第七章钢结构的连接概要
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。
《钢结构的链接》课件
链接的强度与稳定性分析
稳定性分析 考虑失稳模式和临界载荷。
分析链接在各种外力作用下的稳定性。 进行必要的稳定性试验。
链接的优化设计
• 优化目标：在满足强度和稳定性 要求的前提下，降低成本、提高 效率。
链接的优化设计
2. 有限元分析和仿真技术 。
1. 遗传算法、粒子群算法 等进化算法。
保结构的长期安全性和稳定性。
加强安全培训
对施工人员进行安全培训，提高安全意识和 自我保护能力。
配备安全设施
在施工现场配备必要的安全设施，如安全带 、安全网等。
06
钢结构的链接案例分析
大型场馆的钢结构链接
总结词
大型场馆的钢结构链接通常采用高强度 钢材和大跨度结构，以满足大空间和多 功能的需求。
VS
详细描述
大型场馆如体育馆、会展中心等，需要大 跨度、大空间的建筑结构来满足各种活动 和展览的需求。钢结构的链接技术在大跨 度结构中尤为重要，通过合理的节点设计 和连接方式，能够实现大跨度、大空间的 建筑结构，同时保证结构的稳定性和安全 性。
安装工程
包括钢柱、钢梁、钢 板的安装等，是链接 施工的关键环节。
焊接工程
包括对接焊、角焊、 熔透焊等，是链接施 工的重要步骤。
防腐、防火工程
包括涂装、防火涂料 等，是链接施工的保 障措施。
链接施工的质量控制措施
01
02
03
04
严格控制材料质量
包括钢材、焊接材料等，应符 合设计要求和国家标准。
加强施工过程监控
03
钢结构的特殊链接方式
跨度较大的钢结构链接
01
02
03
04
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。
钢结构连接计算讲解
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
7.3.2 对接焊缝的计算
第七章
Chapter 7
连接
Connections
1. 轴心受力的对接焊缝
N lwt
ftw
或
f cw（7.3.1）
lw——焊缝计算长度，
图7.3.5 直对接焊缝连接
t——连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度 ;
连接
Connections
（1）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）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。
角焊缝按受力与焊缝方向分：
1）正面角焊缝(c) ：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2）侧面角焊缝(c) ：作用力方向与焊缝长度方向平行。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
（3） 焊缝代号
第七章
Chapter 7
连接
Connections
表7.2.1 焊缝代号
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
7.3 对接焊缝的构造和计算
第七章
ftw 185N/mm2
b）最大剪应力
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第七章
Chapter 7
连接
Connections
max
VSx Ixt
550 103 38105104 12
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
w f
f
he
N lw
f
w f
(
f
f
)2
2 f
f
w f
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
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
钢结构连接
钢结构连接文档模板：钢结构连接1、引言钢结构连接是钢结构工程中至关重要的环节之一。
连接的质量和可靠性直接影响到整个结构的安全性和稳定性。
本文将对钢结构连接的基本概念、分类、设计原则、施工要求等进行详细介绍。
2、钢结构连接的基本概念2.1 连接的定义钢结构连接是指将不同构件（如梁、柱、板等）通过一定的方法和构件（如螺栓、焊接等）互相连系起来，以实现整体结构拼接、传力和承载的一个工程部件。
2.2 连接的分类2.2.1 非持力连接非持力连接主要用于各构件之间的刚性拼接，如板与板的连接、梁与梁的连接等。
2.2.2 刚性连接刚性连接用于承受构件传递的力，如螺栓连接、焊接连接等。
2.2.3 半刚性连接半刚性连接介于非持力连接和刚性连接之间，普通用于需要一定位移能力的连接，如剪力墙与楼板的连接。
3、钢结构连接的设计原则3.1 安全性原则钢结构连接设计应满足结构强度、刚度和稳定性的要求，保证连接的安全性。
3.2 经济性原则钢结构连接的设计应尽可能节约材料、简化构造，同时满足结构的使用要求。
3.3 可施工性原则钢结构连接的设计应考虑施工的方便性和可操作性，避免施工中浮现难点或者质量问题。
4、钢结构连接的设计步骤4.1 确定设计载荷根据结构的使用要求和相应的设计规范，确定连接所承受的载荷。
4.2 选择连接形式根据结构的实际情况，选择相应的连接形式，如螺栓连接、焊接连接等。
4.3 计算连接强度根据所选连接形式和载荷要求，进行连接强度的计算，确定连接的尺寸和材料。
4.4 设计连接详情根据连接的特点，进行连接细部构造的设计，包括连接板、螺栓、焊缝等的布置和尺寸确定。
5、钢结构连接的施工要求5.1 材料要求连接所用材料应符合设计规范要求，材料质量应检验合格。
5.2 加工要求连接材料的加工应严格按照设计要求进行，保证尺寸精度和表面质量。
5.3 施工操作要求连接施工操作应按照像关标准和规范进行，采取适当的施工工艺，确保连接的准确和可靠。
钢结构的连接ppt课件
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
第七章钢结构的连接和节点构造(下)(1)
第七章钢结构的连接和节点构造
2、平板式柱脚：分铰接和刚接两种
N
柱 靴梁 底板
X
隔板 锚栓
Y 隔板
如图所示，除底板外根据具体需要，可配置靴 梁、隔板和肋板。对于铰接和刚接柱脚锚栓位置 不一样，受力也不一样。
~500 ~500
第七章钢结构的连接和节点构造
计算： 翼缘板：翼缘拼接以及每侧的 高强度螺栓，通常由等强度条 件决定，拼接板的净截面积应 不小于翼缘的净截面积，高强度螺栓能承受按翼缘净截 面面积N=Anf计算的轴向力。 腹板：腹板的拼接通常先进行螺栓布置，然后验算。 腹板拼接板及每侧的高强度螺栓，主要承受拼接截面的 全部剪力V及按刚度分配到截面上的弯(扭)矩Mw。 受力最大的螺栓应满足：N ( N N ) ( N ) N V M y M x I N N , N M M 其中： ， n I x y x y y N 为使腹板上的螺栓和翼缘上的螺栓受力协调 ： h / 2 N 腹板拼接板的净截面强度验算： M f
第七章钢结构的连接和节点构造
计算： 图 a 、 b ： 连 接需 要 的焊 缝 或螺 栓 应按 次 梁的 反力计 算，考虑到并非理想铰接，故计算时，宜将次梁反力增 加20~30%。 图c：当计算螺栓①时可将短角钢视为与次梁为一体。 因此，螺栓①应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同 作用，而螺栓②则只承受R的作用。反过来，也可以将 短角钢视为与主梁为一体。则螺栓①只承受反力R的作 用，而螺栓②则应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共 同作用。 图d:计算方法与图c类似。即焊缝①和焊缝②也分别承 担R或R和M=Re的共同作用。
第七章钢结构的连接和节点构造
2、工地拼接 ①拉杆：可以用拼接板加高强螺栓(图c)或端板加高强 螺栓(图d)。 ②压杆：可以采用焊接(图e、f)或上、下段接触面刨平 顶紧直接承压传力(图g、h)。 拉压杆的拼接宜按等强度原则来计算，亦即拼接材 料和连接件都能传递断开截面的最大内力。
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7.1 钢结构对连接的要求及连接方法 7.2 焊接连接的特性 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.4角焊缝的构造和计算 7.5 焊接热效应 7.6 普通螺栓连接的构造和计算
7.7 高强度螺栓连接的性能和计算
本章学习要点
➢ 基本要求：掌握焊接连接的特性和计算，普通螺 栓连接的构造和计算，高强度螺栓连接的性能和 计算；理解钢结构对连接的要求及连接方法，
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。
7.2焊接连接的特性
（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。
（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。
变形小，弹性性能好，耐疲劳，施工较简单，适用于承受动力荷 载的结构。
承压型高强螺栓：以作用剪力达到栓杆抗剪或孔壁承压破坏作为承 载力极限状态——设计准则。
承载力高于摩擦型连接，连接紧凑，剪切变形大，不能用于承 受动力荷载的结构。
7.2焊接连接的特性Fra bibliotek一、常用焊接方法
电弧焊
1）手工电弧焊 2）自动半自动埋弧焊
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
2. 连接的方式：
焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接
焊接连接
铆钉连接
连接的方式
螺栓连接
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
3. 焊缝连接的特点
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；
缺点
* 材质易变脆；
* 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，整体性好。
➢ 重点：掌握焊接连接的特性和计算、普通螺栓连 接、高强度螺栓连接的性能和计算。
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
一、钢结构对连接的要求及连接方法
钢结构中连接占有重要地位，因为： ①构件、结构通过连接来实现； ②连接方式影响结构的构造、工艺、造价； ③连接质量影响结构的安全、使用寿命。
1.连接的原则： 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材
（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。
气体保护焊 电阻焊 电渣焊
焊机
焊条
保护气体
焊钳
优点：方便，适应性强，特别适
用于在高空和野外作业，小型焊 焊件 接，应用最广泛。
电弧
熔池 导线
缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳 动强度大，生产效率低。
7.2焊接连接的特性
A、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。
①普通螺栓连接 根据加工精度分A、B、C三级。
A、B级精制螺栓，采用低合金钢或再经热处理后制成，Ⅰ类孔， 孔径比杆径大0.3-0.5mm，抗剪性能好， 制造安装费工，少用。性能 等级5.6级或8.8级。
C级粗制螺栓，一般Q235钢，Ⅱ类孔，孔径比杆径大1.5-2.0mm， 抗剪性能差，但传递拉力性能好，性能等级为4.6级或4.8级。 ②高强螺栓连接
7.2焊接连接的特性
（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。
焊丝转盘
送丝器
焊剂漏斗
、、、、 、 、
、、 、
、
熔渣
、
焊剂 焊件 、、、、、、、、、、、
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。
* 产生残余应力、残余应变、焊接缺陷
* 降低压杆稳定、影响疲劳强度
* 对裂纹十分敏感
* 低温冷脆问题较为突出。
现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛。
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
4. 铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条 (E5001--E5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--E5518) 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。
优点
传力可靠，塑性、韧性好，动 力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
目前承重钢结构连接中已很少应用。
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
5. 螺栓连接
优点
施工简单，拆装方便， 摩擦型高强度螺栓连接动力性能好 耐疲劳，易阻止裂纹扩展
费料、开孔截面削弱
缺点 螺栓孔加工精度要求高
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
高强钢材制成：优质碳素钢：35号、45号 合金钢：20MnTiB、40B、35VB
性能等级：8.8级、10.9级。 小数点前8、10——螺栓材料经热加工后的最低抗拉强度为800、 1000N/mm2； 小数点后0.8、0.9——屈强比
7.1钢结构对连接的要求及连接方法
摩擦型高强螺栓：只靠摩擦阻力传力，以剪力达到接触面的摩擦力作 为承载力极限状态——设计准则。
7.2焊接连接的特性
（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。
7.2焊接连接的特性
二、焊缝连接的优缺点
➢不需要在钢材上打孔钻眼，既省工，又不减损钢材截面，使材料 优 可以充分利用； 点 ➢任何形状的构件都可以直接相连，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 缺 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 点 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。
7.2焊接连接的特性
三、焊缝缺陷