第8章钢结构的连

第8章钢结构的连接8.1钢结构的连接方式连接的方式可分为两大类：焊缝连接和紧固件（螺栓、铆钉等）连接。焊接，又可分为对接焊缝连接和角焊缝连接.紧固件连接是指铆钉连接和螺栓连接，常简称栓钉连接，而螺栓连接又有普通螺栓连接和高强度螺栓连接。

(a)焊缝连接；(b)铆钉连接立焊；(c)螺栓连接

8.2焊缝连接的特性8.2.1焊缝连接方法

（1）电弧焊

最常用的一种焊接方法，分为手工电弧焊和（半）自动埋弧焊.

手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材(或称主体金属)相适应，一般为：Q235钢采用E43型焊条(E4300～E4328)；Q345钢采用E50型焊条(E5000～E5048)；Q390钢和Q420钢采用E55型焊条(E5500～E5518)。焊条型号中，字母E表示焊条，前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度(即分别为420、490、540N/mm2)，第三、四位数字表示适用焊接位置、电流以及药皮类型等。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢材相适应的焊条。埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应，即要求焊缝与主体金属等强度。有关焊条与焊丝焊剂型号和特性见附录2.

(2)电渣焊

电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的热阻，来熔化金属，使之焊合。特别适用于焊接40mm厚度以上的焊件，而且焊件可以不开坡口。（3）电阻焊

电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面时的电阻所产生的热量，来熔化焊件金属，再利用压力使其焊合。它适用于焊接厚度为6～12mm的板束。(4)气体保护焊

气体保护焊是用焊枪中喷出的惰性气体及自动送人焊丝代替焊剂和焊条的一种焊接方法。主要用于手工操作，与手工电弧焊相比较，速度快，焊接变形小。

焊缝连接的优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，既可手工施焊也可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大，整体性较好。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，易使局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使构件受力时变形增加、降低了构件的稳定性；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。8.2.2焊缝连接形式1、按被连接钢材的相互位置分对接（或平接）、搭接（或错接）、T形（或顶接）连接和角接等。在T形连接中也有被连接件不是垂直的情况。

2、按构造分分对接焊缝和角焊缝焊缝金属填充在被连接件形成的直（斜）角区域内的焊缝称为角焊缝,广泛应用。(a)对接；(b)用拼接盖板的对接；(c)搭接；(d)、(e)T形连接；(f)、(g)角接

在两焊件连接面的间隙内，用熔化的焊条金属填塞，并与焊件熔化部分相结合，形成的焊缝称为对接焊缝。又分为全熔透和部分熔透(非熔透)两种。3、按照焊缝的空间位置即施焊的方位，焊缝又可分为平焊、立焊、横焊和仰焊。8.2.3焊缝缺陷与焊接质量控制

1、缺陷常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等，以及焊缝尺寸不符合要求、

焊缝成形不良等。裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷。2、焊缝质量检验一般采用外观检查和内部无损探伤两种方法，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。

内部无损检验目前广泛采用超声波，使用灵活、经济，对内部缺陷反应灵敏，但不易识别缺陷性质；有时还用磁粉检验、荧光检验等较简单的方法作为辅助；此外还可采用x射线或射线透照或拍片，尤其x射线应用较广泛。《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)中规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查且符合一级、二级质量标准外，还要求超声波检验并符合相应级别的质量标准，若超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤。外观和探伤检查的位置和数量也有专门的规定。设计中对焊缝质量等级不应提出不恰当的要求

8.2.4焊缝图纸表示焊缝代号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。引出线由横线和带箭头的斜线组成。箭头指到图形上的相应焊缝处，横线的上面和下面用来标注图形符号和焊缝尺寸。当引出线的箭头指向焊缝所在的一面时，应将图形符号和焊缝尺寸等标注在水平横线的上面；当箭头指向对应焊缝所在的另一面时，则应将图形符号和焊缝尺寸标注在水平横线的下面。

焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚时，在标注焊缝代号的同时，可在图形上加栅线表示，甚至可加注必要的说明，直至表达清楚。(a)正面焊缝；(b)背面埠缝；(c)安装焊缝8.3对接焊缝计算和构造8.3.1对接焊缝的构造对接焊缝的焊件为了保证焊透常需做成坡口，故又叫坡口焊缝。坡口形式有直线形(不切坡口)、半V形(单边V形)、全V形、双V形(X形)、U形、K形。坡口形式与焊件厚度有关。(a)直边缝；(b)(g)单边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单位根据《建筑钢结构焊接技术规程》的规定再结合本企业的经验确定。对于较厚的焊件(t>20mm)，则采用U形、K形和X形坡口。对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。当板宽或板厚不同时，规范规定：当焊件的宽度不同或厚度在一侧相差4mm以上时，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于l：2．5的斜角.不同宽度和厚度板件的拼接

焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，故凡要求等强的对接焊缝施焊时应设置引弧板和引出板（常常简述为引弧板），焊后将它割除。在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件形心轴，以减少应力集中现象并降低残余应力的影响。8.3.2对接焊缝的强度对接焊缝分焊透和部分焊透两种。本节讲述焊透的对接焊缝。焊缝金属的强度一般高于母材，所以对接焊缝连接的破坏通常不会在焊缝金属部位，而是在母材或焊缝附近的热影响区。但是，由于焊接技术问题，焊缝中存在缺陷

等，试验证明，这些缺陷对受压和受剪的对接焊缝影响不大，但对受拉的对接焊缝影响却较为显著。一、二级焊缝的抗拉强度可与母材相等，而三级焊缝允许存在的缺陷较多，其抗拉强度取为母材强度的85%。8.3.2.对接焊缝的计算1.对接焊缝受轴心力作用：式中N轴心拉力或压力；lw

焊缝的计算长度。施焊时，焊缝两端设置引弧板和引出板时，取焊缝的实际长度；无引弧板和引出板时，取实际长度减去2t；t在对接接头中连接件的较小厚度；在T形接头中为腹板厚度；

对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。三级焊缝的抗拉强度比母材低。故当设置引弧板和引出板时，只有三级焊缝才需按上式进行抗拉强度验算。如果用直缝不能满足抗拉强度要求时，可采用如图(b)所示的斜对接焊缝。计算表明，焊缝与作用力N的夹角满足时，斜焊缝长度的增加能抵消抗拉强度的不足，可不再进行验算.

(a)垂直焊缝；(b)斜向焊缝

2.对接焊缝承受弯矩和剪力的共同作用式中M、V焊缝截面所承受的弯矩、剪力；Ww、Iw焊缝截面对中性轴的抗弯模量和惯性矩，注意无引弧板和引出板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t；Sw计算剪应力处以上焊缝截面对中性轴的面积矩；

对接焊缝的抗剪强度