第三章 結構材料-鋼材連接

本節(jié)要點掌握鋼結構的連接方法，各自的特點和適用情況掌握對接焊縫的強度計算和構造要求掌握各種型式的角焊縫聯接的強度計算和構造要求掌握普通螺栓和高強度螺栓連接的計算方法

課后完成習題3-6、3-7、3-8、3-9及思考題3.6鋼結構的連接鋼結構連接必要性只有通過連接才能形成整體結構連接設計應符合安全可靠、節(jié)省鋼材、構造簡單、制作安裝方便等。3.6.1鋼結構的連接方法焊接連接螺栓連接：普通螺栓連接和高強螺栓連接鉚釘連接各自的優(yōu)缺點焊縫連接：對鋼材從任何方位、角度和形狀相交都能方便適用，一般不需要附加連接板、連接角鋼等零件，也不需要在鋼材上開孔，不使截面受削弱，因而構造簡單，節(jié)省鋼材，制作方便，并易于采用自動化操作，生產效率高；焊縫連接的剛度大，密封性好。塑性和韌性較差，脆性較大，疲勞強度低，另外，焊縫質量缺陷也是影響連接質量的不利因素。鉚釘連接：塑性、韌性和整體性好，連接變形小，傳力可靠，疲勞性能好，質量也便于檢查，特別適用于重型和直接承受動力荷載的結構。鉚釘的連接的構造復雜，用鋼量大，施工麻煩，打鉚時噪聲大，勞動條件差。螺栓連接：安裝方便，特別適于工地安裝連接；也便于拆卸，適用于需要裝卸結構的連接和臨時性連接。但需要在板件上開孔和拼裝時對孔普通螺栓連接；高強度螺栓連接3.6.2焊縫連接一、鋼結構的焊接方法電弧焊、電渣焊、氣體保護焊、電阻焊1）手工電弧焊

特點：設備簡單、操作靈活，適用性和可達性強度；生產效率比自動、半自動焊低，質量稍低并且變異性大，施焊時電弧光較強。

焊條的選用應和焊件鋼材（主體金屬）的強度和性能相適應。一般為：對Q235鋼采用E43型焊條（E4300~E4316）；對16Mn鋼采用E50型焊條（E5000~E5018）；對15MnV鋼采用E55焊條（E5500~E5518）。2）焊劑層下自動或半自動埋弧焊3）二氧化碳氣體保護自動或半自動焊4）電渣焊5）電阻點焊二、焊縫連接的形式按被連接鋼材的相互位置分平接、搭接、頂接（T接）按所用焊縫本身的構造分：對接焊縫角焊縫按施焊時焊縫在焊件之間的相對位置分焊接位置三、焊縫連接的缺陷、質量檢驗和焊縫級別焊縫連接缺陷焊縫外形尺寸不符合要求，焊縫成形不良等。2.質量檢驗和焊縫級別焊縫質量檢驗：外觀檢查和無損檢驗焊縫級別：一、二、三級三級只要求對全部焊縫作外觀檢查二級焊縫應進行無損檢查，抽檢比例不小于20％。一級焊縫應進行100％的探傷檢驗。焊縫質量等級的選用在需要進行疲勞計算的構件中，對接焊縫作用力垂直焊縫受拉時為一級，受壓時為二級，作用力平行焊縫時為二級。不需要進行疲勞計算的構件中，受拉時應不低于二級，受壓時宜為二級。有吊車時，焊縫質量等級不應低于二級。角焊縫的質量等級為：有動力荷載時應符合二級，其余可為三級。3.焊縫符號及標注方法3.6.3對接焊縫連接一、對接焊縫的型式和構造對接焊縫的剖口型式當焊件厚度t≤8mm，留直邊縫c=0.5~2.0mm；當t=8~20mm，開單邊V形縫，當t>20mm，可采用其它形式

對接焊縫兩側板件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，做斜角1：2.5當采取不焊透的對接焊縫時，有效厚度不得小于二、對接焊縫連接的計算軸心受力的對接焊縫t—在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度，在T形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度。

正對接斜對接有效焊縫長度lw

：有引弧板按實際長度，無引弧板按實際長度減2t計?！獙雍缚p的抗拉、抗壓強度的設計值受彎、受剪的對接焊縫在彎矩作用下：在剪力作用下：3.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對接焊縫對于工字形截面梁對接焊接接頭，還應對同時受有較大正應力和較大剪應力處（腹板和翼緣的交點），按折算應力驗算

3.6.4角焊縫連接一、角焊縫的形式直角角焊縫按截面形狀分為凸形和凹形，等邊和不等邊形一般情況下采用普通形。在直接承受動力荷載的結構中，側面角焊縫可采用等邊凹形角焊縫；對于正面角焊縫，也可采用平坡凸形角焊縫。焊腳尺寸和有效厚度斜角角焊縫常用于鋼漏斗和鋼管結構中。對于夾角>135度或<60度的斜角角焊縫，除鋼管結構外，不宜作受力焊縫焊腳尺寸和有效厚度二、角焊縫的布置和受力按焊縫受力方向和位置側面角焊縫的受力性能及破壞形態(tài)側面角焊縫主要受剪，因兩端應力集中，剪應力分布不均勻。正面角焊縫的受力性能及破壞形態(tài)正面角焊縫有效面上受有正應力和剪應力作用，分布不均勻。通常正焊縫的強度是側焊縫的1.35~1.55倍。有效面三、角焊縫尺寸的構造要求最大焊腳尺寸（為避免焊件金屬過燒，減少焊接殘余應力和殘余變形）若t2<t1最小焊腳尺寸最小焊腳尺寸hf（mm）≥1.5，t為較厚焊件的厚度（mm）；對自動焊hf可減小1mm，對T形連接的單面角焊縫應增加1mm。但當t≤4mm時，采用hf=tmax

。側面角焊縫的最大計算長度lw≤60hf（承受靜力或間接動力荷載）或40hf

（直接承受動力荷載）。若內力沿側面角焊縫全長分布，則計算長度不受此限。（焊接梁翼緣和腹板的連接焊縫，屋架中弦桿和節(jié)點板的連接焊縫，以及梁的支承肋和腹板的連接焊縫等）4.角焊縫的最小計算長度lw≥8hf或40mm（常用大于50mm）5.搭接連接的構造要求僅有兩條側面角焊縫連接時，焊縫計算長度和間距的要求搭接長度不得小于5t和25mm。次要連接或次要構件中的斷續(xù)角焊縫的構造。焊段長度不小于10hf或50mm，凈距不應大于15t（受壓構件）；30t（受拉構件）。6.節(jié)點焊縫e≤15tmine≤30tmin3.6.5角焊縫連接的計算一、直角角焊縫強度計算的基本公式正面角焊縫側面角焊縫在各種應力綜合作用下2hf二、斜角角焊縫仍按上式計算，但三、不焊透的對接焊縫的強度仍按上式計算，但在垂直焊縫長度方向的壓力作用下，否則V形剖口U、J形剖口三、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算1.承受軸心力作用的拼接板連接方式只有側面角焊縫時只有正面角焊縫時采用三面圍焊時2.承受斜向軸心力的角焊縫連接計算3.承受