【正文】 LOGO 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 LOGO 連接方法 焊接方法和焊縫形式 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 焊接應(yīng)力和焊接變形 螺栓連接的構(gòu)造要求 螺栓的工作性能及承載力 螺栓連接的設(shè)計(jì)、驗(yàn)算 本章內(nèi)容： LOGO 連接方法 鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件制作和整體安裝都離不開(kāi)零部件和構(gòu)件之間的連接（ connection）。鋼結(jié)構(gòu)主要的連接方法是焊接連接和螺栓連接，有時(shí)也使用鉚釘連接。 焊接連接 螺栓連接 鉚釘連接 LOGO （ 1) 焊接連接 在被連接金屬件之間的縫隙區(qū)域，通過(guò)高溫使被連接金屬與填充金屬熔融結(jié)合，冷卻后形成牢固連接的工藝過(guò)程稱為焊接連接（ welded connection），填充金屬帶稱為焊縫 。 焊接連接不削弱構(gòu)件截面，接頭緊湊，可以采用自動(dòng)化操作，是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。 但是，由于焊縫附近高溫作用而形成的熱影響區(qū)，使鋼材的金相組織和力學(xué)性能發(fā)生變化，材質(zhì)變脆，一旦局部發(fā)生裂紋很容易擴(kuò)展，尤其在低溫下易發(fā)生脆斷；另外，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形，對(duì)結(jié)構(gòu)的工作性能往往有不利影響。 LOGO （ 2） 螺栓連接 螺栓連接需要在被連接間上鉆孔，裝上螺桿、擰緊螺帽進(jìn)行連接。 LOGO ? 螺栓（ bolt）分為 普通螺栓 和 高強(qiáng)度螺栓 兩類。 ? 普通螺栓：分為 A、 B、 C三級(jí)。 A、 B級(jí)螺栓稱為精制螺栓，成本較高，其性能等級(jí)為 （表示抗拉強(qiáng)度不小于800N/mm2，屈服點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度之比為 )； C級(jí)螺栓為粗制螺栓，成本低，其性能等級(jí)為 。 ? 高強(qiáng)螺栓：高強(qiáng)度螺栓用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或低合金鋼制作，并經(jīng)過(guò)熱處理，材料性能等級(jí)達(dá)到 。 高強(qiáng)度螺栓按工作性能不同，又分為： 摩擦型連接 和 承壓型連接 。 LOGO （ 3）鉚釘連接 鉚釘（ rivet）連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合，常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。 鉚釘連接的塑性、韌性較好，連接變形小，承受動(dòng)力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。 但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很少采用 。 LOGO 焊接方法和焊縫形式 鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法 常用：電弧焊（手工電弧焊、自動(dòng) (或半自動(dòng) )埋弧焊），氣體保護(hù)焊及電阻焊 。 手工電弧焊 電弧焊鉗焊條熔池焊件保護(hù)氣體電焊機(jī) 手工電弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，如： Q235E43； Q345E50； Q390E55 LOGO 焊縫焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)焊件焊劑焊濟(jì)料斗送絲器電極移動(dòng)方向自動(dòng)埋弧焊 埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配， 如： Q235H0 H08A、 H08MnA。 Q34 Q390H08A、 H08E、 H08Mn LOGO 氣體保護(hù)焊 ： 氣體保護(hù)焊簡(jiǎn)稱氣電焊，是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)，在電弧周圍造成局部的保護(hù)層，使被熔化的鋼材不與空氣接觸，因而電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。 LOGO 電阻焊 ： 電阻焊是利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬，再通過(guò)壓力使其焊合。冷彎薄壁型鋼的焊接常用這種接觸 點(diǎn)焊 (如圖 )。電阻焊適用于板疊厚度不超過(guò)12mm的焊接。 主體金屬焊縫夾具電阻焊 LOGO 焊縫形式及焊接連接形式 焊縫形式主要有兩種： 對(duì)接焊縫 和 角焊縫 焊縫形式 角焊縫 對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫 角焊縫LOGO 按施焊時(shí)焊工所持焊條與焊件間的相對(duì)位置關(guān)系，焊縫還分為： 焊縫施焊位置 平焊 橫焊 立焊 仰焊 平焊 立焊橫焊 仰焊LOGO LOGO 連接形式 平接 搭接 T形連接 角接 ( a) ( c)( b)( d) ( f)( e) ( g) ( h) ( i )LOGO 除上述主要形式外，有時(shí)還采用 焊釘 和 槽焊 。 即在板件上加工出圓孔或槽孔，在孔內(nèi)進(jìn)行部分或全部焊接。焊釘和槽焊用于搭接連接可以傳遞剪力，或用于防止搭接部分的鼓曲，或用于組裝件的連接。 槽焊焊釘LOGO 焊縫缺陷和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) (1)焊縫缺陷 焊縫的常見(jiàn)缺陷： 裂紋是焊縫連接中最危險(xiǎn)的缺陷（ defect）。按裂紋產(chǎn)生的時(shí)間，可分為 熱裂紋 和 冷裂紋 。 冷裂紋 熱裂紋氣孔 夾碴未焊透咬邊 焊瘤LOGO LOGO （ 2） 焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)與焊縫強(qiáng)度 焊縫檢驗(yàn)就是檢驗(yàn)焊縫及焊接熱影響區(qū)域的有無(wú)各種缺陷，并作出相應(yīng)的處理，評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量、性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保焊縫安全可靠。 達(dá)到不同質(zhì)量檢驗(yàn)等級(jí)的焊 縫，焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也不同（ 見(jiàn)附表 ）。 《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī) 范 》 （ GB500172022）對(duì)各種情 況下的焊縫質(zhì)量等級(jí)要求作了相 關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)按 《 規(guī)范 》 要求 選用。 LOGO 焊縫代號(hào) 焊縫代號(hào)用于鋼結(jié)構(gòu)施工圖上對(duì)焊縫進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)明焊縫形式、尺寸和輔助要求。常用焊縫代號(hào)和標(biāo)注方法如下： 形 式 角焊縫 對(duì)接焊縫 塞焊縫 三面圍 焊 單面焊縫 雙面焊縫 安裝焊縫 相同焊縫 標(biāo)注方法 hf hfhfhfccpαα αcαcphfhf表 焊縫代號(hào)及標(biāo)注方法 LOGO 當(dāng)焊縫分布比較復(fù)雜或用上述注標(biāo)方法不能表達(dá)清楚時(shí)， 可在標(biāo)注焊縫代號(hào)的同時(shí)，在圖上加?xùn)啪€表示焊縫。 (a） 正面焊縫 （b） 背面焊縫（c）安 裝焊縫 （ d) 背面安裝焊縫LOGO 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 對(duì)接焊縫的構(gòu)造 對(duì)接焊縫常做成帶坡口的形式，故又稱為坡口焊縫。常用的 坡口形式： 有直邊形、單邊 V形、 V形、 U形、 K形和 X形 (如下圖 )。做坡口是為了便于施焊，保證焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)焊件的厚度選用不同的坡口形式。 坡口形狀參數(shù)有：斜坡角度 α 、鈍邊厚度 p和間隙寬度 c。 pppppc =0 .5 ~ 2mm c =2 ~ 3mm c =2 ~ 3mmc =3 ~ 4mm c =3 ~ 4mm c =3 ~ 4mmLOGO 當(dāng)焊件厚度 t≤6mm( 手工焊 )或 t≤10mm( 埋弧焊 )時(shí)，可采用直邊形焊縫； 對(duì)于一般厚度（ t＝ 8～ 20mm），可采用單邊 V或 V形焊縫，斜坡口和間隙 c形成一個(gè)焊條能夠施焊的空間，使焊縫易于焊透； 對(duì)于厚度 t＞ 20mm，應(yīng)采用施焊空間更大的 U形、 K形或 X形焊縫。 當(dāng)間隙 c過(guò)大時(shí)，為防止熔化金屬溢出，可采用墊板，施焊成型后，墊板可除去，也可保留。 (h)(g)LOGO 對(duì)接焊縫加引弧板 對(duì)接焊縫的兩端，常因不能熔透而出現(xiàn)凹形的焊口，焊口處常產(chǎn)生裂紋和應(yīng)力集中。所以，對(duì)接焊縫施焊時(shí)應(yīng)采用引弧板 消除此影響； 在一些特殊情況下無(wú)法采用引弧板時(shí)（如 T形接頭的對(duì)接焊縫），每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度（有效長(zhǎng)度）＝焊縫長(zhǎng)度－2t(t為較薄焊件的厚度 )。 LOGO 在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)兩塊焊件的寬度或厚度相差 4mm以上時(shí)，應(yīng)分別把較寬或較厚一側(cè)的板件做成不大于 1： 的斜邊與窄或薄的焊件焊接，使截面緩和過(guò)渡以減小應(yīng)力集中 。 (a) (b)≤1 ：≤1 ：LOGO 對(duì)接焊縫的強(qiáng)度計(jì)算 焊縫的強(qiáng)度計(jì)算，就是計(jì)算焊縫在各種受力情況下，是否滿足強(qiáng)度條件，保證連接的可靠性。 （ 1）對(duì)接焊縫受軸心力作用 對(duì)接焊縫與軸力垂直時(shí)，焊縫截面的應(yīng)力均勻分布，強(qiáng)度計(jì)算公式為： wwtcwN fflt? ?? 或 （ ）式中 N — 軸心拉力或壓力； lw— 焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。未使用引弧板時(shí)， lw ＝ l－ 2t，采用引弧板時(shí) lw＝ l。 N Nlt？ LOGO l — 焊縫的幾何長(zhǎng)度； t — 被連接件的較小厚度，在 T形連接中為腹板厚度 。 ftw、 fcw — 對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值 （查附表 12）。 對(duì)于焊縫質(zhì)量等級(jí)為一、二級(jí)的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等。因此，如果連接中使用了引弧板，則鋼材強(qiáng)度滿足焊縫強(qiáng)度就滿足，可不驗(yàn)算。 而焊縫質(zhì)量為三級(jí)的焊縫，其強(qiáng)度低于鋼材強(qiáng)度，必須按公式（ ）計(jì)算。 LOGO 如果直焊縫的強(qiáng)度不滿足，可使用斜對(duì)接焊縫（如圖），使焊縫的長(zhǎng)度增加，應(yīng)力減小。 若取焊縫與作用力之間的夾角 θ≤ o （ tanθ ≤ ），斜焊縫的強(qiáng)度不會(huì)低于鋼材，可以不驗(yàn)算。 NbtLOGO . s in wtwN flt?? ?? . c o s wvwN flt?? ??/ si nwlb ??加引弧板時(shí) ， / sin 2wl b t???wvf—— 對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 對(duì)接斜焊縫 當(dāng)直焊縫不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫。軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計(jì)算： θ tgθ≤ N N N Ncosθ Nsinθ LOGO （ 2） 對(duì)接焊縫受彎矩 、 剪力共同作用 圖示用對(duì)接焊縫連接的工字形截面梁，焊縫受彎矩和剪力共同作用。截面上正應(yīng)力、剪應(yīng)力分布如圖示，在上、下翼緣邊有最大正應(yīng)力，在腹板中部有最大剪應(yīng)力，且都屬于單向應(yīng)力狀態(tài)，可分別驗(yàn)算這兩點(diǎn)的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度： MVwtwM fW? ?? （ ）wwvwwV