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。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。

四、钢结构特点

钢结构的厂房主要是指主要的承重构件是由钢材组成的。包括钢柱子，钢梁，钢结构基础，钢屋架（当然厂房的跨度比较大，基本现在都是钢结构屋架了），钢屋盖，注意钢结构的墙也可以采用砖墙维护。由于我国的钢产量增大，很多都开始采用钢结构厂房了，具体还可以分轻型和重型钢结构厂房。

和其他材料的结构相比，钢结构具有如下特点：

1．钢材的强度高，结构的重量轻

钢材的密度虽然比其他建筑材料大，但它的强度很高，同样受力情况下，钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。

2．钢材的塑性韧性好

钢材的塑性好，结构在一般情况下不会因偶然超载或局部超载而突然断裂。钢材的韧性好，使结构对动荷载的适应性较强。

3．钢材的材质均匀，可靠性高

钢材内部组织均匀、各向同性。钢结构的实际工作性能与所采用的理论计算结果符合程度好，因此，结构的可靠性高。

4．钢材具有可焊性

由于钢材具有可焊性，使钢结构的连接大为简化，适应于制造各种复杂形状的结构。

5．钢结构制作、安装的工业化程度高

钢结构的制作主要是在专业化金属结构厂进行，因而制作简便，精度高。制成的构件运到现场安装，装配化程度高，安装速度快，工期短。

6．钢结构的密封性好

钢材内部组织很致密，当采用焊接连接，甚至采用铆钉或螺栓连接时，都容易做到紧密不渗漏。7．钢结构耐热，不耐火

当钢材表面温度在1500C以内时，钢材的强度变化很小，因此钢结构适用于热车间。当温度超过1500C 时，其强度明显下降。当温度达到500—600t时，强度几乎为零。所以，发生火灾时，钢结构的耐火时间较短，会发生突然的坍塌。对有特殊要求的钢结构．要采取隔热和耐火措施。

8．钢材的耐腐蚀性差

钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀性介质环境中容易锈蚀，需要定期维护，增加了维护费用。

第三节钢结构的连接

一、钢结构的连接方法

采用组合截面的钢构件需用连接将其组成部分即钢板或型钢连成一体。整个钢结构需在结点处用连接将构件拼装成整体。因此，钢结构连接设计好坏将直接影响钢结构的质量和经济。

钢结构的连接方法，历史上曾用过销钉、螺栓、铆钉和焊缝等连接，其中销钉和铆钉连接已不在新建钢结构上使用，因此以下不再涉及此两种连接。

1 ．焊缝连接

焊缝连接是当前钢结构的主要连接方式，手工电弧焊和自动（或半自动）埋弧焊是目前应用最多的焊缝连接方法。与螺栓连接相比，焊接结构具有以下的优点：（ 1 ）比较图 6 -7 所示钢板的螺栓连接和焊缝连接，可见焊缝连接不需钻孔，截面无削弱；不需额外的连接件，构造简单；从而焊缝连接可省工省料，得到经济的效果。这些可以说是它的最大的优点。（ 2 ）焊接结构的密闭性好、刚度和整体性都较大。此外，有些结点如钢管与钢管的 Y 形和 T 形连接等，除焊缝外是较难采用螺栓连接或其他连接的。

焊缝连接也存在以下一些不足之处：

（l）受焊接时的高温影响

（2）焊缝易存在各种缺陷焊缝附近的主体金属易导致材质变脆。因而导致构件内产生应力集中而使裂纹扩大。

（3）由于焊接结构的刚度大，个别存在的局部裂纹易扩展到整体。

前面曾提及特别是焊接结构容易发生低温冷脆现象，就是这个原因。

（4）焊接后，由于冷却时的不均匀收缩，构件内将存在焊接残余应力，可使构件受荷时部分截面提前进入塑性，降低受压时构件的稳定临界应力。

（5）焊接后，由于不均匀胀缩而使构件产生焊接残余变形，如使原为平面的钢板发生凹凸变形等。

由于焊缝连接存在以上不足之处，因此设计、制造和安装时应尽量采取措施，避免或减少其不利影响。同时必须按照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》中对焊缝质量的规定进行检查和验收。

若对材料选用、焊缝设计、焊接工艺、焊工技术和加强焊缝检验等五方面的工作予以注意，焊缝容易脆断的事故是可以避免的。

2 ．螺栓连接

（ 1 ）螺栓的种类

钢结构连接用的螺栓有普通螺栓和高强度螺栓两种。普通螺栓一般为六角头螺栓，产品等级分为 A 、 B 、 C 三级。对 C 级螺栓，规范选用了其中性能等级为 4 . 6 级和 4 . 8 级两种。

4 . 6 级表示螺栓材料的抗拉强度不小于 400N / mm2，其屈服点与抗拉强度之比为 0 . 6 ，即屈服点不小于 240N / mm2 ，余类推。因此 C 级螺栓一般可采用 Q23

5 钢，由热轧圆钢制成，为粗制螺栓，对螺栓孔的制作要求也较低，在普通螺栓连接中应用最多。产品等级为 A 级和 B 级的普通螺栓为精制螺栓，对螺栓杆和螺栓孔的加工要求都较高。规范中选用了该标准中性能等级为 5 .

6 级和 8 . 8 级的两种，为普通螺栓连接中的高强度螺栓。普通螺栓的安装一般用人工扳手，不要求螺杆中必需有规定的预拉力。

钢结构中用的高强度螺栓，有特定的含义，专指在安装过程中使用特制的扳手，能保证螺杆中具有规定的预拉力，从而使被连接的板件接触面上有规定的预压力。为提高螺杆中应有的预拉力值，此种螺栓必须用高强度钢制造。前面介绍的普通螺栓中的 A 级和 B 级螺栓（性能等级为5 . 6 和 8 . 8 级）虽然也用高强度钢制造，但仍称其为普通螺栓。高强度螺栓的性能等级有 8 .

8 级和 10 . 9 级两种。高强度螺栓由中碳钢或合金钢等经热处理（淬火并回火）后制成，强度较高。 8 . 8 级高强度螺栓的抗拉强度f u b不小于 800N / mm2，屈强比为 0 . 8 。 10 . 9 级高强度螺栓的抗拉强度不小于 I000N ／mm2，屈强比为 0 . 9 。

钢结构连接中常用螺栓直径 d 为 16 、 18 、 20 、 22 、 24mm 等。

（ 2 ）螺栓连接的种类

螺栓连接由于安装省时省力、所需安装设备简单、对施工工人的技能要求不及对焊工的要求高等优点，目前在钢结构连接中的应用仅次于焊缝连接。螺栓连接分普通螺栓连接和高强螺栓连接两大类。按受力情况又各分为三种：抗剪螺栓连接、杭拉螺栓连接和同时承受剪拉的螺栓连接。

普通螺栓连接中常用的是粗制螺栓（ C 级螺栓）连接。其抗剪连接是依靠螺杆受剪和孔壁承压来承受荷载，如图 6 -8 所示。其抗拉连接则依靠沿螺杆轴向受拉来承受荷载。粗制螺栓的抗剪连接，一般只用于一些不直接承受动力荷载的次要构件如支撑、擦条、墙梁、小桁架等的连接，以及不承受动力荷载的可拆卸结构的连接和临时固定用的连接中。相反，由于螺栓的抗拉性能较好，因而常用于一些使螺栓受拉的工地安装结点连接中。

普通螺栓连接中的精制螺栓（ A 、 B 级螺栓）连接，因质量较好可用于要求较高的抗剪连接，但由于螺栓加工复杂，安装要求高（孔径与螺杆直径相差无几），价格昂贵，目前常为下面将介绍的高强度螺栓摩擦型连接所替代。

高强螺栓承压型连接对螺栓材质、预拉力大小和施工安装等的要求与摩擦型的完全相同，只是它是以摩擦力被克服、结点板件发生相对滑移后孔壁承压和螺栓受剪破坏作为承载能力极限状态，因此它的承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料。但这种连接由于在摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制。规范规定它只能用于承受静力荷载或间