第8章鋼結(jié)構(gòu)的連

第8章鋼結(jié)構(gòu)的連接8.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式連接的方式可分為兩大類：焊縫連接和緊固件（螺栓、鉚釘?shù)龋┻B接。焊接，又可分為對接焊縫連接和角焊縫連接.緊固件連接是指鉚釘連接和螺栓連接，常簡稱栓釘連接，而螺栓連接又有普通螺栓連接和高強度螺栓連接。

(a)焊縫連接；(b)鉚釘連接立焊；(c)螺栓連接

8.2焊縫連接的特性8.2.1焊縫連接方法

（1）電弧焊

最常用的一種焊接方法，分為手工電弧焊和（半）自動埋弧焊.

手工電弧焊所用焊條應(yīng)與焊件鋼材(或稱主體金屬)相適應(yīng)，一般為：Q235鋼采用E43型焊條(E4300～E4328)；Q345鋼采用E50型焊條(E5000～E5048)；Q390鋼和Q420鋼采用E55型焊條(E5500～E5518)。焊條型號中，字母E表示焊條，前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度(即分別為420、490、540N/mm2)，第三、四位數(shù)字表示適用焊接位置、電流以及藥皮類型等。不同鋼種的鋼材相焊接時，宜采用低組配方案，即宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。埋弧焊所用焊絲和焊劑應(yīng)與主體金屬強度相適應(yīng)，即要求焊縫與主體金屬等強度。有關(guān)焊條與焊絲焊劑型號和特性見附錄2.

(2)電渣焊

電渣焊是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的熱阻，來熔化金屬，使之焊合。特別適用于焊接40mm厚度以上的焊件，而且焊件可以不開坡口。（3）電阻焊

電阻焊是利用電流通過焊件接觸點表面時的電阻所產(chǎn)生的熱量，來熔化焊件金屬，再利用壓力使其焊合。它適用于焊接厚度為6～12mm的板束。(4)氣體保護焊

氣體保護焊是用焊槍中噴出的惰性氣體及自動送人焊絲代替焊劑和焊條的一種焊接方法。主要用于手工操作，與手工電弧焊相比較，速度快，焊接變形小。

焊縫連接的優(yōu)點是：構(gòu)造簡單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連；用料經(jīng)濟，不削弱截面；制作加工方便，既可手工施焊也可實現(xiàn)自動化操作；連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性較好。其缺點是：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，易使局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使構(gòu)件受力時變形增加、降低了構(gòu)件的穩(wěn)定性；焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴展到整體，低溫冷脆問題較為突出。8.2.2焊縫連接形式1、按被連接鋼材的相互位置分對接（或平接）、搭接（或錯接）、T形（或頂接）連接和角接等。在T形連接中也有被連接件不是垂直的情況。

2、按構(gòu)造分分對接焊縫和角焊縫焊縫金屬填充在被連接件形成的直（斜）角區(qū)域內(nèi)的焊縫稱為角焊縫,廣泛應(yīng)用。(a)對接；(b)用拼接蓋板的對接；(c)搭接；(d)、(e)T形連接；(f)、(g)角接

在兩焊件連接面的間隙內(nèi)，用熔化的焊條金屬填塞，并與焊件熔化部分相結(jié)合，形成的焊縫稱為對接焊縫。又分為全熔透和部分熔透(非熔透)兩種。3、按照焊縫的空間位置即施焊的方位，焊縫又可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊。8.2.3焊縫缺陷與焊接質(zhì)量控制

1、缺陷常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等，以及焊縫尺寸不符合要求、

焊縫成形不良等。裂紋是焊縫連接中最危險的缺陷。2、焊縫質(zhì)量檢驗一般采用外觀檢查和內(nèi)部無損探傷兩種方法，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內(nèi)部缺陷。

內(nèi)部無損檢驗?zāi)壳皬V泛采用超聲波，使用靈活、經(jīng)濟，對內(nèi)部缺陷反應(yīng)靈敏，但不易識別缺陷性質(zhì)；有時還用磁粉檢驗、熒光檢驗等較簡單的方法作為輔助；此外還可采用x射線或射線透照或拍片，尤其x射線應(yīng)用較廣泛?！朵摻Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205)中規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級和三級。三級焊縫只要求對焊縫作外觀檢查且符合三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；一級、二級焊縫則除外觀檢查且符合一級、二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，還要求超聲波檢驗并符合相應(yīng)級別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，若超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應(yīng)采用射線探傷。外觀和探傷檢查的位置和數(shù)量也有專門的規(guī)定。設(shè)計中對焊縫質(zhì)量等級不應(yīng)提出不恰當(dāng)?shù)囊?/p>

8.2.4焊縫圖紙表示焊縫代號由引出線、圖形符號和輔助符號三部分組成。引出線由橫線和帶箭頭的斜線組成。箭頭指到圖形上的相應(yīng)焊縫處，橫線的上面和下面用來標(biāo)注圖形符號和焊縫尺寸。當(dāng)引出線的箭頭指向焊縫所在的一面時，應(yīng)將圖形符號和焊縫尺寸等標(biāo)注在水平橫線的上面；當(dāng)箭頭指向?qū)?yīng)焊縫所在的另一面時，則應(yīng)將圖形符號和焊縫尺寸標(biāo)注在水平橫線的下面。

焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能表達(dá)清楚時，在標(biāo)注焊縫代號的同時，可在圖形上加?xùn)啪€表示，甚至可加注必要的說明，直至表達(dá)清楚。(a)正面焊縫；(b)背面埠縫；(c)安裝焊縫8.3對接焊縫計算和構(gòu)造8.3.1對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的焊件為了保證焊透常需做成坡口，故又叫坡口焊縫。坡口形式有直線形(不切坡口)、半V形(單邊V形)、全V形、雙V形(X形)、U形、K形。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。(a)直邊縫；(b)(g)單邊V形坡口；(c)V形坡口；(d)X形坡口；(e)U形坡口；(f)K形坡口

坡口形式和尺寸一般由施工單位根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定再結(jié)合本企業(yè)的經(jīng)驗確定。對于較厚的焊件(t>20mm)，則采用U形、K形和X形坡口。對于V形縫和U形縫需對焊縫根部進(jìn)行補焊。當(dāng)板寬或板厚不同時，規(guī)范規(guī)定：當(dāng)焊件的寬度不同或厚度在一側(cè)相差4mm以上時，應(yīng)分別在寬度或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于l：2．5的斜角.不同寬度和厚度板件的拼接

焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對承載力影響極大，故凡要求等強的對接焊縫施焊時應(yīng)設(shè)置引弧板和引出板（常常簡述為引弧板），焊后將它割除。在設(shè)計中不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一處集中大量焊縫，同時焊縫的布置應(yīng)盡可能對稱于構(gòu)件形心軸，以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象并降低殘余應(yīng)力的影響。8.3.2對接焊縫的強度對接焊縫分焊透和部分焊透兩種。本節(jié)講述焊透的對接焊縫。焊縫金屬的強度一般高于母材，所以對接焊縫連接的破壞通常不會在焊縫金屬部位，而是在母材或焊縫附近的熱影響區(qū)。但是，由于焊接技術(shù)問題，焊縫中存在缺陷

等，試驗證明，這些缺陷對受壓和受剪的對接焊縫影響不大，但對受拉的對接焊縫影響卻較為顯著。一、二級焊縫的抗拉強度可與母材相等，而三級焊縫允許存在的缺陷較多，其抗拉強度取為母材強度的85%。8.3.2.對接焊縫的計算1.對接焊縫受軸心力作用：式中N軸心拉力或壓力；lw

焊縫的計算長度。施焊時，焊縫兩端設(shè)置引弧板和引出板時，取焊縫的實際長度；無引弧板和引出板時，取實際長度減去2t；t在對接接頭中連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板厚度；

對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值。三級焊縫的抗拉強度比母材低。故當(dāng)設(shè)置引弧板和引出板時，只有三級焊縫才需按上式進(jìn)行抗拉強度驗算。如果用直縫不能滿足抗拉強度要求時，可采用如圖(b)所示的斜對接焊縫。計算表明，焊縫與作用力N的夾角滿足時，斜焊縫長度的增加能抵消抗拉強度的不足，可不再進(jìn)行驗算.

(a)垂直焊縫；(b)斜向焊縫

2.對接焊縫承受彎矩和剪力的共同作用式中M、V焊縫截面所承受的彎矩、剪力；Ww、Iw焊縫截面對中性軸的抗彎模量和慣性矩，注意無引弧板和引出板時，每條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t；Sw計算剪應(yīng)力處以上焊縫截面對中性軸的面積矩；

對接焊縫的抗剪強度