第三章 结构材料-钢材连接

本节要点掌握钢结构的连接方法，各自的特点和适用情况掌握对接焊缝的强度计算和构造要求掌握各种型式的角焊缝联接的强度计算和构造要求掌握普通螺栓和高强度螺栓连接的计算方法

课后完成习题3-6、3-7、3-8、3-9及思考题3.6钢结构的连接钢结构连接必要性只有通过连接才能形成整体结构连接设计应符合安全可靠、节省钢材、构造简单、制作安装方便等。3.6.1钢结构的连接方法焊接连接螺栓连接：普通螺栓连接和高强螺栓连接铆钉连接各自的优缺点焊缝连接：对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便适用，一般不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材上开孔，不使截面受削弱，因而构造简单，节省钢材，制作方便，并易于采用自动化操作，生产效率高；焊缝连接的刚度大，密封性好。塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度低，另外，焊缝质量缺陷也是影响连接质量的不利因素。铆钉连接：塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，疲劳性能好，质量也便于检查，特别适用于重型和直接承受动力荷载的结构。铆钉的连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆时噪声大，劳动条件差。螺栓连接：安装方便，特别适于工地安装连接；也便于拆卸，适用于需要装卸结构的连接和临时性连接。但需要在板件上开孔和拼装时对孔普通螺栓连接；高强度螺栓连接3.6.2焊缝连接一、钢结构的焊接方法电弧焊、电渣焊、气体保护焊、电阻焊1）手工电弧焊

特点：设备简单、操作灵活，适用性和可达性强度；生产效率比自动、半自动焊低，质量稍低并且变异性大，施焊时电弧光较强。

焊条的选用应和焊件钢材（主体金属）的强度和性能相适应。一般为：对Q235钢采用E43型焊条（E4300~E4316）；对16Mn钢采用E50型焊条（E5000~E5018）；对15MnV钢采用E55焊条（E5500~E5518）。2）焊剂层下自动或半自动埋弧焊3）二氧化碳气体保护自动或半自动焊4）电渣焊5）电阻点焊二、焊缝连接的形式按被连接钢材的相互位置分平接、搭接、顶接（T接）按所用焊缝本身的构造分：对接焊缝角焊缝按施焊时焊缝在焊件之间的相对位置分焊接位置三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝级别焊缝连接缺陷焊缝外形尺寸不符合要求，焊缝成形不良等。2.质量检验和焊缝级别焊缝质量检验：外观检查和无损检验焊缝级别：一、二、三级三级只要求对全部焊缝作外观检查二级焊缝应进行无损检查，抽检比例不小于20％。一级焊缝应进行100％的探伤检验。焊缝质量等级的选用在需要进行疲劳计算的构件中，对接焊缝作用力垂直焊缝受拉时为一级，受压时为二级，作用力平行焊缝时为二级。不需要进行疲劳计算的构件中，受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。有吊车时，焊缝质量等级不应低于二级。角焊缝的质量等级为：有动力荷载时应符合二级，其余可为三级。3.焊缝符号及标注方法3.6.3对接焊缝连接一、对接焊缝的型式和构造对接焊缝的剖口型式当焊件厚度t≤8mm，留直边缝c=0.5~2.0mm；当t=8~20mm，开单边V形缝，当t>20mm，可采用其它形式

对接焊缝两侧板件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，做斜角1：2.5当采取不焊透的对接焊缝时，有效厚度不得小于二、对接焊缝连接的计算轴心受力的对接焊缝t—在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在T形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度。

正对接斜对接有效焊缝长度lw

：有引弧板按实际长度，无引弧板按实际长度减2t计。——对接焊缝的抗拉、抗压强度的设计值受弯、受剪的对接焊缝在弯矩作用下：在剪力作用下：3.承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝对于工字形截面梁对接焊接接头，还应对同时受有较大正应力和较大剪应力处（腹板和翼缘的交点），按折算应力验算

3.6.4角焊缝连接一、角焊缝的形式直角角焊缝按截面形状分为凸形和凹形，等边和不等边形一般情况下采用普通形。在直接承受动力荷载的结构中，侧面角焊缝可采用等边凹形角焊缝；对于正面角焊缝，也可采用平坡凸形角焊缝。焊脚尺寸和有效厚度斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角>135度或<60度的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜作受力焊缝焊脚尺寸和有效厚度二、角焊缝的布置和受力按焊缝受力方向和位置侧面角焊缝的受力性能及破坏形态侧面角焊缝主要受剪，因两端应力集中，剪应力分布不均匀。正面角焊缝的受力性能及破坏形态正面角焊缝有效面上受有正应力和剪应力作用，分布不均匀。通常正焊缝的强度是侧焊缝的1.35~1.55倍。有效面三、角焊缝尺寸的构造要求最大焊脚尺寸（为避免焊件金属过烧，减少焊接残余应力和残余变形）若t2<t1最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸hf（mm）≥1.5，t为较厚焊件的厚度（mm）；对自动焊hf可减小1mm，对T形连接的单面角焊缝应增加1mm。但当t≤4mm时，采用hf=tmax

。侧面角焊缝的最大计算长度lw≤60hf（承受静力或间接动力荷载）或40hf

（直接承受动力荷载）。若内力沿侧面角焊缝全长分布，则计算长度不受此限。（焊接梁翼缘和腹板的连接焊缝，屋架中弦杆和节点板的连接焊缝，以及梁的支承肋和腹板的连接焊缝等）4.角焊缝的最小计算长度lw≥8hf或40mm（常用大于50mm）5.搭接连接的构造要求仅有两条侧面角焊缝连接时，焊缝计算长度和间距的要求搭接长度不得小于5t和25mm。次要连接或次要构件中的断续角焊缝的构造。焊段长度不小于10hf或50mm，净距不应大于15t（受压构件）；30t（受拉构件）。6.节点焊缝e≤15tmine≤30tmin3.6.5角焊缝连接的计算一、直角角焊缝强度计算的基本公式正面角焊缝侧面角焊缝在各种应力综合作用下2hf二、斜角角焊缝仍按上式计算，但三、不焊透的对接焊缝的强度仍按上式计算，但在垂直焊缝长度方向的压力作用下，否则V形剖口U、J形剖口三、各种受力状态下直角角焊缝连接的计算1.承受轴心力作用的拼接板连接方式只有侧面角焊缝时只有正面角焊缝时采用三面围焊时2.承受斜向轴心力的角焊缝连接计算3.承受