钢结构基本原理之钢结构连接
钢结构的三种连接方式
钢结构的三种连接方式一、引言钢结构是现代建筑中广泛应用的一种结构体系。
在钢结构中，连接是至关重要的组成部分，它决定了整个结构的稳定性和安全性。
本文将介绍钢结构的三种连接方式。
二、焊接连接1. 焊接连接原理焊接是将金属材料熔化并使其凝固后形成连接的方法。
在钢结构中，常用电弧焊、气焊和激光焊等方式进行连接。
2. 焊接连接优点（1）强度高：焊接连接可以保证较高的强度和刚度。
（2）美观：焊接后无明显螺纹或孔洞，外观美观。
（3）耐腐蚀：由于焊接后没有其他材料插入，所以耐腐蚀性能较好。
3. 焊接连接缺点（1）施工难度大：需要有专业技能和设备进行施工。
（2）对材料要求高：需要严格控制材料的质量和尺寸等参数。
（3）不可逆转：一旦完成焊接，就无法更改或调整。
三、螺栓连接1. 螺栓连接原理螺栓连接是通过将两个或多个钢构件用螺栓连接起来的方法。
通常使用高强度螺栓进行连接。
2. 螺栓连接优点（1）方便拆卸：由于螺栓连接可以拆卸，所以在维护和更换部件时非常方便。
（2）适用范围广：适用于各种形状和尺寸的构件。
（3）施工简单：不需要专业技能和设备，施工简单。
3. 螺栓连接缺点（1）强度低：与焊接相比，螺栓连接的强度较低。
（2）易松动：在长期使用过程中容易松动，需要定期检查和维护。
四、铆接连接1. 铆接连接原理铆接是通过将钢构件用铆钉固定在一起的方法。
铆钉通常由铝合金或不锈钢制成。
2. 铆接连接优点（1）适用范围广：适用于各种形状和尺寸的构件。
（2）强度高：与螺栓相比，铆接的强度更高。
（3）施工简单：不需要专业技能和设备，施工简单。
3. 铆接连接缺点（1）不可拆卸：铆接连接后无法拆卸，需要重新加工或更换部件时比较困难。
（2）易产生裂纹：在铆接过程中容易产生裂纹，需要严格控制材料的质量和尺寸等参数。
五、结论钢结构的连接方式有焊接连接、螺栓连接和铆接连接三种。
每种连接方式都有其优缺点，应根据具体情况选择合适的方式进行连接。
在施工过程中，应严格控制材料的质量和尺寸等参数，确保连接的安全性和稳定性。
钢结构设计原理_钢结构的连接
钢结构设计原理_钢结构的连接钢结构设计原理——钢结构的连接钢结构作为一种广泛应用于建筑、桥梁等领域的结构形式，其连接方式的选择和设计至关重要。
钢结构的连接不仅要保证结构的整体性和稳定性，还要能够传递各种荷载和内力，确保结构在使用过程中的安全性和可靠性。
钢结构的连接方式主要有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
焊接连接是通过高温使焊件局部融化，然后冷却凝固形成连接。
这种连接方式具有强度高、刚度大、整体性好等优点。
在焊接过程中，需要严格控制焊接工艺参数，如电流、电压、焊接速度等，以保证焊缝的质量。
同时，焊接还可能会引起焊件的变形和残余应力，因此在设计和施工中需要采取相应的措施来减少这些不利影响。
例如，可以采用合理的焊接顺序、预留收缩余量、进行焊后热处理等。
螺栓连接又分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。
普通螺栓连接依靠螺栓杆的抗剪和孔壁的承压来传递剪力。
这种连接方式施工简单、装拆方便，但连接的承载力相对较低。
高强度螺栓连接则是通过螺栓的预紧力使连接件之间产生摩擦力来传递荷载。
高强度螺栓连接具有连接强度高、耐疲劳、施工效率高等优点，在钢结构中得到了广泛的应用。
在进行螺栓连接设计时，需要根据连接的受力情况确定螺栓的规格、数量和布置方式，同时还要考虑螺栓的紧固方法和紧固顺序。
铆钉连接是一种较早使用的连接方式，它是通过铆钉的塑性变形来实现连接。
铆钉连接具有较好的韧性和抗震性能，但施工工艺复杂，劳动强度大，目前在钢结构中的应用相对较少。
在实际工程中，选择哪种连接方式需要综合考虑多种因素，如结构的受力特点、使用要求、施工条件、经济成本等。
例如，对于承受动力荷载的结构，一般优先采用高强度螺栓连接或焊接连接；对于需要经常装拆的结构，则宜采用螺栓连接。
在钢结构连接的设计中，还需要考虑连接的计算。
对于焊接连接，需要计算焊缝的强度，包括对接焊缝和角焊缝。
对接焊缝的计算通常按照等强度原则进行，角焊缝的强度计算则需要考虑其受力方向和焊缝的有效面积。
钢结构焊接工艺
钢结构焊接工艺钢结构焊接工艺是现代建筑和工程领域中十分重要的一项技术，它能够使钢材得以连接，形成强大的支撑结构。
本文将介绍钢结构焊接工艺的基本原理、常见方法和注意事项，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、基本原理钢结构焊接工艺的实质是通过热能和焊接材料的作用，将需要连接的钢材加热至熔化状态，然后将熔化的钢材冷却固化，实现连接的目的。
其基本原理可以归纳为以下三个方面：1. 热能传递：焊接过程中，焊接电弧、火焰或激光等热源产生高温，使钢材加热至熔化点，促使焊接材料与母材相融。
2. 材料熔化：焊接材料在高温下熔化并与母材融合，形成焊缝。
3. 冷却固化：焊缝冷却后固化，与母材形成牢固的连接。
二、常见方法钢结构焊接工艺的常见方法包括手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、激光焊等。
每种方法都具有各自的特点和适用范围。
1. 手工电弧焊：手工电弧焊是最传统、最常用的焊接方法之一。
它使用电弧产生高温，将焊条和母材熔化并连接在一起。
手工电弧焊具有简单、经济的优势，常用于一些简单的焊接工作。
2. 气体保护焊：气体保护焊是利用惰性气体（如氩气）对焊接区域进行保护，防止空气中的氧气和氮气进入焊缝，以减少气孔和缺陷的产生。
气体保护焊适用于焊接质量要求较高的情况。
3. 埋弧焊：埋弧焊是一种自动化焊接方法，由焊枪自动供给焊丝和焊剂。
埋弧焊具有高效、高质量的优势，适用于大型结构的焊接。
4. 激光焊：激光焊是一种高能量密度的焊接方法，利用激光束对焊接材料进行加热。
激光焊具有焊缝窄、热影响区小的优势，常用于对材料要求极高的领域。
三、注意事项在进行钢结构焊接工艺时，需要注意以下几个方面，以确保焊接质量和工作安全：1. 装备检查：焊接前需检查焊接设备和工具的状态，确保其正常运行和安全可靠。
2. 材料准备：选择合适的焊接材料和焊接方法，根据钢材的种类和要求进行预处理和预热，使焊接接头达到理想的质量要求。
3. 焊接环境：选择无风或低风速的环境进行焊接，避免气体和颗粒物进入焊接区域，影响焊接质量。
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。
钢结构的基本原理
钢结构的基本原理钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构形式，它的设计和施工基于一系列的基本原理。
本文将介绍钢结构的基本原理，并探讨其在建筑和工程中的应用。
一、材料特性与力学行为钢材是钢结构的主要构造材料，其特性对结构的性能至关重要。
钢材具有高强度、良好的延性和可塑性等特点，能够承受较大的荷载并保持稳定。
其力学行为可通过应力-应变关系来描述。
钢材在受力时会发生弹性变形和塑性变形，弹性变形在荷载去除后恢复原状，而塑性变形则是指钢材在超过弹性阈值后无法完全恢复的变形。
通过了解钢材的力学性质，可以确定合适的断面尺寸和材料强度，确保结构的稳定性和安全性。
二、静力学平衡原理静力学平衡原理是钢结构设计中的基本原理之一。
据此原理，结构在静力平衡状态下，受力部分的合力为零，力矩亦为零。
根据这一原理，可以确定结构各个部分的受力情况，并进行设计计算。
在设计钢结构时，需要考虑荷载的作用以及结构各个部分的反力传递和平衡关系，以确保整个结构的稳定性和承载能力。
三、构件设计原理构件设计是钢结构设计的重要环节。
钢结构中的构件包括梁、柱、桁架等，其设计原理主要包括强度设计和稳定性设计。
强度设计是根据结构所受荷载的大小和方向，确定构件断面尺寸和钢材强度，以确保构件在正常使用和极限荷载情况下的强度满足要求。
稳定性设计是考虑构件在受外力作用下的稳定性问题，通过选择适当的截面形状和施加支撑以增加构件的稳定性。
四、连接设计原理连接是钢结构中各个构件之间的连接点，其设计原理主要包括刚度设计和强度设计。
刚度设计是保证连接点的刚度和变形能力，以确保结构在受力时不会出现过大的变形和位移。
强度设计是保证连接点的强度和承载能力，以防止连接点在荷载作用下发生破坏。
连接的设计包括连接件的选择和连接方式的确定，选用合适的连接件和合理的连接方式可以提高钢结构的整体性能。
五、施工与监测原理钢结构的施工和监测原理是确保结构质量和安全的关键。
在施工过程中，需要遵循正确的工艺和操作规范，保证每个构件的安装精度和加固措施的有效性。
钢结构的构件连接方式
钢结构的构件连接方式钢结构的连接方式是决定其整体稳定性和承载能力的重要因素。
在钢结构中，构件的连接方式通常包括焊接、螺栓连接和铆接等。
每种连接方式都有其独特的特点和适用范围。
一、焊接连接焊接是将两个或多个构件通过熔化金属材料，使其相互结合的一种连接方式。
在钢结构中，焊接可以用于连接主要受力构件，如梁和柱。
焊接连接具有以下特点：1. 高强度：焊接连接可以提供较高的连接强度，使钢结构能够承受较大的荷载；2. 刚性：焊接后的连接具有很高的刚性，可以提高结构的整体稳定性；3. 高效性：焊接连接可以实现无螺栓或铆钉的连接，减少构件数量和施工时间；4. 经济性：焊接连接相对于其他连接方式来说，成本较低。
二、螺栓连接螺栓连接是使用螺栓和螺母将构件连接在一起的方式。
螺栓连接广泛应用于钢结构中，特别适用于需要拆卸的连接。
螺栓连接具有以下特点：1. 可调性：螺栓连接可以根据需要进行拆卸和调整，方便维护和更换构件；2. 适应性：螺栓连接适用于各种形状和规格的构件，具有较大的适应性；3. 抗剪性：螺栓连接的抗剪能力较强，能够有效抗击水平荷载；4. 可靠性：螺栓连接可提供可靠的连接强度，确保结构的稳定性和安全性。
三、铆接连接铆接连接是通过将钢铆钉或铆钉与构件连接，形成铆接点来实现连接的方式。
铆接连接具有以下特点：1. 耐腐蚀性：铆接连接可以提供较好的耐腐蚀性，适用于露天环境和潮湿环境；2. 可靠性：铆接连接可以提供可靠的连接强度，抵抗静、动荷载和地震荷载；3. 高密封性：铆接连接可以形成高密封性，避免渗漏和松动。
总结：钢结构的构件连接方式包括焊接连接、螺栓连接和铆接连接。
不同的连接方式具有各自的特点和适用范围。
在选择连接方式时需要考虑结构的受力和使用要求，以确保连接的可靠性和安全性。
此外，还需要根据具体情况进行施工操作，确保连接的质量和准确性。
建议在设计和施工中选择合适的连接方式，并严格按照相关规范和标准进行操作，以确保钢结构的整体性能和使用寿命。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
8
3.1.3 螺栓连接 普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 1 普通螺栓连接 普通螺栓分为A、B、C三级。 A与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。 A级和B级螺栓材料性能等级则为5.6级或8.8级。 C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。 小数点前面的数字表示螺栓成品的抗拉强度不 小于400N/mm2，小数点及小数点以后数字表示 其屈强比为0.6或0.8。
焊件常需做成坡口，焊缝金属填充在坡口内。
坡口形式与焊件厚度有关：
焊件厚度很小(小于等于10mm)：直边缝。
一般厚度(t=10~20mm) :具有斜坡口的单边V形或V形焊
缝。
斜坡口和离缝b共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，
使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。
较厚的焊件(t＞20mm)，则采用U形、K形和X形坡口。 V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
16
3.2焊缝和焊接连接形式
3.2.2 焊接连接的形式
1.焊接连接形式
被连接板件的相互位置：对接、搭接、T形连接和角部
连接四种。
连接所采用的焊缝主要有坡口焊缝和角焊缝。
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。
采用对接焊缝，两构件在同一平面内，传力均匀平缓，
没有明显的应力集中，用料经济，但是焊件边缘需要
围焊缝 正面、侧面、斜焊缝组成的混合焊缝。
2021年8月30日
第六届全国混凝土结构基本理论及 工程应用学术会议
25
侧面角焊缝 主要承受剪 应力，塑性较好，弹性模 量低，强度也较低。
传力线通过时产生弯折， 应力沿焊缝长度方向的分 布不均匀，呈两端大而中 间小的状态。
焊缝越长，应力分布不均 匀性越显著，但在届临塑 性工作阶段时，产生应力 重分布，可使应力分布的 不均匀现象渐趋缓和。
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
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f
he
N lw
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(
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f
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2 f
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钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
钢结构钢结构的连接课件
y1
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表面加工方法 表面形状
根部间隙， 塞焊深度 焊缝有效厚度 坡口深度
基准线 规格、加工 或其他注解
T
尾标，和注释 一起使用
基本焊接符号 或细节说明
F A
S(E)
R
非 箭 头 两侧
边 箭 头 侧
L@P
坡口角度
焊缝长度 焊缝间距 现场焊接 四周围焊
B
A
用带箭头的引线来标 注接头侧。用 A 和 B 符号来指示单边 V 形 焊和 J 形焊的坡口侧。
对接焊(坡口焊缝)符号（2）
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同济大学 桥梁系 吴冲
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对接焊(坡口焊缝)符号（3）
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同济大学 桥梁系 吴冲
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混合焊接符号、对接焊的适用范围
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焊接表面形状、现场焊接
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手工焊接的坡口形状
不需要进行疲劳计算构件，凡要求与母材等强的对接焊缝应焊透，其质量等级 当受拉时不低于二级，受压时宜为二级。
重级工作制和起重量Q>50t的中级工作制吊车梁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形接头焊透 焊缝形式一般为对接与角接组合焊缝，质量等级不低于二级
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： 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； 对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
应级别的质量标准。
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焊缝级别的选用
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)焊缝级别
需要进行疲劳计算构件，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为： 作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝： • 受拉时为一级，受压时二级 作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级
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焊接形式（按焊体钢材的连接方式分类）
a）对接接头；b）搭接接头； c）T形接头；d）角接接头
上行各图——坡口焊缝，下行各图——角焊缝角焊缝
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焊接位置
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焊缝连接的缺陷
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钢结构基本原理
吴冲
同济大学 桥梁工程系
1
焊接
焊接形式（按焊缝本身的构造分）
角焊缝（Fillet Welding） 剪力、静力（不适于变化荷载产生的正应力）
坡口焊(对接焊，Groove Welding) 全熔透焊(Full Penetration Groove Welding) 部分熔透焊(Partial Penetration Groove Welding) ：仅适用于承 压，并且端部磨光顶紧
convex
关于其他基本和辅助焊接 符号，请参见 AWS A2.4-86
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角焊接符号（2）
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11
角焊接符号（3）
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12
角焊接符号（4）
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同济大学 桥梁系 吴冲
13
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引弧板
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对接焊（坡口焊缝）的布置和构造
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bevelUJ卷边焊缝flare V
单边 卷焊缝
flare bevel
衬垫
backing
辅助焊接符号 (SUPPLEMENTARY WELD SYMBOLS )
间断焊
spacer
点焊缝
weld all around
现场焊接
fied weld
辅助符号(contour)
焊缝 焊缝 表面齐平 表面凸起
flush
角焊缝
Q235: 0.38fu Q345: 0.41fu
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对接焊（坡口焊缝）的布置和构造
(a)直焊缝
图 4.2.1 坡口焊缝
(b)斜焊缝
图 4.2.2 引弧板
钢结构规范： (1：2.5)
钢结构规范： (1：2.5)
图 4.2.3 不同宽度或厚度钢板的对接
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7
对接焊(坡口焊缝)符号（1）
(a)I形 (b)V形 (c)U形 (d)X形 (e)单边V形 (f)单边U形 (J形) (g)K形 (h)U形＋衬垫
（尺寸数字为mm，适用于手工焊）
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焊接符号及其表示方法
F
A
焊接符号各元素的标准位置
（STANDARD LOCATION OF ELEMENTS OF A WELDING SYMBOL）
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焊接符号及其表示方法
基本焊接符号 (BASIC WELD SYMBOLS )
表面 处理
back
角焊缝
fillet
塞焊
plug or slot
I 形焊
square
坡口焊（Groove or Butt）
单边 带钝边 带钝
V 形焊 V 形焊 U 形焊 边 J 形焊
(a) 角焊缝
(b)熔透焊缝
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2
角焊缝
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3
对接焊
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4
对接焊
2020/1/19
同济大学 桥梁系 吴冲
5
对接焊
2020/1/19
同济大学 桥梁系 吴冲
6
角焊接符号（1）
焊接
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质量检验和焊缝级别
焊缝级别 焊缝按其检验方法和质量要求，《钢结构工程施工质量验收规 范》(GB50205-2001)规定将焊缝分为一级、二级和三级。
三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合三级质量标准； 二级、一级焊缝则还要求一定数量的超声波或射线、拍片检验并符合相
钢桥：
需要承受很大的活载，对疲劳性能要求较高，除角焊缝（受剪）外，很少采用 三级焊缝，通常要求采用采用二级或一级（受拉压）焊缝。
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焊缝设计强度
对接焊
受压：与母材相同 受拉：
一级、二级：与母材 相同
三级：母材的85％
受剪：f 3