PPT钢结构设计原理之钢结构的连接和节点构造

第7章钢结结构的连接接和节点构构造7.1钢结构对连接的要求及连连接方法设计时，在在选用合理理的连接方方式时，应应考虑以下下问题：1、连接设计计与结构内内力分析时时的假定相相一致；2、连接设计计应选择最最不利的荷荷载工况；；3、传力直接接、明确，，避免应力力集中；4、节点的变变形协调；；5、避免偏心心的影响；；6、连接的方方式应避免免在结构中中产生过大大的残余应应力；7、利用厚钢钢板时，应应避免层间间撕裂；8、连接的构构造简单，，便于施工工。钢结构的连连接分类：：冶金连接——焊接连接；铆钉钉连连接接机械械连连接接———普通通螺螺栓栓螺栓栓连连接接高强强度度螺螺栓栓焊接接连连接接20世纪纪20年代代发发展展起起来来的的，，是是现现代代钢钢结结构构最最主主要要的的连连接接方方式式。。优点点：构构造造简简单单，，加加工工方方便便，，节节省省钢钢材材。。而而且且能能实实现现自自动动化化操操作作，，生生产产效效率率较较高高。。缺点点：焊焊缝缝质质量量易易受受材材料料操操作作的的影影响响，，因因此此对对钢钢材材材材质质要要求求较较高高（（主主要要是是含含碳碳量量）），，焊焊接接时时构构件件内内有有残残余余应应力力和和残残余余变变形形，，且且宜宜产产生生裂裂缝缝，，给给疲疲劳劳破破坏坏带带来来隐隐患患。。所所以以，，对对直接接承承受受动动力力荷荷载载的的结结构构不不宜宜采采用用。铆钉钉连连接接优点点：：传传力力可可靠靠，，连连接接的的韧韧性性和和塑塑性性较较好好，，质质量量易易于于检检查查。。缺点点：：用用钢钢量量大大、、施施工工较较复复杂杂。。在土土木木工工程程中中很很少少采采用用，，主主要要用用在在飞飞机机制制造造业业。。普通通螺螺栓栓按性性能能等等级级分分：：3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8级。。含义义：：以以““4.6””为例例：：按制制作作精精度度分分：：A、B级和和C级。1、A、B级———精制制螺螺栓栓，，栓栓杆杆由由车车床床加加工工而而成成，，表表面面光光滑滑，，尺尺寸寸准准确确，，要要求求螺螺栓栓孔孔为为I类孔孔，，允允许许偏偏差差为为0.18～0.25mm。2、C级———粗制制螺螺栓栓，，要要求求螺螺栓栓孔孔为为II类孔孔，，允允许许偏偏差差为为1.5～2.0mm。应用用范范围围：：承承受受拉拉力力的的安安装装连连接接；；可可拆拆卸卸结结构构的的连连接接；；安安装装时时构构件件的的临临时时固固定定。。高强强度度螺螺栓栓按性性能能等等级级分分：：8.8级、、10.9级、、12.9级从外外形形上上分分：：1、大大六六角角头头螺螺栓栓(见图图1）：连连接接副副：：一一个个螺螺栓栓、、一一个个螺螺母母、、二二个个垫垫圈圈。。有有8.8级、、10.9级。。2、扭扭剪剪型型螺螺栓栓（见见图图2）：连连接接副副：：一一个个螺螺栓栓、、一一个个螺螺母母、、一一个个垫垫圈圈。。有有8.8级、、10.9级。。按受受力力状状况况分分：：1、摩摩擦擦型型连连接接：：预预拉拉力力把把被被连连接接的的部部件件夹夹紧紧，，使使部部件件的的接接触触面面间间产产生生很很大大的的摩摩擦擦力力，，外外力力通通过过摩摩擦擦力力来来传传递递。。板板件件之之间间不不允允许许产产生生滑滑移移。。2、承承压压型型连连接接：：板板件件之之间间允允许许产产生生滑滑移移。。7.2焊接接连连接接的的特特性性一、、焊接接方方法法电弧弧焊焊电阻阻焊焊气体体保保护护焊焊1.手工工电电弧弧焊焊A、焊条条的的选选择择：：焊条条应应与与焊焊件件钢钢材材相相适适应应。。原理理：：利利用用电电弧弧产产生生热热量量熔化化焊焊条条和和母母材材形形成焊焊缝缝。。

焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧Q390、Q420钢选选择择E55型焊焊条条(E5500--5518)Q345钢选选择择E50型焊焊条条(E5000--5048)不同同钢钢种种的的钢钢材材焊焊接接，，宜宜采采用用与与低低强强度度钢钢材材相相适适应应的的焊焊条条。。缺点点：：质质量量波波动动大大，，要要求求焊焊工工等等级级高高，，劳劳动动强强度度大大，，效效率率低低。。优点点：：方方便便，，特特别别在在高高空空和和野野外外作作业业，，小小型型焊焊接接；；Q235钢选选择择E43型焊焊条条（（E4300--E4328)B、优、缺点2.埋弧焊（自动动或半自动））、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣焊件埋弧自动焊A、焊丝的选择应应与焊件等强强度。B、优、缺点：优点：自动化化程度高，焊焊接速度快，，劳动强度低低，焊接质量量好。缺点：设备投投资大，施工工位置受限等等。送丝器机器Q235的焊件——H08、H08A焊丝Q345的焊件——H08A、H08MnA、H10Mn2Q345的焊件——H08MnA、H10Mn2自动焊的焊缝缝质量均匀，，塑性好，冲冲击韧性高，，抗腐蚀性强强。半自动焊焊除人工操作作前进外，其其余与自动焊焊相同。适用于焊接受受力构件，如如：焊接截面面中腹板与翼翼缘的连接等等。3.气体保护焊优、缺点：优点：焊接速速度快，焊接接质量好。缺点：施工条条件受限制等等。4、电阻焊利用电流通过过焊件接触点点表面产生的的热量来熔化化金属，再通通过压力使其其焊合。冷弯薄薄壁型型钢（厚度度低于于3.5mm）的焊接接；板板叠厚厚度不不超过过12mm的焊接接。二、焊焊缝连连接的的优缺缺点优点：（1）不需需要在在钢材材上打打孔钻钻眼，，既省省工省省时，，又不不使材材料的的截面面积受受到减减弱（2）任何何形状状的构构件都都可直直接连连接，，一般般不需需要辅辅助零零件，，使连连接构构造简简单，，传力力路线线短，，适应应面广广；（3）焊接接连接接的气气密性性和水水密性性都较较好，，结构构刚性性也较较大，，结构构的整整体性性较好好。缺点：（1）由于于高温温作用用在焊焊缝附附近形形成热热影响响区材材质变变脆；；（2）焊接接的残残余应应力会会使结结构发发生脆脆性破破坏和和降低低压杆杆稳定定的临临界荷荷载，，同时时残余余变形形还会会使构构件尺尺寸和和形状状发生生变化化；（3）焊接接结构构具有有连续续性，，局部部裂缝缝一经经发生生便容容易扩扩展到到整体体。三、焊焊缝缺缺陷及及焊缝缝质量量检查查1.焊缝缺缺陷2.焊缝质质量检检查外观检检查：：检查外外观缺缺陷和和几何何尺寸寸；内部无无损检检验：：检验内内部缺缺陷。。内部检检验主主要采采用超声波，有时时还用用磁粉检验荧光检检验等等辅助助检验验方法。还还可以以采用用X射线或γ射线透透照或或拍片片。《钢结构构工程程施工工及验验收规规范》规定：：焊缝按按其检检验方方法和和质量量要求求分为为一级级、二二级和和三级级。三级焊焊缝只只要求求对全全部焊焊缝作作外观观检查查且符符合三级质质量标标准；；一、二二级焊焊缝除除外观观检查查外，，尚要要求一一定数数量的的超声声波检检验并并符合合相应应级别别的质质量标标准。。《钢结构构设计计规范范》（GB50017--2003）中，对对焊缝缝质量量等级级的选选用有有如下下规定定：(1)需要进进行疲疲劳计计算的的构件件中，，垂直直于作作用力力方向向的横横向对对接焊焊缝受受拉时时应为为一级级，受受压时时应为为二级级。3.焊缝质质量等等级及及选用用(2)在不需需要进进行疲疲劳计计算的的构件件中，，凡要要求与与母材材等强强的受受拉对对接焊焊缝应应不低低于二二级；；受压压时宜宜为二二级。。（３））重级级工作作制和和起重重量ＱＱ＞＞５００ｔ的的中级级工作作制吊吊车梁梁的腹腹板与与上翼翼缘板板之间间以及及吊车车桁架架上弦弦杆与与节点点板之之间的的Ｔ形形接头头焊透透的对对接与与角接接组合合焊缝缝，不不应低低于二二级。。（４））角焊焊缝质质量等等级一一般为为三级级，直直接承承受动动力荷荷载且且需要要验算算疲劳劳和起起重量量Ｑ＞＞５００ｔ的的中级级工作作制吊吊车梁梁的角角焊缝缝的外外观质质量应应符合合二级级。注：一、二二级焊焊缝用于等等强连连接，，其焊焊缝的的拉、、压、、弯时时与母母材相相等，，不必必计算算焊缝缝的强强度。。三级焊焊缝一般只只能达达到母母材强强度的的85%，应进进行验验算。。若为高空施施焊，焊缝缝强度度设计计值应应乘折折减系系数0.9。1.焊接连连接形形式搭接角部连接对接T型连接接四、焊焊缝连连接型型式及及焊缝缝型式式2.焊缝形形式（1）对接接焊缝缝正对接焊缝（2）角焊焊缝T型对接焊缝斜对接焊缝对接焊焊缝角焊缝缝3.焊缝位位置4.焊缝代代号焊缝代代号由由引出出线、、图形形符号号和辅辅助符符号三三部分分组成成。引引出线线由横横线和和带箭箭头的的斜线线组成成。1、对接接焊缝缝的坡坡口形形式:一、对对接焊焊缝的的构造造要求求对接焊焊缝的的焊件件常做做坡口口，坡坡口形形式与与板厚和和施工工条件件有关。。t--焊件厚厚度(1)当:t<6mm(手工焊焊),t<10mm(埋弧焊焊)时可不不做坡坡口,采用直直边缝缝;(2)t=7~20mm时，宜宜采用用单边边V形和双双边V形坡口口;(3)t>20mm时，宜宜采用用U形、K形、X形坡口口。7.3对接焊焊缝的的构造造和计计算C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）2、不同同板厚厚与板板宽的的对接接：当板件件厚度度或宽宽度在在一侧侧相差差大于于4mm时，应应做坡坡度不不大于于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角角，以以平缓缓过度度，减减小应应力集集中。。若板板厚厚相相差差不不大大于于4mm，则可可不不做做斜斜坡坡。。≤1:2.5≤1:2.53、加加引引弧弧板板对接接焊焊缝缝的的起起点点和和终终点点，，常常因因不不能能熔熔透透而而出出现现凹凹形形的的焊焊口口，，受受力力后后易易出出现现裂裂缝缝及及应应力力集集中中。。为为消消除除这这种种不不利利情情况况，，施施焊焊时时常常将将焊焊缝缝两两端端施施焊焊至至引引弧弧板板上上，，然然后后再再将将多多余余的的部部分分割割掉掉，，并并用用砂砂轮轮将将表表面面磨磨平平。。在在工工厂厂焊焊接接时时可可采采用用引引弧弧板板，，在在工工地地焊焊接接时时，，除除了了受受动动力力荷荷载载的的结结构构外外，，一般般不不用用引引弧弧板板，，而而是是计计算算时时扣扣除除焊焊缝缝两两端端各各t（连接接件件较较小小厚厚度度））长长度度。。4、T形连连接接5、钢钢板板拼拼接接焊焊缝缝对接接焊焊缝缝分分为为：：焊透透和部分分焊焊透透（（自自学学））两种种；；对于于静静载载作作用用下下的的一一级级和和二二级级对对接接焊焊缝缝其其强强度度可可视视为为与与母母材材相相同同，，不不与与计计算算。。三级级焊焊缝缝需需进进行行计计算算；对接接焊焊缝缝可可视视作作焊焊件件的的一一部部分分，，故故其其计计算算方方法法与与构构件件强强度度计计算算相相同同。。计算算时时对对焊焊缝缝截截面面的的应应力力进进行行分分析析，，应应力力为为弹弹性性阶阶段段。二、、对对接接焊焊缝缝的的计计算算NNt1、轴心心力力作作用用下下的的对对接接焊焊缝缝计计算算式中中：：N——轴心心拉拉力力或或压压力力；；t——板件件较较小小厚厚度度；；ftw、fcw—对接接焊焊缝缝的的抗抗拉拉和和抗抗压压强强度度设设计计值值。。NNlwtA当不不满满足足上上式式时时，，可可采采用用斜斜对对接接焊焊缝缝连连接接如如图图B。另:当tanθ≤≤1.5时,不用用验验算算!NNtBθNsinθNcosθlw2、M、V共同同作作用用下下的的对对接接焊焊缝缝计计算算因焊焊缝缝截截面面为为矩矩形形，，M、V共同同作作用用下下