【正文】 圖 焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼亦稱耐大氣腐蝕鋼，其生產(chǎn)是在鋼中加入少量的合金元素(Cu、 Cr、 Ni、 Mo、 Nb、 Ti、 Zr、 V等 )，使其在金屬基體表面上形成保護(hù)層，以提高鋼材的耐候性能，同時(shí)保持鋼材具有良好的焊接性能。高耐候性結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)是在鋼中加入少量的合金元素，如 Cu、 P、 Cr和 Ni、 Mo、 Nb、 Ti、 Zr、 V等，使其在金屬基體表面上形成保護(hù)層，以提高鋼材的耐候性能。這類鋼的耐候性能比焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼好，所以稱作高耐候性結(jié)構(gòu)鋼。焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼和高耐候性結(jié)構(gòu)鋼都是特殊用途結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能基本與對應(yīng)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的類似，但是通過加入妮、鋁、磷、欽等耐候性元素，使鋼鐵材料在銹層和基體之間形成一層約 50~100卿厚的致密且與 基體金屬粘附性好的氧化物層。這一特殊致密氧化層具有穩(wěn)定、均勻的自然銹紅色。 從加工性能方面講，含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造 。從色澤方面講，不銹鋼的表面可以是高反射的或是無光澤的，光面的、拋光的或壓花的，著色的、彩色的或甚至是涂鉛錫合金以產(chǎn)生類似于鉛的外觀的。 由于特殊用途結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的表面不需要涂刷防腐漆和防火涂料，因此給建筑師在鋼結(jié)構(gòu)建筑中表現(xiàn)材料的美學(xué)帶來了福音。 西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 21 節(jié)點(diǎn)的美學(xué)表現(xiàn)理論 鋼結(jié)構(gòu)的連接方式 從鋼結(jié)構(gòu)建筑的連接歷史來看，連接 方法可分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接和輕型鋼結(jié)構(gòu)用的緊固件連接等 (圖 )。 (l)焊縫連接 焊接連接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。其優(yōu)點(diǎn)是 :構(gòu)造簡單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連 。用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面 。制作加工方便，可實(shí)現(xiàn)自動化操作 。連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。其缺點(diǎn)是 :在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆 。焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低 。焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到整體，低溫冷脆問題較為突出。 (2)鉚釘連接 鉚釘 連接的制造有熱鉚和冷鉚二種方法。熱鉚是由燒紅的釘坯插入構(gòu)件的釘孔中，用鉚釘槍或壓鉚機(jī)鉚合而成。冷鉚是在常溫下鉚合而成。在建筑結(jié)構(gòu)中一般都采用熱鉚。如蘭州的中山橋 (圖 )和上海的外白渡橋 (圖 )都是采用熱鉚連接的橋梁。 鉚釘連接的質(zhì)量和受力性能與釘孔的制法有很大關(guān)系。釘孔的制法分為 I、 n兩類。 I類孔是用鉆模鉆成，或先沖成較小的孔，裝配時(shí)再擴(kuò)鉆而成，質(zhì)量較好。11類孔是沖成或不用鉆模鉆成，雖然制法簡單，但構(gòu)件拼裝時(shí)釘孔不易對齊，故質(zhì)量較差。重要的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用 B類孔。 西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 22 鉚釘 打好后，釘桿由高溫逐漸冷卻而發(fā)生收縮，但被釘頭之間的鋼板阻止住所以釘桿中產(chǎn)生了收縮拉應(yīng)力，對鋼板則產(chǎn)生壓縮系緊力。這種系緊力使連接十分緊密。當(dāng)構(gòu)件受剪力作用時(shí)，鋼板接觸面上產(chǎn)生很大的磨擦力，因而能大大提高連接的工作性能。 (3)螺栓連接 螺栓連接分普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。 普通螺栓連接 普通螺栓分為 A、 B、 C三級。 A級與 B級為精制螺栓， C級為粗制螺栓。 C級螺栓材料性能等級為 。 A、 B級精制螺栓是由毛坯在車床上經(jīng)過切削加工精制而成。表面 光滑，尺寸準(zhǔn)確，螺桿直徑與螺栓孔徑相同，但螺桿直徑僅允許負(fù)公差，螺栓孔直徑僅允 許正公差 對成孔質(zhì)量要求高。由于有較高的精度，因而受剪性能好。但制作和 安裝復(fù)雜，價(jià)格 較高，已很少在鋼結(jié)構(gòu)中采用。 C級螺栓由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成。由于螺栓表面粗糙，一般采用在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成的孔 (n類孔 )。螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大 一 3~。對于采用 C級螺栓的連接，由于螺桿與栓孔之間有較大的間隙，受剪力作用時(shí)，將會產(chǎn)生較大的剪切滑移，連接的變形大。但安裝方便，且能有效地傳遞拉力，故一般可用于沿螺栓桿軸受 拉的連接中，以及次要結(jié)構(gòu)的抗剪連接或安裝時(shí)的臨時(shí)固定。 高強(qiáng)度螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓分大六角頭型 (圖 )和扭剪型 (圖 )兩種。安裝時(shí)通過特別西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 23 的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生很大的預(yù)拉力。高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的磨擦力，外力通過摩擦力來傳遞。這種連接稱為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。它的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，對構(gòu)件的削弱較小，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，韌性和塑性好，包含了普通螺栓和鉚釘連接的各自優(yōu)點(diǎn)，目前己成為代替鉚接的優(yōu)良連接形式。另外，高 強(qiáng)度螺釘也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。 摩擦型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑 d大 。承壓型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑 d大 。摩擦型連接的剪切變形小，彈性性能好，特別適用于隨動荷載的結(jié)構(gòu)。承壓型連接的承載力高于摩擦型，連接緊湊，但剪切變形大，不得用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。 圖 剛結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)與剛結(jié)構(gòu)連接 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的重要組成部分，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中發(fā) 揮著極為關(guān)鍵的作用。 鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)通常包含了被連接構(gòu)件 (端部 )、節(jié)點(diǎn)區(qū)、連接件或連接材料 (焊縫、螺栓、錨栓、緊固件、拼接板或其他部件 )等部分，因此鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是指將 2個(gè)或 2個(gè)以上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來的部位，或指鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與基礎(chǔ)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的部位。由此我們可以看出，鋼結(jié)構(gòu)連接與鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是完全不同的兩個(gè)概念，連接是一種形成構(gòu)件連續(xù)化的施工方式，而節(jié)點(diǎn)是包含連接方式在內(nèi)的一個(gè)區(qū)域。故對于因鋼板長度不夠，將 2塊鋼板采用對接焊縫拼接而產(chǎn)生的拼接處稱為連接接頭 。同樣地，對于 3塊鋼板用焊縫連接成為工字形截面，腹板 與翼緣的連接處也不是我們定義中的節(jié)點(diǎn)。 西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 24 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的分類有 : (l)按結(jié)構(gòu)體系區(qū)分的節(jié)點(diǎn)形式 ①平面析架節(jié)點(diǎn)，主要有弦桿與腹桿的連接節(jié)點(diǎn)、析架與柱 (屋架與排架柱、屋架與抗風(fēng)柱、墻柱 )的連接節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然，在平面析架中也存在著三維節(jié)點(diǎn)，如與水平支撐和豎向支撐連接的節(jié)點(diǎn)，但這種三維節(jié)點(diǎn)仍可做一些簡化而看做平面節(jié)點(diǎn)。 ②空間析架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等的節(jié)點(diǎn)，主要有空間析架桿件間的連接節(jié)點(diǎn)、交叉精架 (垂直相交的平面管析架 )間的桿件連接節(jié)點(diǎn)、空間網(wǎng)架或網(wǎng)殼桿件間的 連接節(jié) (圖 )。這些節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是本身就是三 維節(jié)點(diǎn)，如鑄鋼節(jié)點(diǎn)、加肋章的式柱狀節(jié)點(diǎn) 。但對于單層網(wǎng)殼的節(jié)點(diǎn)，在一定條件下可作為平面節(jié)點(diǎn)處理。 ③框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，主要有梁柱節(jié)點(diǎn) (圖 )、梁一柱一支撐節(jié)點(diǎn)、柱腳節(jié)點(diǎn)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)既有平面的節(jié)點(diǎn)方式也有空間的節(jié)點(diǎn)方式。 (2)按桿件截面形式區(qū)分的節(jié)點(diǎn)形式 ①鋼管連接節(jié)點(diǎn) (全圓管桿件、全方管或矩形管桿件、方圓鋼管桿件 )。如直接利用鋼管本身的相貫節(jié)點(diǎn) (圖 )、螺栓球節(jié)點(diǎn) (圖 )、焊接球節(jié)點(diǎn) (圖 )、法蘭節(jié)點(diǎn)等。 ②非鋼管桿件的連接節(jié)點(diǎn)。 ③鋼管與非鋼管的 連接節(jié)點(diǎn)。 (3)按連接方式區(qū)分的節(jié)點(diǎn)形式，有焊接節(jié)點(diǎn)、螺栓連接節(jié)點(diǎn)、栓焊混合節(jié)點(diǎn)等。西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 25 圖 (4)按材料類別區(qū)分的節(jié)點(diǎn)形式，有鑄鋼節(jié)點(diǎn) (圖 )、鍛鋼節(jié)點(diǎn) (圖 )等。(5)按 (5)按構(gòu)造特點(diǎn)區(qū)分的節(jié)點(diǎn)形式，有板式節(jié)點(diǎn) (析架 )與端板式節(jié)點(diǎn) (門架 )、相西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 26 貫 節(jié)點(diǎn)與加勁式節(jié)點(diǎn) (鋼管結(jié)構(gòu) )、柱貫通式節(jié)點(diǎn)和隔板貫通式節(jié)點(diǎn) (框架 )。 適用于復(fù)雜形狀、復(fù)雜環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維空間定位測量，特別是體育場館等不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的三維空間定位測量。 將鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維空間 坐標(biāo)簡化為二維平面坐標(biāo)和高程，采用高精度的 Leica 全站儀對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平面定位測量，采用高精度水準(zhǔn)儀控制其高程。精確計(jì)算節(jié)點(diǎn)球與桿件的安裝連接數(shù)據(jù)，在節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)出連接記號，按照節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)記安裝桿件；保證桿件中心線過球中心。 鋼材與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件 鋼材的種類是指按使用需求把鋼產(chǎn)品加工成一定形狀的鋼材后根據(jù)鋼材的形狀對其進(jìn)行分類而得的鋼材的類別。鋼材的種類有鋼軌、型鋼、線材、帶鋼、中厚鋼板、薄鋼板、無縫鋼管、接縫鋼管等，但不包括由鋼錠直接鍛成的鍛鋼件及鋼絲、鋼絲繩、鐵絲等金屬制品。 圖 ，圖 型的型材 [‘ 4]。無論是熱軋型材還是冷成型材，由于其在不同體系、類型的建筑中使用不同 ，因此可以使得建筑美得表現(xiàn)靈活而富有特色，如 H型鋼的兩個(gè)主西南交通大學(xué)畢業(yè)論文 27 軸方向的慣性矩接近，使構(gòu)件受力更加合理，目前 H型鋼已廣泛應(yīng)用于高層建筑、輕型工業(yè)廠房和大型工業(yè)廠房中，使這些建筑簡潔規(guī)整而富有鋼結(jié)構(gòu)的力度美。 。 圖 鋼 索這個(gè)術(shù)語常常不加區(qū)分地用來指鋼絲、鋼絞線、鋼纜。鋼索一般采用強(qiáng)度鋼筋、鋼絲或鋼絞線制作。鋼索種類主要有如下幾種形式 [l5](圖 ): (l)平行鋼筋索 (2)平行鋼絲索 (3)鋼絞線索 (4)單股鋼絞纜 (5)封閉式鋼纜 西南交通大學(xué)畢業(yè)論文