鋼結(jié)構(gòu)施工詳細課件

鋼結(jié)構(gòu)的連接

導學（1）鋼結(jié)構(gòu)連接－－鋼結(jié)構(gòu)是一種由預制材料（鋼材）制作，通過工廠加工成構(gòu)件，再經(jīng)工地現(xiàn)場拼裝而形成的結(jié)構(gòu)，因此，構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接節(jié)點是形成鋼結(jié)構(gòu)并保證結(jié)構(gòu)安全正常工作的重要組成部分。設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)連接的基本原則合理設(shè)計連接，保證節(jié)點具有足夠的承載能力和適當?shù)墓?jié)點剛度，以實現(xiàn)在節(jié)點處傳遞內(nèi)力。

具體設(shè)計時應根據(jù)荷載設(shè)計值所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)力響應進行連接節(jié)點的計算。

正確計算節(jié)點所承受（或傳遞）的內(nèi)力是保證節(jié)點安全傳力的前提，而根據(jù)節(jié)點連接的傳力機理選擇適當連接方式以及連接件的布置則取決于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所承受的荷載特征、連接處的構(gòu)件截面形狀、構(gòu)件尺寸、連接區(qū)的尺度、節(jié)點剛度要求、不同連接方式的構(gòu)造要求、施工的可能性等諸多因素。

1、鋼結(jié)構(gòu)的連接方式2、焊接連接的特性3、焊接應力與焊接變形4、對接焊縫的構(gòu)造5、角焊縫的構(gòu)造6、普通螺栓連接的構(gòu)造7、高強度螺栓連接的構(gòu)造1、各種連接方式的構(gòu)造要求2、各種連接方式的傳力機理

鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(1)鉚釘連接螺栓連接焊縫連接1.1鋼結(jié)構(gòu)的基本連接方式鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(2)1.焊接連接（冶金式）使金屬高溫融化后形成整體采用焊接材料：電弧焊、氣焊、電渣焊不采用焊接材料：電阻焊2.緊固件連接（機械式）3.其他（化學式）螺栓：普通螺栓：精制螺栓(A、B級)

粗制螺栓(C級)高強度螺栓：鉚釘：釘連接：(射釘、自攻螺釘、焊釘)強力膠：直接粘合零件化學漿錨螺栓：通過結(jié)構(gòu)膠將錨栓與錨固基礎(chǔ)結(jié)合成一個整體，用于鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件的連接1.1鋼結(jié)構(gòu)的基本連接方式鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(3)材質(zhì)易變脆產(chǎn)生殘余應力、殘余變形、焊接缺陷對鋼結(jié)構(gòu)疲勞、穩(wěn)定有不利影響較多地依賴焊工的技能水平質(zhì)量檢驗要求較高時檢驗工作量較大缺點現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應用最廣泛優(yōu)點構(gòu)造簡單—任何形狀的構(gòu)件可直接連接，無需輔助零配件省工省料—加工方便，不需打孔鉆眼，不削弱截面施工快速—可自動化操作連接的密閉性好，剛度大，整體性好1.2焊接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(4)工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展方向優(yōu)點施工簡單，裝拆方便，對安裝工的要求高摩擦型高強度螺栓連接動力性能好耐疲勞，易阻止裂紋擴展缺點費料、開孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高1.3螺栓連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(5)優(yōu)點塑性、韌性好，動力性能好缺點費料、加熱鉚合過程極其費工目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應用1.4鉚釘連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(6)栓釘將鋼板與混凝土板連接起來栓釘承受剪力1.5栓（焊）釘連接的特點鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(7)射釘槍用于薄壁構(gòu)件（壓型鋼板屋面板、墻板與梁、柱）的連接可采用射槍、鉚槍等專用工具安裝1.6射釘、自攻螺釘?shù)奶攸c鋼結(jié)構(gòu)連接的基本方式(8)連接方法優(yōu)點缺點焊接對焊件幾何形體適應性強，構(gòu)造簡單，省材省工，工效高，連接連續(xù)性強,可達到氣密和水密要求，節(jié)點剛度大對材質(zhì)要求高，焊接程序嚴格，質(zhì)量檢驗工作量大,要求高;存在有焊接缺陷的可能，產(chǎn)生焊接應力和焊接變形，導致材料脆化，對構(gòu)件的疲勞強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響;一旦開裂則裂縫開展較快,對焊工技術(shù)等級要求較高鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動力性能好費鋼、費工，開孔對構(gòu)件截面有一定削弱普通螺栓連接裝拆便利，設(shè)備簡單粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工和安裝難度較大，開孔對構(gòu)件截面有一定削弱高強螺栓連接加工方便，可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理及安裝工藝略為復雜，造價略高，對構(gòu)件截面削弱相對較小，質(zhì)量檢驗要求高射釘、自攻螺栓連接靈活，安裝方便，構(gòu)件無須預先處理，適用于輕鋼、薄板結(jié)構(gòu)不能承受較大集中力1.7基本連接方式對比2焊接連接形式及特性（1）電弧焊2.氣體保護焊3.電渣焊4.氣焊5.電阻焊（1）手工電弧焊（2）自動埋弧焊（3）半自動埋弧焊2.1焊接工藝2焊接連接形式及特性（2）電弧焊氣焊電阻焊電渣焊利用通電后焊接材料（焊條或焊絲）和焊件之間產(chǎn)生電弧，熔化焊接材料形成焊縫，需要使用焊條：手工電弧焊：Q235－E43系列，Q345－E50系列Q390－E55系列不同鋼種連接時，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條－－質(zhì)量不易保證，用于現(xiàn)場焊自動（半自動）埋弧焊：Q235－H08、H08A、H08MnA焊絲，Q345、Q390－H08A、H08E、H10Mn2－－質(zhì)量均勻，塑性、沖擊韌性好，用于規(guī)則構(gòu)件的工廠焊利用乙炔在氧氣中燃燒形成的火焰融化焊條形成焊縫－－用于薄鋼板和小型結(jié)構(gòu)焊接利用電流通過待連接焊件的表面產(chǎn)生的熱量融化金屬、通過壓力使之熔合－－用于厚度不超過12mm鋼板和薄壁型鋼焊接利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化填充金屬和母材，凝固后形成連接氣體保護焊采用CO2氣體（代替焊劑）、焊絲，電弧使焊絲熔化形成焊縫CO2氣體保護被焊金屬與空氣接觸2.1焊接工藝

2焊接連接形式及特性（3）采用涂有焊藥的焊條通電后，焊條與焊件之間產(chǎn)生電弧高熱量使焊條熔化而形成焊縫設(shè)備簡單，適應性強，應用最廣泛質(zhì)量波動大，生產(chǎn)率低，勞動強度大導線2.1焊接工藝－－手工電弧焊

2焊接連接形式及特性（4）采用無涂層焊藥的焊絲，埋在焊劑下通電后電弧使焊絲、焊劑熔化形成焊縫熔化后的焊劑成為焊渣，浮在金屬面上半自動埋弧焊焊縫質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高需專用焊接設(shè)備，成本高全自動埋弧焊2.1焊接工藝－－自動、半自動電弧焊

2焊接連接形式及特性（5）焊接速度快，熔化深度大可手工焊，也可自動化操作目前工廠很常用的焊接方法室外施焊要有避風措施，防止氣孔、焊坑缺陷采用CO2氣體（代替焊劑）、焊絲電弧使焊絲熔化形成焊縫CO2氣體保護被焊金屬與空氣接觸焊絲2.1焊接工藝－－氣體保護焊

2焊接連接形式及特性（6）非消耗熔嘴式采用管狀焊條(熔嘴),焊絲從管內(nèi)進入電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱，熔化焊件和焊絲形成焊縫常用于高層建筑等箱形柱內(nèi)部的橫隔板焊接有消耗和非消耗熔嘴式電渣焊之分消耗熔嘴式2.1焊接工藝－－電渣焊2焊接連接形式及特性（7）采用乙炔在氧氣中燃燒的火焰來熔化焊條適用于鋼板厚度薄的連接，一般小廠家備用此焊接設(shè)備2.1焊接工藝－－氣焊2焊接連接形式及特性（8）不采用焊接材料電流通過焊件表面的電阻，產(chǎn)生熱量熔化金屬，再加壓力而焊合適宜板厚不大于12mm的焊接冷彎薄壁型鋼連接常采用此焊接方法2.1焊接工藝－－電阻焊2焊接連接形式及特性（9）根據(jù)焊件相對位置根據(jù)焊縫構(gòu)造根據(jù)焊縫連續(xù)性根據(jù)施焊位置平接搭接頂接對接焊縫（直縫和斜縫）角焊縫（側(cè)縫和端縫）組合形式連續(xù)焊間斷焊俯焊立焊橫焊仰焊平接（對接焊縫）搭接（角焊縫）頂接（T型連接）對接焊縫角焊縫角接對接焊縫角焊縫2.2焊縫形式－－焊縫的不同分類2焊接連接形式及特性（9）用料經(jīng)濟，傳力平穩(wěn)，動力性能好較厚的板需開剖口，費工施工簡便傳力不均，應力集中嚴重，搭接時費料對接焊縫直焊縫斜焊縫角焊縫側(cè)焊縫（與力平行）端焊縫（與力垂直）2.2焊縫形式－－對接焊縫與角焊縫2焊接連接形式及特性（9）間斷焊縫連續(xù)焊縫不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷焊縫連接2.2焊縫形式－－連續(xù)焊縫與間斷焊縫2焊接連接形式及特性（9）俯焊橫焊立焊仰焊質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量差2.2焊縫形式－－施焊方位2焊接連接形式及特性（9）熱裂紋冷裂紋氣孔燒穿夾渣根部未焊透邊緣未熔合焊縫層間未熔合咬邊焊瘤2.3焊縫缺陷2焊接連接形式及特性（9）檢驗標準三級肉眼外觀檢查二級肉眼外觀檢查＋超聲波用于有較大拉應力的較重要連接－－不得存在裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷一級肉眼外觀檢查＋超聲波＋X射線用于抗動力、疲勞荷載的重要連接－－不得存在未滿焊、咬邊、根部收縮、裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷用于一般連接－－所有焊縫均應作外觀檢驗，不允許有可見裂紋等缺陷。其它缺陷如咬邊、表面氣孔、夾渣等按規(guī)范要求；超聲波檢測設(shè)備2.4焊縫質(zhì)量檢驗無損檢測：一級焊縫全數(shù)檢驗，二級焊縫抽檢20％以上焊縫周圍溫度場3焊接應力與焊接變形（1）產(chǎn)生原因焊接殘余變形

—由焊縫及其周圍不均勻熱脹冷縮引起焊接殘余應力

—由焊縫冷卻收縮受到阻礙引起壓住內(nèi)應力焊縫θ變形3.1焊接應力3焊接應力與焊接變形（2）1.縱向焊接應力－－沿焊縫方向

兩板焊接－－焊縫區(qū)受拉、兩側(cè)受壓焊接工字鋼－－腹板中央受壓，兩端受拉翼緣中央受拉，兩端受壓2.橫向焊接應力－－垂直焊縫方向

A.焊縫縱向收縮導致兩塊板反向彎曲－－中間橫向受拉，兩端受壓B.施焊先后不同，則冷卻時間不同，導致后焊部分收縮受拉，先冷部分受杠桿作用也受拉，中間部分受壓

A和B兩種作用疊加3.厚度方向焊接應力－－表面受壓，中央受拉4.焊接應力的影響－－

A.

由于承載時可擴展塑性區(qū)，常溫下受靜載不影響強度，但會影響剛度B.焊縫中的三向應力阻礙塑性變形的發(fā)展，導致開裂，降低疲勞強度

C.降低構(gòu)件穩(wěn)定性，和使構(gòu)件提前進入塑性工作階段3.1焊接應力3焊接應力與焊接變形（3）X(橫向焊接應力)Y(縱向焊接應力)Z(厚度方向焊接應力)焊縫縱向焊接應力平板工字形截面3.1焊接應力3焊接應力與焊接變形（4）第一部分施焊方向收縮橫向焊接應力應力分布

第二部分厚度方向焊接應力＋=合成應力3.1焊接應力3焊接應力與焊接變形（5）與焊接應力同時產(chǎn)生，由焊區(qū)收縮變形導致3.2焊接變形波浪變形縱向收縮橫向收縮彎曲角變形波浪變形扭曲變形3焊接應力與焊接變形（6）3.3降低焊接應力和焊接變形的措施選擇合理的施焊順序(分段、分層、分塊等)；2．采用合理的焊縫設(shè)計：（1）盡量避免三向焊縫匯交；（2）控制焊縫厚度不要過大；（3）盡量對稱布置焊縫；（4）不宜單獨使用端縫。3．施焊前使構(gòu)件有一個和焊接變形相反的預變形；4．對小尺寸構(gòu)件可在焊前預熱，或在焊后回火加熱至600℃左右，然后緩慢冷卻；5．采用機械方法校正焊接變形。3焊接應力與焊接變形（7）設(shè)計措施合理安排焊縫位置焊縫不宜過分集中，避免焊縫立體交錯差好差好差好加勁板開孔，讓主要焊縫通過，次要焊縫中斷3.3降低焊接應力和焊接變形的措施3焊接應力與焊接變形（8）加工措施合理安排焊接次序，拆分多道焊縫。施焊前，預加反向變形。焊接次序交替進行

分多道焊縫

預加反變形3.3降低焊接應力和焊接變形的措施4對接焊縫的構(gòu)造（1）直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫板厚t<10mm板厚t=10~20mmU形縫K形縫X形縫板厚t>20mm4.1坡口形式4對接焊縫的構(gòu)造（2）不同寬度不同厚度可不設(shè)斜坡引弧板4.2其它構(gòu)造4對接焊縫的構(gòu)造（3）4.3焊縫截面焊縫截面厚度－－焊縫所連接板件的較薄厚度；焊縫截面計算長度－－采用引弧板時，焊縫全長有效；未采用引弧板時，計算焊縫長度=焊縫長度減去2t4.4傳力特性（1）焊縫傳遞焊件拼接處所承受的構(gòu)件內(nèi)力（2）力線沒有轉(zhuǎn)折（或基本沒有轉(zhuǎn)折）5角焊縫的構(gòu)造