钢结构连接的种类和特点
钢结构习题答案单元2、3
单元2 钢结构的连接复习思考题2-1钢结构的连接方式有几种？各有何特点？目前常用哪些方法？答：钢结构的连接方法有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。
焊缝连接：1）优点：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，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。
2）缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；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，低温冷脆现象较为突出。
螺栓连接：1）优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，工地进度和质量易得到保证；且由于装拆方便，适用于需装拆结构的连接和临时性连接。
2）缺点：螺栓连接需制孔，拼装和安装需对孔，增加了工作量，且对制造的精度要求较高；此外，螺栓连接因开孔对截面有一定的削弱，有时在构造上还须增设辅助连接件，故用料增加，构造较繁。
在钢结构工程中，焊缝连接、螺栓连接是最常用的连接方法。
铆钉连接：1）优点：铆钉连接的塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查。
2）缺点：构造复杂，费钢费工。
2-2对接焊缝的坡口形式主要由什么条件决定？通常用的坡口形式有哪几种？并绘图示意。
答：对接焊缝的坡口形式取决于焊件厚度t 。
常用对接焊缝的坡口形式有以下6种：（a）直边缝（b）单边V形坡口（c）V形坡口（d）U形坡口（e）K形坡口（f）X形坡口2-3对接焊缝在哪种情况下才需要进行抗拉强度计算？答：由于一、二级质量的焊缝与母材强度相等，故只有三级质量的焊缝才需进行抗拉强度验算。
2-4引弧板起什么作用？答：引弧板可消除焊缝的起灭弧处弧坑等缺陷，避免产生应力集中和裂纹。
2-5焊缝的起弧、落弧对焊缝有何影响？对接焊缝和角焊缝计算中如何考虑？ 答：焊缝的起弧、落弧易产生弧坑等缺陷，使焊缝的计算长度减小。
对接焊缝：若未加引弧板，则每条焊缝的引弧及灭弧端各减去t （t 为较薄焊件厚度）后作为焊缝的计算长度。
钢结构的连接(焊接,螺栓连接)
机 器
送 丝 器
8
3.气体保护焊 3.气体保护焊 缺点： 优、缺点： 优点：焊接速度快， 优点：焊接速度快，焊接质 量好。 量好。 缺点：施工条件受限制等。 缺点：施工条件受限制等。
9
二、焊接连接形式和焊缝形式 1.焊接连接形式 1.焊接连接形式 单击图片3-2播放 单击图片 播放
对接
10
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3
N
3.2 焊接连接的特性
一、钢结构常用焊接方法 1.手工电弧焊 1.手工电弧焊 原理： 原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。 成焊缝。
焊条 焊钳
A、焊条的选择： 、焊条的选择： 焊条应与焊件 钢材相适应。 钢材相适应。
焊机 保护气体
焊件
电弧
熔池 导线 4
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二、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种； 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种； 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受 力方向的连接焊缝； 力方向的连接焊缝； 的连接焊缝
N t N
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) 位数字为熔融金属的最小抗拉强度（ 第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。 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。 不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
钢结构的连接方法
钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。
三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
钢结构连接材料
钢结构连接材料种类连接材料包括：焊接材料、连接用紧固标准件、焊接球、螺栓球、封板、锥头和套筒、金属压型板等。
1）焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求2）钢结构连接用高强度大六角头螺栓连接副、扭剪型高强度螺栓连接副、钢网架用高强度螺栓、普通螺栓、铆钉、自攻钉、拉铆钉、射钉、锚栓（机械型和化学试剂型）、地脚锚栓等紧固标准件及螺母、垫圈等标准配件，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。
高强度大六角头螺栓连接副和扭剪型高强度螺栓连接副出厂时应分别随箱带有扭矩系数和紧固轴力（预拉力）的检验报告。
高强度螺栓连接副，应按包装箱配套供货，包装箱上应标明批号、规格、数量及生产日期。
螺栓、螺母、垫圈外观表面应涂油保护，不应出现生锈和沾染赃物，螺纹不应损伤。
对建筑结构安全等级为一级，跨度40m及以上的螺栓球节点钢网架结构，其连接高强度螺栓应进行表面硬度试验，对8.8级的高强度螺栓其硬度应为HRC21—29;10.9级高强度螺栓其硬度应为HRC32—36,且不得有裂纹或损伤。
3）焊接球及制造焊接球所采用的原材料，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。
焊接球焊缝应进行无损检验，其质量应符合设计要求，当设计无要求时应符合GB50205-2001标准中规定的二级质量标准。
焊接球直径、圆度、壁厚减薄量等尺寸及允许偏差应符合GB50205-2001标准的规定。
焊接球表面应无明显波纹及局部凹凸不平不大于1.5mm.说明：本节是指将焊接空心球作为产品看待，在进场时所进行验收项目。
焊接球焊颖检验应按照国家现行标准《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》BJ/T3034.1执行4）螺栓球及制造螺栓球节点所采用的原材料，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标志和设计要求。
螺栓球不得不过烧、裂纹及褶皱。
螺栓球螺纹尺寸应符合现行国家标准《普通螺纹基本尺寸》GB196中粗牙螺纹的规定，螺纹公差必须符合现行国家标准《普通螺纹公差与配合》GB197中6H级清度的规定。
钢结构工程高强度螺栓的连接及其分类
钢结构工程高强度螺栓的连接及其分类高强度螺栓是钢结构工程中常用的一种连接方式，它具有连接强度高、便于安装和拆卸、可重复使用等特点。
在钢结构工程中，高强度螺栓主要分为拉力型螺栓和剪力型螺栓两大类。
拉力型螺栓连接是利用螺栓的拉伸性能来完成连接的一种方式。
根据连接方式的不同，拉力型螺栓又可以分为普通型拉力螺栓、空心型拉力螺栓和预应力型拉力螺栓三种。
普通型拉力螺栓是指常规的螺栓连接方式，它通过螺栓预先产生一定的预应力，并利用这种预应力将连接件牢固地连接在一起。
空心型拉力螺栓是一种特殊结构的螺栓连接方式，它的头部是空心的，螺栓内部有一个空腔。
在连接时，将螺栓产生的拉力通过注浆料进入空腔，使连接更加牢固。
预应力型拉力螺栓是指在连接过程中，通过施加预应力使连接件达到一定的预应力状态。
预应力型拉力螺栓连接具有连接强度高、可靠性好的特点，被广泛应用于钢结构工程中。
剪力型螺栓连接是通过螺栓的剪切强度来完成连接的一种方式。
根据螺栓的使用范围不同，剪力型螺栓又可以分为普通剪切型螺栓和高强剪切型螺栓两种。
普通剪切型螺栓是指通过螺栓的剪切强度来完成连接的一种方式，它主要用于连接一些载荷较小的构件。
高强剪切型螺栓是一种专门用于连接一些承载力较大的构件的剪切螺栓，它具有抗剪强度高的特点，被广泛应用于大跨度钢结构工程中。
除了以上分类以外，还有一些特殊的高强度螺栓连接形式，如切削型螺栓和摩擦型螺栓。
切削型螺栓是指通过螺纹的切割效应来完成连接的一种方式，它常用于连接涉及到钢板的钢结构工程中。
摩擦型螺栓是一种利用螺纹副上摩擦力进行连接的螺栓，它的连接过程不需要施加剪切载荷，被广泛应用于一些对螺栓剪切强度要求较高的场合。
总的来说，高强度螺栓是钢结构工程中常用的一种连接方式，通过不同的连接方式和分类，能够满足不同工程的需求，提高连接的强度和可靠性。
金属结构的连接汇总
建筑工程机械金属结构最常用的焊接方法主要是电弧 焊。 我国目前常用的电弧焊方法有：手工电弧焊、CO2气 体保护焊和埋弧焊。
焊接材料
1. 手工电弧焊
手工电弧焊焊条应与焊接的金属强度相适应，即等强原则。
Q235钢——E43型系列焊条
Q345钢——E50型系列焊条 Q390钢——E55型系列焊条 注: E表示焊条；43表示焊缝抗拉强度最小值为43kgf/mm2
y
h0
h
x
t
b
面积矩和形心坐标之间的关系：
y
Sx yA S y xA
工焊件串联成整体主要 承担载荷的作用。焊缝一旦断裂，钢结构就立即受到 严重破坏。 联系焊缝(又称非承载焊缝) ：焊缝与两个或两个以上 的焊件并联成整体(即连接作用)，焊缝不直接承担载荷，
工作中受力很小，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。
焊缝符号标注
2. 螺栓连接
优点：装配便利、迅速，可用于结构安装连接 或可拆卸式结构中。 缺点：是构件截面削弱，易松动。 分类：分为普通螺栓和高强度螺栓连接两种 普通螺栓又分粗制螺栓和精制螺栓。
3. 铆钉连接
优点：塑性和韧性较好，便于质量检查，故经常用于
承受动力载荷的结构中。 缺点：制造费工、用料多，钉孔削弱构件截面，因此 目前在机械制造中已逐步由焊接所取代。
4.销轴连接
能满足两个构件之间的相对运动的需要，或便于结构 件的现场安装。如起重机臂架根部的连接以及拉杆或
撑杆的连接等。
§4-2 焊缝连接
一、焊接接头的型式和焊缝种类
1. 焊接接头的型式主要有四种：对接、搭接、T型接和 角接。
钢结构知识培训
钢结构知识培训钢结构作为现代建筑中广泛应用的一种结构形式，具有强度高、重量轻、施工速度快等诸多优点。
为了让大家更深入地了解钢结构，本文将对钢结构的相关知识进行详细的介绍和培训。
一、钢结构的定义与特点钢结构是指以钢材为主要材料，通过焊接、螺栓连接等方式组成的结构体系。
其主要特点包括：1、强度高：钢材的强度远高于混凝土和木材等常见建筑材料，能够承受较大的荷载。
2、重量轻：相比混凝土结构，钢结构的自重较轻，有利于减少基础造价和运输成本。
3、施工速度快：钢结构构件可以在工厂预制，现场拼装，大大缩短了施工周期。
4、可重复利用：钢结构构件拆除后，经过适当处理可以再次使用，符合可持续发展的理念。
二、钢结构的材料1、钢材的种类碳素结构钢：价格较低，性能一般，适用于一般建筑结构。
低合金高强度结构钢：具有较高的强度和良好的综合性能，广泛应用于重要的钢结构工程。
2、钢材的性能力学性能：包括屈服强度、抗拉强度、伸长率等，这些性能决定了钢材的承载能力。
工艺性能：如冷弯性能、焊接性能等，影响钢材的加工和连接质量。
三、钢结构的连接方式1、焊接连接焊接是通过高温使钢材局部熔化，冷却后形成牢固的连接。
焊接连接的优点是强度高、密封性好，但对焊接工艺和焊工技术要求较高。
2、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。
普通螺栓连接施工简单，但承载能力相对较低；高强度螺栓连接具有较高的承载能力和可靠性。
3、铆钉连接铆钉连接在钢结构中的应用逐渐减少，但其在一些特定场合仍有使用。
四、钢结构的设计原则1、结构的稳定性钢结构在承受荷载时，不仅要满足强度要求，还要保证结构的稳定性，防止出现失稳现象。
2、构件的强度和刚度根据结构所承受的荷载，合理设计构件的截面尺寸，确保其强度和刚度满足要求。
3、节点设计节点是钢结构中的关键部位，其设计应保证传力明确、可靠，同时便于施工和维护。
五、钢结构的施工流程1、施工准备包括场地平整、材料采购、构件预制等工作。
钢结构的连接方法
钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。
三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
其缺点是耐火性和耐腐性较差。
主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。
钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
钢结构又分轻钢和重钢。
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钢结构连接的种类和特点
连接的作用是通过一定方式将板材或型钢组合成构件,或将若干构件组合成整体结构,以保证其共同工作。
钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接(铆钉连接)两种。
焊缝连接
优点：
不削弱构件截面，节约钢材；
可焊接成任何形状的构件，焊接间可直接焊接，一般不需要其他的连接件，构件简单，制造省工；
连接的密封性好，刚度大；
易于采用自动化，生产效率高。
缺点：
位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆；
在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构工作有不利的影响；
焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。
常用的电弧焊的基本原理和设备
包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。
手工电弧焊
(1)原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。
（2）优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。
（3）缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接质量取决于焊工的精神状态与技术水平，质量波动大。
埋弧焊（自动或半自动）
（1）原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
（2）优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低；电弧热量集中，熔深大，热影响区小；工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，焊缝质量好，焊件变形小。
（3）缺点：装配精度要求高，设备投资大，施工位置受限等。
（4）焊丝的选择：埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。
焊条的表示方法：E后面加4个数字
E—表示焊条(Electrode)
前两位数字为熔敷金属（焊缝金属）的最小抗拉强度（N/mm2)
第三位数字表示适用于哪些焊接位置，0与1表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），2表示焊条适用于平焊及平角焊，4表示焊条适用于向下立焊；
第三位与第四位组合时，表示焊接电流种类及药皮类型。
对于低合金钢焊条，短画线后面的符号表示熔敷金属化学成分分类代号（GB/T5117-1995及GB/T5118-1995）。
焊条的选择
焊条应与焊件钢材相适应；不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
如：
Q235钢——E43型焊条（E4300--E4328)
Q345钢——E50型焊条(E5000--5048)
Q390、Q420钢——E55型焊条(E5500--5518)
焊缝的方位和要求
焊缝符号与标注方法
在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助要求。
焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。
具体有关代号规定和详细说明，可参照《建筑结构制图标准》（GB/T 50105—2001）和《焊接符号表示法》（GB324—88）。
焊缝缺陷
焊缝质量检验等级和焊缝质量等级
焊缝质量检验等级除对外观和尺寸进行检查外，还应进行焊缝内部质量的检验。
当采用超声波探伤时，检验等级分为A、B、C三级；当采用射线探伤时，检验等级分为A、AB和B三级。
根据对焊缝质量检验等级的要求不同，把焊缝质量分为一、二、三级。
每个等级的检验内容不一样。
螺栓链接
1.普通螺栓连接
根据对孔壁质量要求，将螺栓孔分为两类：Ι类孔（A、B级)和∏类孔（C级）。
Ι类孔的螺栓连接，其抗剪和承压强度比∏类孔的高，但是Ι类孔的制造费工，成本高。
A、B级螺栓孔对制孔的要求比较高，但安装困难，成本高，一般很少使用；C级螺栓孔制孔粗糙、不精确，但安装方便，目前在钢结构中普遍使用。
2、高强度螺栓
高强度螺栓连接传递剪力的机理和普通螺栓连接不同，普通螺栓是靠螺栓抗剪和承压来传递剪力的，而高强度螺栓连接首先是靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力的。
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。
螺栓的性能统一用螺栓的性能等级表示，如4.6级、8.8级、10.9级。
小数点前的数字表示螺栓材料的抗拉强度，小数点及后面的数字表示屈强比。
4.6级、8.8级、10.9级螺栓强度分别属于400N/mm2、800N/mm2、1000N/mm2级。
C级螺栓为4.6级或4.8级，由Q235钢制造。
A、B级螺栓为5.6级或8.8级，采用低合金钢或再经热处理后制成。
高强螺栓为8.8级或10.9级，材料为45号钢、40B钢、20MnTiB 钢制成。
高强度螺栓连接的计算有两种类型：
（1）摩擦型连接只靠被连接板件间的强大摩擦阻力传力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载力的极限状态。
因而，连接的剪切变形很小，整体性好。
（2）承压型连接靠被连接板件间的摩擦力和螺栓共同传力，以螺栓被剪切或被压（承压）坏为连接承载力的极限。
高强度螺栓采用钻成空。
摩擦型连接，孔径比螺栓公称直径大1.5—2.0mm，承压型大1.0—1.5mm。
为了提高摩擦力，还应对连接的各接触面进行处理。