1、结构设计原理,青海大学土木工程学院教授班级：交通2011(1、2),章节内容1、焊缝连接2、普通螺栓连接3、高强螺栓连接,20 钢结构的连接,20 钢结构的连接,章节重点1、掌握钢结构常用的连接方法、特点及应用范围；2、了解对接焊缝和角焊缝的工作性能，掌握对接焊缝的计算方法和各构造尺寸限制的意义；3、了解焊接应力、焊接变形的形成原因及防治措施；4、了解普通螺栓连接和高强螺栓的工作性能、破坏形态，掌握普通螺栓和高强螺栓连接的计算方法；,20 钢结构的连接方法,钢结构的连接方法有焊接、铆钉连接和螺栓连接,(a) 焊接； (b) 铆接； (c) 栓接,钢结构连接的种类及其特点,应用最多发展快，应用增
2、多基本已被取代,20 钢结构的连接方法,方法：以手工焊或自动、半自动埋弧焊作为连接手段并用金属焊条或焊丝作为材料将钢构件和部件连接成整体分类优缺点缺陷及质量检验型式及焊缝形式代号,20.1 焊缝连接,20.1.1 焊接连接的分类,电阻焊,气体保护焊,（1）手工电弧焊,原理：利用电弧产生热量熔化涂有焊药的焊条和母材形成焊缝。,优点：方便，适应性强，特别适用于在高空和野外作业，小型焊接，应用最广泛。,缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，生产效率低。,电渣焊,电弧焊,20.1.1 焊接连接的分类,A、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。,Q390、Q420钢选择E55型焊条(
3、E5500-E5518),Q345钢选择E50型焊条 (E5001-E5048),Q235钢选择E43型焊条（E4300-E4328),B、焊条的表示方法：,E焊条(Electrode),第1、2位数字为熔敷金属的最小抗拉强度（kgf/mm2),第3、4表示适用焊接位置、电流及药皮的类型。,不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。,（2）埋弧焊（自动或半自动）,光焊丝埋在焊剂下，通电后电弧使焊丝、焊件、焊剂熔化形成焊缝。 焊剂溶化后形成焊渣浮在溶化金属表面，隔绝空气接触，供给必要的合金元素。,优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊缝质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限。,
4、（3）气体保护焊,利用焊枪喷出的CO2或其他惰性气体代替焊剂的电弧溶焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成保护层，以防止有害气体的侵入。,优点：没有熔渣，焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制，不适用于在风较大的地方施焊。,（5）电渣焊,利用电流通过熔渣所产生的电阻来熔化金属，焊丝作为电极伸入并穿过渣池，使渣池产生电阻热将焊件金属及焊丝熔化，沉积于焊池中，形成焊缝。电渣焊一般在立焊位置进行。,（4）电阻焊,利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来溶化金属，再通过压力使其焊合。适用于板叠厚度不大于12mm的焊接。,20.1.2 焊接连接的优缺点,不需要在钢材上打孔钻眼，既省工，又不减
5、损钢材截面，使材料可以充分利用；任何形状都可以直接相连，不需要辅助零件，构造简单；焊缝连接的密封性好，结构刚度大。,施焊的高温作用，形成焊缝附近的热影响区，使钢材的金属组织和力学性能发生变化，材质变脆；焊接的残余应力使焊接构件发生脆性破坏的可能性增大，残余变形使尺寸和形状发生变化，矫正费工；局部裂缝容易扩展到整体，低温冷脆问题比较突出。,优 点,缺 点,1、焊缝缺陷：指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。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。,20.1.3 焊接连接的缺陷及质量检验,裂纹,最危险的
6、缺陷，出现在焊缝内部或热影响区内，导致裂纹尖端应力集中现象严重，易脆断。,气孔,气体在焊缝金属冷却前没有逸出而形成。降低塑性、密实性。,夹渣,是在焊缝金属内部或与母材熔合处形成的非金属夹杂物。危害同气孔。,裂纹,气孔,夹渣,未熔合,指母材与熔化金属之间局部未熔合的现象。削弱连接强度，产生应力集中，易脆断。,咬边,未熔合,未焊透,咬边,是在焊缝一侧或两侧与母材交界处形成的凹坑。减少母材有效面积，造成应力集中。,未焊透,削弱连接强度，产生应力集中,2、焊缝质量等级,钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检
7、查，检查焊缝尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹、咬边等缺陷。,二级焊缝：外观检查+无损检验（超声波探伤）合格，用于受较大拉应力的重要连接。一级焊缝：外观检查+无损检验（超声波探伤、X射线探伤）合格，用于抗动力、需要验算疲劳的重要连接。,一、二级对接焊缝金属强度与被焊金属强度相等。,20.1.3 焊接连接的缺陷及质量检验,1、连接型式：分为平接、搭接、T形连接和角部连接。,20.1.4 焊接连接型式及焊缝形式,2、焊缝形式：分为对接焊缝和角焊缝。,对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）直对接焊缝 2）斜对接焊缝,2、焊缝形式：分为对接焊缝和角焊缝。,角焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正面角焊缝：作
8、用力方向与焊缝长度方向垂直。 2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。,1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。 2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。,不重要或受力小的构件，可采用间断角焊缝连接,3、角焊缝沿长度方向的布置,注意: L不宜过长 在受压构件中L15t 在受拉构件中L30t （t为较薄焊件的厚度）,平焊、立焊、横焊和仰焊。,4、施焊位置,施焊方式,封底焊缝,I形焊缝,V形焊缝,单边V形焊缝,带钝边V形焊缝,20.1.5 焊缝代号,角焊缝,塞焊缝与槽焊缝,点焊缝,带钝边U形焊缝,焊缝代号用于钢结构施工图上对焊缝进行标注，标明焊缝形式、尺寸和辅助要求。,图17.6焊缝标注图形,(a) 可见焊缝；(b) 不可见焊缝；(c） 工地安装焊缝,
