建筑结构 PPT课件 第12章 钢结构

建筑结构机械工业出版社钢结构第12章钢结构12.1钢结构连接钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。第12章钢结构12.1钢结构连接

1.焊缝连接(1)优点构造简单，加工方便，节约钢材，连接的刚度大，密封性能好，易于采用自动化作业。（2）缺点但焊缝连接会产生残余应力和残余变形，且连接的塑性和韧性较差。2.螺栓连接螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。

第12章钢结构12.1钢结构连接（1）普通螺栓连接●普通螺栓分为A、B、C三级。●A级和B级为精制螺栓。其抗剪性能比C级螺栓好，但成本高，安装困难，故较少采用。●C级螺栓为粗制螺栓，加工粗糙，尺寸不很准确，只要求Ⅱ类孔。第12章钢结构12.1钢结构连接（2）高强度螺栓连接1）传递剪力的机理主要是靠被连接板件间的强大摩擦阻力来传递剪力。2）优点施工简便、受力好、耐疲劳、可拆换、工作安全可靠。3）应用广泛用于各种钢结构连接中，尤其适用于承受动力荷载的结构中。第12章钢结构12.1钢结构连接

4）高强度螺栓连接受剪力时，按其传力方式又可分为摩擦型和承压型两种：①摩擦型高强螺栓仅靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载力的极限状态。②承压型高强螺栓是靠被连接板件间的摩擦力和螺栓杆共同传递剪力，以螺栓杆被剪坏或被压（承压）坏作为承载力的极限。其承载力比摩擦型高，可节约螺栓。第12章钢结构12.1钢结构连接

12.1.1焊缝连接

1.焊接原理钢结构常用的焊接方法有电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊及气体保护焊等。（1）

手工电弧焊1）原理

第12章钢结构12.1钢结构连接如下图所示：其电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机和导线等组成。第12章钢结构12.1钢结构连接

2）焊条●手工焊常用的焊条有碳钢焊条和低合金钢焊条。●其牌号为E43、E50和E55型等，其中E表示焊条，两位数字表示焊条熔敷金属抗拉强度的最小值（单位为kgf/mm2）。●手工焊采用的焊条应符合国家标准的规定，焊条的选用应与主体金属相匹配。一般情况下，对Q235钢采用E43型焊条，对Q345钢采用E50型焊条，对Q390和Q420钢采用E55型焊条。

第12章钢结构12.1钢结构连接

3）特点●手工焊具有设备简单，适用性强的优点，特别是短焊缝或曲折焊缝的焊接时，或在施工现场进行高空焊接时，只能采用手工焊接，所以它是钢结构中最常用的焊接方法。●但其生产效率低，劳动强度大，保证焊缝质量的关键是焊工的技术水平，焊缝质量的波动较大。第12章钢结构12.1钢结构连接（2）自动或半自动埋弧焊1）原理

第12章钢结构12.1钢结构连接

2）特点及应用●自动埋弧焊焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷少，塑性和韧性好，因此其质量比手工电弧焊好。●半自动埋弧焊质量介于自动焊和手工焊之间。3）应用●自动埋弧焊只适合焊接较长的直线焊缝。●半自动埋弧焊适合于焊接曲线或任意形状的焊缝。自动焊或半自动焊应采用与焊件金属强度相匹配的焊丝和焊剂。焊丝应符合《焊接用钢丝》GB1300-77的规定，焊剂种类根据焊接工艺要求确定。第12章钢结构12.1钢结构连接2.焊缝的型式与构造焊缝连接可分为:

对接

搭接

T形连接

角接

第12章钢结构12.1钢结构连接焊缝的型式是指焊缝本身的截面型式，主要有:

对接焊缝

角焊缝第12章钢结构12.1钢结构连接

（1）对接焊缝1）特点及截面型式①特点传力均匀平顺，无明显的应力集中，受力性能较好。但对接焊缝连接要求下料和装配的尺寸准确，保证相连板件间有适当空隙，还需要将焊件边缘开坡口，制造费工。

第12章钢结构12.1钢结构连接②截面型式I型、单边V型、V型、J型、U型、K型和X型等。第12章钢结构12.1钢结构连接2）对接焊缝的构造●当焊件厚度很小(t≤10mm)时，可采用I型坡口；●对于一般厚度（t=10～20mm）的焊件，可采用单边V型或V型坡口，以便斜坡口和间隙b组成一个焊条能够运转的空间，使焊缝易于焊透；●对于厚度较厚的焊件（t>20mm），应采用U型、K型或X型坡口。第12章钢结构12.1钢结构连接●引弧板：对接焊缝施焊时的起点和终点，常因起弧和灭弧出现弧坑等缺陷，此处极易产生裂纹和应力集中，为避免焊口缺陷，可在焊缝两端设引弧板。

第12章钢结构12.1钢结构连接●在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1/4（对承受动荷载的结构）或1/2.5（对承受静荷载的结构）（图11.1.9）。当厚度不同时，坡口型式应根据较薄焊件厚度来取用，焊缝的计算厚度等于较薄焊件的厚度。第12章钢结构12.1钢结构连接

（2）角焊缝●角焊缝位于板件边缘，传力不均匀，受力情况复杂，受力不均匀容易引起应力集中；●但因不需开坡口，尺寸和位置要求精度稍低，使用灵活，制造方便，故得到广泛应用。

1）截面型式

●角焊缝按两焊脚边的夹角可分为直角角焊缝和斜角角焊缝两种。第12章钢结构12.1钢结构连接直角角焊缝斜角角焊缝在建筑钢结构中，最常用的是直角角焊缝，斜角角焊缝主要用于钢管结构中。第12章钢结构12.1钢结构连接

●角焊缝按其与外力作用方向的不同可分为平行于外力作用方向的侧面角焊缝、垂直于外力作用方向的正面角焊缝（或称端焊缝）和与外力作用方向斜交的斜向角焊缝三种。第12章钢结构12.1钢结构连接2）角焊缝构造

①最小焊脚尺寸对于自动焊，最小焊脚尺寸可减小1mm；对于T型连接的单面角焊缝则应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则应与焊件同厚。

②最大焊脚尺寸角焊缝的最大焊脚尺寸应满足：hfmax≤1.2t1，其中t1为较薄焊件的板厚，单位mm。

第12章钢结构12.1钢结构连接

当贴着板边缘施焊时，尚应满足：当焊件边缘厚度t≤6mm时，取hfmax=t；当焊件边缘厚度t＞6mm时，取hfmax=t-（1～2）mm。

③最小计算长度角焊缝的最小计算长度应大于8hf，且不小于40mm。

④侧面角焊缝的最大计算长度侧焊缝的计算长度不宜大于60hf（静荷载）或40hf（动荷载）。但当内力沿侧焊缝全长分布时则不受此限。第12章钢结构12.1钢结构连接⑤在搭接连接中，要求搭接长度l＞5t1，且不小于25mm。第12章钢结构12.1钢结构连接小结：

1.钢结构连接的形式、概念、特点、应用；

2.焊接原理、特点、应用；

3.焊缝的形式与构造。

第12章钢结构12.2钢屋盖

概念：一般指采用轻型屋面和轻型钢屋架而形成的屋盖结构。

优点：普通钢屋盖结构相比，结构自重减轻20~30%，经济效果较好（用钢量一般为8~15kg/m2，接近于相同条件下钢筋混凝土结构的用钢量）。应用：广泛应用于跨度不大（≤18m），吊车起重量不大的工业与民用房屋中。12.2.1轻钢屋盖第12章钢结构12.2钢屋盖

1.轻型屋面

（1）压型钢板

●压型钢板是采用镀锌钢板、冷轧钢板、彩色钢板等作原料，经辊压冷弯成各种波形的压型板。

●压型钢板的重量为0.07~0.14kN/m2，分长尺和短尺两种。一般采用长尺，板的纵向可不搭接。

●适用于平坡的梯形屋架和门式刚架。

第12章钢结构12.2钢屋盖压型钢板第12章钢结构12.2钢屋盖

（2）发泡水泥复合板（太空板）

●太空板是由钢或混凝土边框、钢筋桁架、发泡水泥芯材、坡纤网增强的上下水泥面层复合而成的建筑板材。

●太空板用作屋面板时，尺寸有3m×3m、1.5m×6m、1.5m×7.5m、3m×6m几种。

●太空板上可直接铺设防水卷材，不需另设保温及找平层，防水卷材宜使用橡塑类卷材。第12章钢结构12.2钢屋盖

（3）石棉水泥波形瓦除适用于工业与民用建筑的屋面材料外，还可以作墙体维护材料。

（4）加气混凝土屋面板是一种承重、保温和构造合一的轻质多孔板材。可作屋面和墙体材料。（5）瓦楞铁瓦材规格尚未定型，工程中使用的多为自行压制制作。第12章钢结构12.2钢屋盖

（6）GRC板

GRC板是指用玻璃纤维增强的水泥制品。市场上有两种产品：一种GRC复合板是用水泥砂浆作基材、玻璃纤维作增强材料的无机复合板，肋部仍为配筋的混凝土;第二种GRC板为复合夹芯板，是将隔热层贴于面板下或在上下面板的中间，使板具有隔热作用，使用时只需在面板上部设防水层，其全部荷载较第一种GRC板为轻。第12章钢结构12.2钢屋盖2.檩条檩条宜优先采用实腹式构件。（1）实腹式檩条热轧槽钢檩条热轧工字钢檩条第12章钢结构12.2钢屋盖高频焊接轻型H型钢檩条冷弯薄壁卷边槽钢檩条

常用于檩距≥1.5m或跨度＞6m，荷载较大的屋面。常用于檩条跨度≤6m，荷载较小的平坡屋面。第12章钢结构12.2钢屋盖冷弯薄壁卷边Z形钢檩条:

直卷边Z形钢斜卷边Z形钢

第12章钢结构12.2钢屋盖（2）空腹式檩条由角钢的上、下弦和缀板焊接组成第12章钢结构12.2钢屋盖（3）桁架式檩条当跨度及荷载较大采用实腹式檩条不经济时，可采用桁架式檩条。其跨度通常为6~12m，一般分为平面桁架式和空间桁架式。第12章钢结构12.2钢屋盖3.屋架（1）三角形屋架

通常用于屋面坡度较陡的有檩体系屋盖，屋面材料为波形石棉瓦、瓦楞铁或短尺压型钢板，屋面坡度为1/3~1/2.5。第12章钢结构12.2钢屋盖（2）三铰拱屋架

采用圆钢或小角钢（小于L45×4或L56×76×4）的轻型钢屋架。主要用于跨度l≤18m，具有起重量Q≤5t轻、中级工作制桥式吊车，且无高温、高湿和强烈侵蚀性环境的房屋，以及中小型仓库，农业用温室，商业售货棚等的屋盖。第12章钢结构12.2钢屋盖（3）梭形屋架

采用圆钢或小角钢（小于L45×4或L56×76×4）的轻型钢屋架。主要用于跨度l≤18m，具有起重量Q≤5t轻、中级工作制桥式吊车，且无高温、高湿和强烈侵蚀性环境的房屋，以及中小型仓库，农业用温室，商业售货棚等的屋盖。第12章钢结构12.2钢屋盖

（3）平坡梯形屋架

第12章钢结构12.2钢屋盖4.天窗架

三铰拱式三支点式多竖杆式第12章钢结构12.2钢屋盖11.3.4网架结构

1.网架特点及适用范围

网架结构是高次超静定空间结构。空间刚度大、整体性好、抗震能力强，而且能够承受由于地基不均匀沉降带来的不利影响。网架结构的自重轻，用钢量省；既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋；同时也适用于各种平面形式的建筑，如：矩形、圆形、扇形及多边形。第12章钢结构12.2钢屋盖

网架结构取材方便，一般采用Q235钢或Q345钢，杆件截面形式有钢管和角钢两类，以钢管采用较多，并且可以用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑。另外，网架结构其杆件规格统一，适宜工厂化生产，为提高工程进度提供了有利的条件和保证。网架结构既可用于体育馆、俱乐部、展览馆、影剧院、车站候车大厅等公共建筑，近年来也越来越多地用于仓库、飞机库、厂房等工业建筑中。第12章钢结构12.2钢屋盖

2.网架结构形式两向正交正放网架

第12章钢结构12.2钢屋盖两向正交斜放网架

第12章钢结构12.2钢屋盖三向网架

第12章钢结构12.2钢屋盖正方四角锥网架

第12章钢结构12.2钢屋盖斜放四角锥网架

第12章钢结构12.2钢屋盖星形四角锥网架第12章钢结构12.2钢屋盖棋盘形四角锥网架第12章钢结构12.2钢屋盖三角锥网架第12章钢结构12.2钢屋盖抽空三角锥网架

第12章钢结构12.2钢屋盖蜂窝形三角锥网架角锥体网架第12章钢结构12.2钢屋盖角锥体网架第12章钢结构12.2钢屋盖角锥体网架第12章钢结构12.2钢屋盖角锥体网架第12章钢结构12.2钢屋盖角锥体网架第12章钢结构12.2钢屋盖网架节点构造（1）焊接空心球节点

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