钢结构连接分类及特点

验都合格； 二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格； 三级焊缝需外观检查合格。
焊缝质量等级的规定
GB50017规范规定，焊缝应根据结构的重要性、荷载 特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按 下述原则分别选用不同的质量等级： （1）在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊 透，其质量等级为：
高强螺栓 连接
加工方便，对结构削弱少，可拆 换，能承受动力荷载，耐疲劳， 塑性、韧性好
摩擦面处理，安装工艺略为复 杂，造价略高
射钉、自 攻螺栓连
接
灵活，安装方便，构件无须予先 处理，适用于轻钢、薄板结构
不能受较大集中力
焊接方法
焊 条 焊 剂 操作方式 适应范围
质量状况
手工焊
短焊条 (350－ 400m
对接连接
对接连接主要用于厚度相同或接近相同的两构件 的相互连接。 （a）所示为采用对接焊缝的对接连接，由于相互 连接的两构件在同一平面内，因而传力均匀平缓， 没有明显的应力集中，且用料经济，但是焊件边 缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严 格的要求。
焊接形式
（1）按两焊件的相对位置分：
（2）对接焊缝按受力与焊缝方向分： a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交
钢结构连接分类及特点
1、钢 结 构 的 连 接 方 法
连接方法
优点
缺点
焊接
对几何形体适应性强，构造简单，对材质要求高，焊接程序严格， 省材省工，易于自动化，工效高 质量检验工作量大
铆接
传力可靠，韧性和塑性好，质量 易于检查，抗动力荷载好
费钢、费工
普通螺栓 连接
装卸便利，设备简单
螺栓精度低时不宜受剪，螺栓 精度高时加工和安装难度较大
②对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
螺栓连接
螺栓连接分普通螺栓连接（bolted connections） 和高强度螺栓连接（highstrength bolted connections）两种。
1、普通螺栓连接
2、高强度螺栓
• 分大六角头型和扭剪型两种。安装时通过特别
的板手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生 很大的预拉力。高强螺栓的预拉力把被连接的 部件夹紧，使部件的接触面间产生很大的磨擦 力，外力通过摩擦力来传递。这种连接称为高 强度螺栓摩擦型连接。它的优点是施工方便， 对构件的削弱较小，可拆换，能承受动力荷载， 耐疲劳，韧性和塑性好，包含了普通螺栓和铆 钉连接的各自优点，目前已成为代替铆接的优 良连接形式。另外，高强度螺钉也可同普通螺 栓一样，允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺栓 孔之间的承压来传力。这种连接称为高强度螺 栓承压型连接。
焊接时为保证质量，需要注意之处： （1）对不熟悉的钢种焊接时，需做工艺性能和
力学性能的试验； （2）焊工要进行考核，持证上岗； （3）焊条、焊丝、焊剂按规定烘焙； （4）多层焊接需连续施焊，每层焊道之间要清
理； （5）焊缝出现裂缝，应申报、查明原因，方能
处理。
焊接质量检验
焊缝质量检验方法分： 外观检查、超声波探伤检验、X射线检验。 焊缝质量分三级: 一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x射线检
变形使结构形状、尺寸发生变化；
• 3）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。
常见的焊接缺陷： 裂纹、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、 塌陷、未焊满。
3、焊缝连接形式
焊缝连接形式按被连接钢材的相互位置可分 为对接、搭接、T型连接和角部连部四种。这些 连接所采用的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝。 对接焊缝：在两焊件连接面的间隙内，用溶化的 焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结合，形成 的焊缝。 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。
手工
薄板点焊
薄板、小 型、不同 材质结构
中
一般用作构造焊缝 一般用作构造焊缝
2、焊接连接及焊接结构的特性
焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点：
• 1）不需打孔，省工省时； • 2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便； • 3）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性较
好。
焊接连接的缺点
• 1）焊接附近有热影响区，材质变脆； • 2）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余
对接焊缝的构造
• 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1:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，减小 应力集中。
对接焊缝的构造
• 在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，
这些缺陷对承载力影响极大，故焊接时一 般应设置引弧板和引出板，焊后将它割除。 对受静力荷载的结构设置引弧（出）板有 困难时，允许不设置引弧（出）板，此时， 可令焊缝计算长度等于实际长度减2t（此 处t为较薄焊件厚度）。
、 ——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
• 在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、
受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝， 均与母材等强，不用计算，只有受拉的三 级焊缝才需要进行计算。
• 当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜
对接焊缝。当斜焊缝倾角θ≤56.3°，即 tgθ≤1.5时，可认为与母材等强，不用计算。
焊接形式
（3）角焊缝按受力与焊缝方向分： a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行
（4）按焊缝连续性： a）连续焊缝：受力较好 b）断续焊缝：易发生应力集中
（5）按施工位置： 俯焊、立焊、横焊、仰焊，其中以俯焊施工位 置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。
焊接质量检验
1、1为腹板与翼缘交界点处的正应力和剪应力；1.1为
考虑到最大折算应力只在部分截面的部分点出现，而将强 度设计值适当提高。
3、承受轴心力，弯矩和剪力联合作用的 对接焊缝
当轴心力与弯矩、剪力联合作用时， 轴心力和弯矩在焊缝中引起的正应力应 进行叠加，剪应力仍按上面的式验算， 折算应力仍按上面的式验算。
m)
附于焊 条之药
皮
工位复杂， 全手动 形状复杂
之焊缝
比自动焊略差
电弧 焊
自动焊
连续焊 丝
焊剂
全自动
长而简单 的焊缝
质量均匀、塑性、 韧性好，抗腐蚀性
强
半自动 焊
连续焊 CO2气 丝 体保护
人工操作 前进
任意焊缝
质量均匀、塑性、 韧性好，抗腐蚀性
强
电阻焊 气焊
无
短、光 焊条
无
无（乙 炔还 原）
通电、加 压、机械
①作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或 T型对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时 应为二级；
②作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应 为二级。 （2）不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对 接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级， 受压时宜为二级。
焊缝质量等级的规定
• （3）重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁
[例题3-1] 试验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。 图35-B，手工焊，焊条为 E43型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板。
焊缝代号、螺栓图例
见P51-53的图表。
第二节 对接焊缝连接设计
一、对接焊缝的构造 对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口
焊缝（groove welds）。坡口形式与焊件 厚度有关。
对接焊缝的形式：
a）直边缝：适合板厚t 10mm b）单边V形：适合板厚t ＝10～20mm c）双边V形：适合板厚t ＝10～20mm d）U形：适合板厚t > 20mm e）K形：适合板厚t > 20mm f）X形：适合板厚t > 20mm
二、对接焊缝的计算
对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊 缝质量的检验标准等因素有关。
如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度 是高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能 有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明， 焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可 认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受 拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。当缺陷面积与焊件 截面积之比超过5%时，对接焊缝的抗拉强度将明显 下降。由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多， 故其抗拉强度为母材强度的85%，而一、二级检验 的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。
斜对接焊缝的计算 fvw——对接焊缝抗剪强度设计值
2、承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
由于焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角 形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。
——焊缝截面抵抗矩 ——焊缝截面上计算点处以上截面对中和轴的面积矩
对于腹板和翼缘的交界点，正应力、剪应力虽不是最大， 但都比较大，所以需验算折算应力，即：
的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之 间的T形接头焊缝均要求焊透。焊缝形式一般为对接 与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 （4）不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透 的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝， 其质量等级为：
①对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和 吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝 的外观质量标准应符合二级；
对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分 布基本相同。计算时，焊缝中最大应力（或折算应 力）不能超过焊缝的强度设计值。
1、轴心受力的对接焊缝
或fcw
• ——轴心拉力或压力;
• ——焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝长度取实
长减去2t，有引弧板时，取实长;
• ——平接时为焊件的较小厚度，顶接时取腹板厚;