚度不大于板叠厚度不大于1212mmmm的焊件的焊接。的焊件的焊
15、接。2焊接方法和焊缝连接形式夹具夹具焊件焊件点焊点焊电源电源二、焊缝形式和焊缝连接的形式二、焊缝形式和焊缝连接的形式 1、焊缝连接形式、焊缝连接形式 按被连接件的相对位置分为：按被连接件的相对位置分为：对接（平接）、搭接、对接（平接）、搭接、T接和角接四种类型。接和角接四种类型。对接接头对接接头 搭接接头搭接接头 2焊接方法和焊缝连接形式 T接接头接接头 角接接头角接接头2焊接方法和焊缝连接形式搭接搭接角部连接角部连接对接对接T型连接型连接2焊接方法和焊缝连接形式2、焊缝形式：分为焊缝形式：分为对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝。对接焊缝按受力与焊缝方向分：对接焊缝按受力与焊缝方向分：1 1）正
16、对接焊缝）正对接焊缝(a a)：作用力方向与焊缝方向正交。：作用力方向与焊缝方向正交。2 2）斜对接焊缝）斜对接焊缝(b b)：作用力方向与焊缝方向斜交。：作用力方向与焊缝方向斜交。角焊缝按受力与焊缝方向分：角焊缝按受力与焊缝方向分：1 1）正面角焊缝）正面角焊缝(c c)：作用力方向与焊缝长度方向垂直。：作用力方向与焊缝长度方向垂直。2 2）侧面角焊缝）侧面角焊缝(c c)：作用力方向与焊缝长度方向平行。：作用力方向与焊缝长度方向平行。3 3）斜焊缝（）斜焊缝（c c）：作用力方向与焊缝方向斜交。）：作用力方向与焊缝方向斜交。焊缝形式焊缝形式2焊接方法和焊缝连接形式（1）对接焊缝）对接焊缝正对接焊缝正对接焊缝（2）角焊缝）角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝2、焊缝形式、焊缝形式2焊接方法和焊缝连接形式3.焊缝施焊位置焊缝施焊位置 2焊接方法和焊缝连接形式焊缝施焊位置焊缝施焊位置 平焊平焊 横焊横焊 立焊立焊仰焊仰焊 平焊立焊横焊仰焊4.4.焊缝缺陷及焊缝质量检验焊缝缺陷及焊缝质量检验（1 1）焊缝缺陷）焊缝缺陷 焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或
