钢结构的构件连接方式
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钢结构构件的连接设计3篇钢结构构件的连接设计1钢结构构件的连接设计在现代建筑中,钢结构被广泛应用,因为它具有高强度、轻质、耐久、灵活性好等优点,可以用于各种建筑形式中。
钢结构构件的连接设计是非常重要的,它直接关系到钢结构的安全性和稳定性。
1、连接形式钢结构构件的连接形式有很多种,例如焊接、钻孔、膨胀螺栓连接等。
其中膨胀螺栓连接是最常用的连接方式,因为它具有安装、拆卸方便,连接牢固、稳定等优点。
此外,应选择质量可靠的膨胀螺栓,以保证连接的强度和稳定性。
2、连接设计连接设计包括连接位置、连接方式、连接荷载等方面。
连接位置的设计应遵循构件受力原理,使连接位置能够承受受力。
连接方式的设计应根据不同构件的特点和受力方式来选择,以保证连接的可靠性和稳定性。
连接荷载的设计应考虑受力情况和荷载作用,以保证连接能够承受荷载,并且不发生松动或者开裂等问题。
3、连接结构连接结构是连接的核心,也是最容易出现问题的地方。
连接结构要保证质量可靠,并且能够承受各种不同的荷载。
连接结构的设计应该考虑结构的可制造性,材料的可靠性,以及受力性能的稳定性等因素。
4、连接的施工钢结构连接是在施工现场进行的,因此注意施工的安全性和质量。
在施工前应检查连接件的材料、规格、密封性等,以保证施工的质量。
施工时也应严格按照设计要求进行操作,遵守安全规范,保证施工质量和安全。
总之,钢结构构件连接是钢结构的重要组成部分,连接设计的安全和可靠性直接关系到整个结构的安全性和稳定性。
我们应该认真考虑设计、施工过程中的各种因素,以保证钢结构顺利建成,发挥其最大的作用在钢结构建筑中,连接是至关重要的。
合理的连接设计、选择高质量的连接件以及保证连接结构的可靠性和施工质量,都是保证钢结构安全性和稳定性的必要条件。
在实际应用中,要根据受力特点和荷载作用等因素,精心设计连接位置、连接方式和连接荷载,强化连接结构和施工管理,以确保钢结构的高质量建设和持久使用钢结构构件的连接设计2钢结构构件的连接设计钢结构是现代建筑中广泛采用的一种建筑结构形式,由一系列钢结构构件组成。
钢结构的常用连接方法钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式。
铆接很少采用,常用焊接和螺栓连接。
1 、焊接连接是当前钢结构最主要的连接方式,它的优点是构造简单,用钢省,加工方便,连接的密闭性好,易于采用自动化作业。
焊接连接的缺点是焊件会产生残余应力和残余变形,焊缝附近材质变脆,焊缝质量易受材料、操作的影响,对钢材材性要求较高,高强度钢更要有严格的焊接程序。
2 、螺栓连接其分为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的优点是装卸便利,不需特殊设备。
普通螺栓又分为C级螺栓(又称粗制螺栓)和A、B级螺栓(又称精制螺栓)两种。
C级螺栓制作精度较差,宜用于承受拉力的连接,或用于次要结构和可拆卸结构的受剪连接以及安装时的临时固定。
A、B级螺栓受力性能较好,但其加工费用较高且安装费时费工,目前建筑结构中很少使用。
2.高强度螺栓连接高强度螺栓传递剪力的机理与普通螺栓不同,它是靠被连接板间的强大摩擦阻力传递剪力,变形较小。
其优点是施工简单、受力好、耐疲劳且可以撤换以及在动力荷载作用下不致松动。
从受力特征的不同,高强度螺栓连接可分为摩擦型和承压型两种。
摩擦型连接:外力仅依靠部件接触面间的摩擦力来传递。
其特点是连接紧密,变形小,传力可靠,疲劳性能好,主要用于直接承受动力荷载的结构、构件的连接。
承压型连接:起初由摩擦传力,后期同普通螺栓连接一样,依靠杆和螺孔之间的抗剪和承压来传力。
连接承载力一般比摩擦型连接高,可节约钢材。
但在摩擦力被克服后变形较大,故仅适用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构、构件的连接。
3 、铆钉连接铆钉连接费工费料、劳动条件差、成本高,现在很少采用,多被焊接及高强度螺栓连接所代替。
焊接连接1 、焊接方法、焊接接头、焊缝形式等1.焊接方法钢结构常用电渣焊、气体保护焊和电阻焊等的是电弧焊,分为手工电弧焊、自动焊和半自动焊。
以手工电弧焊为最常用,设备简单,操作方便,但质量波动较大。
§3-1钢结构的连接钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接(connections)构成的,各构件再通过安装连接架构成整个结构。
因此,连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。
在进行连接的设计时,必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等(图3.1.1)。
3.1.1 焊缝连接一、焊缝连接的特点焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是: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。
其缺点是: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,低温冷脆问题较为突出。
二、钢结构常用的焊接方法1、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法(3.1.2)。
通电后,在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。
电弧提供热源,使焊条中的焊丝熔化,滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。
由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池,防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触,避免形成脆性易裂的化合物。
焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。
手工电弧焊设备简单,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。
但生产效率低,劳动强度大,焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。
手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材(或称主体金属)相适应,例如:对Q235钢采用E43型焊条(E4300~E4328);对Q345钢采用E50型焊条(E5000~E5048);对390钢和Q420钢采用E55型焊条(E5500~E5518)。
焊条型号中字母E表示焊条类型等。
不同钢种的钢材相焊接时,宜采用低组配方案,即宜采用与低强度钢相适应的焊条。
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。
钢梁和钢柱连接方式钢梁和钢柱是建筑结构中常用的构件,其连接方式直接影响整个结构的安全和稳定性。
本文将介绍钢梁和钢柱的常见连接方式,包括焊接、螺栓连接和铆接。
一、焊接连接焊接是一种常见的连接方式,广泛应用于钢结构工程中。
焊接连接具有高强度、实用性和经济性等优点,其中常用的焊接方式有手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。
1. 手工电弧焊手工电弧焊是一种常见的焊接方式,适用于小型构件的连接。
手工电弧焊连接的优点是可靠性高,容易掌握和实现,缺点是生产效率低,需要专业人员进行施焊。
2. 埋弧焊埋弧焊是一种自动化焊接方式,适用于大型钢结构构件的生产和安装。
焊接效率高,连接强度也较高,但设备成本较高,对操作人员要求高。
3. 气体保护焊气体保护焊是一种常用的金属材料焊接方式,适用于大型或复杂钢结构构件的连接。
气体保护焊连接的优点是焊接质量高且精度高,缺点是设备成本高,操作难度较大。
二、螺栓连接螺栓连接是一种常用且经济的连接方式,适用于多种类型的钢构件连接。
螺栓连接的优点是便于拆卸和维修,适用范围广泛,缺点是连接强度相对较低,需要进行调整和预紧力的控制,否则在受力状态下容易松动。
螺栓连接分为唧板式和高强度螺栓连接两种方式。
1. 唧板式连接唧板式连接是一种常见的连接方式,常用于简单结构的钢梁和钢柱连接。
唧板式连接的优点是易于装配,具有一定的刚性,缺点是结构强度较低,需要经常进行预紧力调整。
2. 高强度螺栓连接高强度螺栓连接是一种常用的连接方式,用于吊装大型结构件和需要高强度连接的地方。
由于其连接强度较高,可靠性好,适用于承受较大荷载和振动的情况。
铆接连接是一种不易被剪断和拉断的连接方式,尤其适用于连接受到横向和剪切力作用的情况。
铆接连接的优点是连接强度高,不易松动和疲劳,缺点是需要工具特别设计,操作比较复杂。
总的来说,钢梁和钢柱连接方式的选择应根据结构的受力要求、结构的尺寸和采用的钢板厚度等因素进行分析和选择。
只有选择适当的连接方式,才能够确保整个结构的安全和稳定。
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。
常见钢结构构件连接方法详解!钢结构构件的连接钢结构的连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接和铆接,具体如下:(一)焊接1、建筑工程中钢结构常用的焊接方法:按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、半自动焊接和自动化焊接三种。
2、根据焊接接头的连接部位,可以将熔化焊接头分为:对接接头、角接接头、T形及十字接头、搭接接头和塞焊接头等。
3、在焊接时应合理选择焊接方法、条件、顺序和预热等工艺措施,尽可能把焊接应力和焊接变形控制到最小。
必要时,应取合理措施消除焊接残余应力和变形。
4、焊缝缺陷通常分为:裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合、未焊透、形状缺陷和上述以外的其他缺陷。
其主要产生原因和处理方法为:(1)裂纹:通常有热裂纹和冷裂纹之分。
产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等;产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理,如焊前未预热、焊后冷却快等。
处理办法是在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹处的焊缝金属,进行补焊。
(2)孔穴:通常分为气孔和弧坑缩孔两种。
产生气孔的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、弧长过长、焊接速度太快等,其处理方法是铲去气孔处的焊缝金属,然后补焊。
产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快,未反复向熄弧处补充填充金属等,其处理方法是在弧坑处补焊。
(3)固体夹杂:有夹渣和夹钨两种缺陷。
产生夹渣的主要原因是焊接材料质量不好、焊接电流太小、焊接速度太快、熔渣密度太大、阻碍熔渣上浮、多层焊时熔渣未清除干净等,其处理方法是铲除夹渣处的焊缝金属,然后焊补。
产生夹钨的主要原因是氩弧缝金属,重新焊补。
(4)未熔合、未焊透:产生的主要原因是焊接电流太小、焊接速度太快、坡口角度间隙太小、操作技术不佳等。
对于未熔合的处理方法是铲除未熔合处的焊缝金属后补焊。
对于未焊透的处理方法是对开敞性好的结构的单面未焊透,可在焊缝背面直接补焊。
钢结构构件常用的连接方式1.焊接连接焊接连接有气焊、接触焊和电弧焊等方法。
在电弧焊中又分手工焊、自动焊和半自动焊三种。
目前,钢结构中常用的是手工电弧焊。
利用手工操作的方法,以焊接电弧产生的热量使焊条和焊件熔化,从而凝固成牢固接头的工艺过程,就是手工电弧焊。
(1)焊缝的形式与构造①对接焊缝对接焊缝的形式有直边缝、单边V形缝、双边V形缝、U形缝、K形缝、X 形缝等。
当焊件厚度很小,可采用直边缝。
对于一般厚度的焊件,因为直边缝不易焊透,可采用有斜坡口的单边V形缝或双边V形缝,斜坡口和焊缝根部共同形成一个焊条能够运转的施焊空间,使焊件易于焊透。
对于较厚的焊件,则应采用U形缝、K形缝和X形缝。
其中V形缝和U形缝为单面施焊,但在焊缝根部还需要补焊,当焊件可随意翻转施焊时,使用K 形缝和X形缝较好。
焊缝的起点和终点处常因不能熔透而出现凹形的焊口,为避免受力后出现裂纹及应力集中,施焊时应将两端焊至引弧板上,然后再将多余部分切除,这样便不致减小焊缝处的截面。
对接焊缝的优点是用料经济,传力均匀、平顺,没有显着的应力集中,承受动力荷载的构件最适于采用对接焊缝。
缺点是施焊的焊件应保持一定的间隙,板边需要加工,施工不便。
②角焊缝在相互搭接或丁字连接构件的边缘,所焊截面为三角形的焊缝,叫做角焊缝。
角焊缝按外力作用方向可分为平行于外力作用方向的侧面角焊缝和垂直于外力作用方向的正面角焊缝。
钢结构中,最常用的是普通直角焊缝,其他形式主要是为了改变受力状态,避免应力集中,一般多用于直接受动力荷载的结构。
杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊,也可用三面围焊,对角钢焊件还可采用L形围焊,但为不引起偏心,角钢背焊缝长度常受到限制,所以一般只适用于受力较小的焊件。
所有围焊的转角处必须连续施焊。
角焊缝的优点是焊件板边不必预先加工,也不需要校正缝距,施工方便。
其缺点是应力集中现象比较严重,由于必须有一定的搭接长度,角焊缝连接在材料使用上不够经济。
d e钢结构的构件连接方式钢结构的连接方法大体来看,有以下几种:焊接——是使用最普遍的方法,该方法对几何形体适应性强,构造简单,省材省工,易于自动化,工效高;但是焊接属于热加工过程,对材质要求高,对于工人的技术水平要求也高,焊接程序严格,质量检验工作量大。
铆接——该方法传力可靠,韧性和塑性好,质量易于检查,抗动力荷载好;但是由于铆接时必须进行钢板的搭接,相对来讲费钢、费工。
普通螺栓连接——这种方式装卸便利,设备简单,工人易于操作;但是对于该方法,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。
高强螺栓连接——此法加工方便,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——较为灵活,安装方便,构件无须预先处理,适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力。
焊接连接 焊接是钢结构较为常见的连接方式,也是比较方便的连接方式,在众多的钢结构中,焊接是最为常见的一种。
根据焊接的形式,焊缝可以分为对接(平接)焊缝、角焊缝、和顶接焊缝三大类。
对接焊缝对接焊缝按受力与焊缝方向分直缝——作用力方向与焊缝方向正交;斜缝——作用力方向与焊缝方向斜交两类。
从直观来看,直缝受拉,斜缝受拉与剪的同时作用。
对接焊缝在焊接上有以下处理形式: a )直边缝:适合板厚t 10mm b )单边V 形:适合板厚t =10~20mmc )双边V 形:适合板厚t =10~20mmd )U 形:适合板厚t > 20mme )K 形:适合板厚t > 20mm b斜缝 直缝f)X形:适合板厚t > 20mm对接焊缝的优点是用料经济、传力均匀、无明显的应力集中1[1],利于承受动力荷载;但也有缺点,需剖口,焊件长度要精确。
对接焊缝需要做以下构造处理:首先,在施焊过程中,起落弧处易有焊接缺陷,所以用引弧板;但采用引弧板施工复杂,除承受动力荷载外,一般不用,计算时将焊缝长度两端各减去5mm。
装配式钢结构的连接方式一、螺栓连接螺栓连接是装配式钢结构中常用的一种连接方式。
它通过将螺栓穿过连接板、钢梁和钢柱等构件的孔洞,并用螺母紧固,实现构件之间的连接。
螺栓连接具有拆卸方便、灵活性高的特点,适用于需要频繁拆卸和改动的场所。
二、焊接连接焊接连接是装配式钢结构中另一种常用的连接方式。
它通过将连接板、钢梁和钢柱等构件进行熔接,使其形成一个整体结构。
焊接连接具有连接强度高、刚性好的特点,适用于需要承受较大荷载和保持稳定性的场所。
三、组合连接组合连接是一种将螺栓连接和焊接连接相结合的连接方式。
它通过在一部分构件上采用螺栓连接,而在另一部分构件上采用焊接连接,使得整个结构在保证强度和稳定性的同时,具备了一定的拆卸和改动的能力。
四、槽钢连接槽钢连接是一种将槽钢用作连接件的连接方式。
它通过将槽钢与钢梁或钢柱等构件的侧面进行焊接,实现构件之间的连接。
槽钢连接具有连接稳定、刚性好的特点,适用于需要承受较大荷载的场所。
五、剪力连接剪力连接是一种将钢板用作连接件的连接方式。
它通过将钢板垂直于钢梁或钢柱等构件进行焊接,实现构件之间的连接。
剪力连接具有连接强度高、刚性好的特点,适用于需要承受较大剪力力的场所。
六、翼板连接翼板连接是一种将翼板用作连接件的连接方式。
它通过将翼板与钢梁或钢柱等构件的侧面进行焊接,实现构件之间的连接。
翼板连接具有连接稳定、刚性好的特点,适用于需要承受较大荷载的场所。
七、角钢连接角钢连接是一种将角钢用作连接件的连接方式。
它通过将角钢与钢梁或钢柱等构件的侧面进行焊接,实现构件之间的连接。
角钢连接具有连接稳定、刚性好的特点,适用于需要承受较大荷载的场所。
八、法兰连接法兰连接是一种将法兰用作连接件的连接方式。
它通过将法兰与钢梁或钢柱等构件的端面进行螺栓连接,实现构件之间的连接。
法兰连接具有连接强度高、刚性好的特点,适用于需要承受较大荷载的场所。
九、卡口连接卡口连接是一种将构件通过卡口进行连接的连接方式。
d e f 钢结构的构件连接方式钢结构的连接方法大体来看,有以下几种:焊接——是使用最普遍的方法,该方法对几何形体适应性强,构造简单,省材省工,易于自动化,工效高;但是焊接属于热加工过程,对材质要求高,对于工人的技术水平要求也高,焊接程序严格,质量检验工作量大。
铆接——该方法传力可靠,韧性和塑性好,质量易于检查,抗动力荷载好;但是由于铆接时必须进行钢板的搭接,相对来讲费钢、费工。
普通螺栓连接——这种方式装卸便利,设备简单,工人易于操作;但是对于该方法,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。
高强螺栓连接——此法加工方便,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——较为灵活,安装方便,构件无须预先处理,适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力。
焊接连接焊接是钢结构较为常见的连接方式,也是比较方便的连接方式,在众多的钢结构中,焊接是最为常见的一种。
根据焊接的形式,焊缝可以分为对接(平接)焊缝、角焊缝、和顶接焊缝三大类。
对接焊缝对接焊缝按受力与焊缝方向分直缝——作用力方向与焊缝方向正交;斜缝——作用力方向与焊缝方向斜交两类。
从直观来看,直缝受拉,斜缝受拉与剪的同时作用。
对接焊缝在焊接上有以下处理形式:a )直边缝:适合板厚t 10mmb )单边V 形:适合板厚t =10~20mmc )双边V 形:适合板厚t =10~20mmd )U 形:适合板厚t > 20mme )K 形:适合板厚t > 20mmf )X 形:适合板厚t > 20mm对接焊缝的优点是用料经济、传力均匀、无明显的应力集中1[1],利于承受动力荷载;但也有缺点,需剖口,焊件长度要精确。
对接焊缝需要做以下构造处理:首先,在施焊过程中,起落弧处易有焊接缺陷,所以用引弧板;但采用引弧板施工复杂,除承受动力荷载外,一般不用,计算时将焊缝长度两端各减去5mm 。
钢结构的常用连接方法钢结构的基本构件由钢板、型钢等连接而成,如梁、柱、桁架等,运到工地后通过安装连接成整体结构。
因此在钢结构中,连接占有很重要的地位。
在传力过程中,连接部位应有足够的强度、刚度和延性。
被连接件间应保持正确的位置,以满足传力和使用要求。
连接的加工和安装比较复杂而且费工,因此选定连接方案是钢结构设计的重要环节。
钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式(见图10-1)。
在在房屋结中铆接已经很少采用,常用焊接和螺栓连接。
(a)焊接连接(b)铆钉连接(c)螺栓连接图10-1 钢结构的连接方式(书中图名改为图示所示)10.1.1 焊接连接焊接是通过电弧产生热量,使焊条和焊件局部熔化,然后冷却凝结形成焊缝,使焊件连成一体。
焊接连接是当前钢结构最主要的连接方式,它的优点是构造简单,用钢省,加工方便,连接的密闭性好,易于采用自动化作业。
焊接连接的缺点是焊件会产生残余应力和残余变形,焊缝附近材质变脆,焊缝质量易受材料、操作的影响,对钢材材性要求较高,高强度钢更要有严格的焊接程序。
钢结构常用的焊接方法有气焊、电阻焊和电弧焊等方法。
10.1.2 铆钉连接铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的钉孔中,利用铆钉枪或压铆机将另一端压成封闭钉头而成。
这种连接传力可靠,韧性和塑性较好,质量易于检查,适用于承受动力荷载、荷载较大和跨度较大的结构。
但铆钉连接费工费料、劳动条件差、成本高,现在很少采用,多被焊接及高强度螺栓连接所代替。
10.1.3 螺栓连接螺栓连接需要先在构件上开孔,然后通过拧紧螺栓产生紧固力将被连接板件连成一体,其分为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的优点是装卸便利,不需特殊设备。
普通螺栓又分为C级螺栓(又称粗制螺栓)和A、B级螺栓(又称精制螺栓)两种。
C级螺栓制作精度较差,栓径和孔径之间的缝隙相差1-1.5mm,便于制作和安装,但螺杆与钢板孔壁接触不够紧密,当传递剪力时,连接变形较大,故C级螺栓宜用于承受拉力的连接,或用于次要结构和可拆卸结构的受剪连接以及安装时的临时固定。
钢结构节点连接的构件
钢结构节点连接的构件包括螺栓、连接板、楔形板、铰接和双向刚性连接等。
这些构件在钢结构的设计中起着重要的作用,能够保证结构的稳定性和安全性。
螺栓连接是最常见的连接方式,通过螺栓的紧固将钢构件连接在一起,连接板则起到承载螺栓剪力的作用。
楔形板连接则是通过楔形板的搭接来使得钢构件连接在一起,其优点是能够减少螺栓的使用量。
铰接连接则能够使得结构在受力时发生旋转,从而减少结构的变形量。
双向刚性连接则是一种高强度的连接方式,能够保证结构的刚度和稳定性。
这些构件的选择要根据结构的受力特点和要求进行合理的设计。
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钢骨架连接方式钢结构是目前使用非常广泛的一种现代化建筑结构,其连接方式也是至关重要的,不仅关系到整个结构的稳定性和安全性,还会直接影响到钢结构的使用寿命。
本文将介绍一些常见的钢骨架连接方式。
一、螺栓连接法螺栓连接法是目前最常用的钢骨架连接方式之一,其特点是连接牢固、结构简单、施工方便。
通常情况下,都会在每个钢构件的连接处钻孔,并且使用预先安装好的螺栓将钢构件互相连接起来,最后再调整并拧紧螺栓。
螺栓连接法在使用过程中需要注意以下事项:螺栓必须按照标准规格进行选用,并经过合理的均衡布置,以充分保证连接的牢固性;螺栓的拧紧顺序需按照设计要求,先拧紧紧固件,再拧紧拧杆;螺栓连接处的防皮剥比要求达到 1.5。
二、焊接连接法焊接连接法也是一种常用的钢骨架连接方式,它的优点是强度高,焊接效果可靠,但对施工技术要求高。
通常情况下,焊接技术分为电弧焊、气焊、激光焊等多种,其中较为常用的是电弧焊。
焊接连接法在使用过程中需要注意以下事项:焊接工艺必须严格按照规范执行,焊接质量应符合标准要求,不允许出现焊裂、未焊透等问题;如需进行切割焊接,应在所接部位6mm以上,不得在中央部位焊接;焊接接头处应进行除锈、清洁,保证接头可焊性。
三、插板连接法插板连接法又称为挂板连接,主要适用于连接受拉构件。
其连接原理是通过在钢构件上预留孔洞,然后在孔洞内安装钢板,使用螺栓将其与另一端的构件连接起来。
插板连接法在使用过程中需要注意以下事项:孔洞的位置、大小、数量应符合设计要求,钢板的厚度、长度应符合设计要求,防止因钢板过薄或孔洞较多导致断裂;螺栓的规格、数量、紧固方式应符合设计要求,并应注意防松脱。
四、橡胶连接法橡胶连接法主要是应用在地震或高层建筑中,其原理是通过橡胶隔震器安装在钢结构框架的连接节点处,使连接节点在地震或高风压下具有一定的位移和扭曲能力,从而提高钢结构的抗震性能。
橡胶连接法在使用过程中需要注意以下事项:橡胶隔震器的工作位置应符合设计方案要求,且应安装在稳定的基础上;橡胶隔震器应选用适合的型号,并按照制造商的要求进行安装和调试。
d e f 钢结构的构件连接方式 钢结构的连接方法大体来看,有以下几种:
焊接——是使用最普遍的方法,该方法对几何形体适应性强,构造简单,省材省工,易于自动化,工效高;但是焊接属于热加工过程,对材质要求高,对于工人的技术水平要求也高,焊接程序严格,质量检验工作量大。
铆接——该方法传力可靠,韧性和塑性好,质量易于检查,抗动力荷载好;但是由于铆接时必须进行钢板的搭接,相对来讲费钢、费工。
普通螺栓连接——这种方式装卸便利,设备简单,工人易于操作;但是对于该方法,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。
高强螺栓连接——此法加工方便,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——较为灵活,安装方便,构件无须预先处理,适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力。
焊接连接
焊接是钢结构较为常见的连接方式,也是比较方便的连接方式,在众多的钢结构中,焊接是最为常见的一种。
根据焊接的形式,焊缝可以分为对接(平接)焊
缝、角焊缝、和顶接焊缝三大类。
对接焊缝
对接焊缝按受力与焊缝方向分直缝——作用力方
向与焊缝方向正交;斜缝——作用力方向与焊缝方向
斜交两类。
从直观来看,直缝受拉,斜缝受拉与剪的同时作用。
对接焊缝在焊接上有以下处理形式:
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
对接焊缝的优点是用料经济、传力均匀、无明
显的应力集中1[1],利于承受动力荷载;但也有缺点,需剖口,焊件长度要精确。
对接焊缝需要做以下构造处理:首先,在施焊过程中,起落弧处易有焊接缺陷,所以用引弧板;但采用引弧板施工复杂,除承受动力荷载外,一般不用,计算时将焊缝长度两端各减去5mm 。
其次,
变厚度板对接,在板的一面或两面切成坡度不大于1:4的斜面,避
免应力集中。
另外,变宽度板对接,在板的一侧或两侧切成坡度不大于1:4
的斜边,避免应力集中。
对于对接焊缝的强度,有引弧板的对接焊
缝在受压时与母材等强,但焊缝的抗拉强度与焊缝质量等级有关。
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。
对接焊缝的计算包括:轴心受力的对接焊缝、斜向受力的对接焊缝、
钢梁的对接焊缝、牛腿与翼缘的对接焊缝。
a b c 斜缝 直缝
角焊缝
角焊缝按受力与焊缝方向分端缝——作用力方向与焊缝长度方向垂直,其受
力后应力状态较复杂,应力集中严重,焊缝根部形成高峰应力,易于开裂,端
缝破坏强度要高一些,但塑性差;侧缝:作用力方向与焊缝长度方向平行,其
应力分布简单些,但分布并不均匀,剪应力两端大,中间小,侧缝强度低,但
塑性较好。
角焊缝可以分为直角焊缝和斜角焊缝。
直角焊缝又可以有(a )普通焊缝、(b )平坡焊缝、(c )
深熔焊缝。
一般采用(a )做法,但应力集中较严重,在承受
动力荷载时采用(b )、(c )。
斜角角焊缝有(d )斜锐角焊缝、(e )斜钝角焊缝、(f )
斜凹面角焊缝,主要用于钢管连接中。
角焊缝的构造要求:
(1)承受动力荷载的结构中,垂直于受力方向的焊缝不宜
采用不焊透的对接焊缝。
(2)在直接承受动力荷载的结构中,角焊缝表面应做成直
线形或凹形,焊脚尺寸的比例:对正面角焊缝宜为1:1.5,长
边顺内力方向;对侧面角焊缝可为1:1。
(3)在次要构件或次要焊接连接中,可采用断续角焊缝。
断续角焊缝之间的净距,不应大于15t (对受压构件)或30t (对受拉构件),t 为较薄焊件的厚度。
另外还要注意:
部位 项目 构 造 要 求 备 注
焊脚尺寸 hf
上限
;对板边: t1为较薄焊件厚 下限 ;当 t2为较厚焊件厚对自动焊可减1mm ;对单面T 型焊应加
1mm
焊缝长度 lw
上限
(受动力荷载); (其他情况); 内力沿侧缝全长均匀分布者
不限 下限 8hf 或 40mm ,取两者最大值
端部仅有两侧面角焊缝连
接
长度 lw
距离 l0 t 为较薄焊件厚
端部 转角 转角处加焊一段长度 2hf (两面侧缝时)或用三面围焊 转角处焊缝须连续施焊 搭接连接 搭接最
小长度 5t1或 25mm ,取两者最大值 t1 为较薄焊件厚度
端缝 侧缝
对于h f ,称之为焊缝的焊脚高度,而h e 为焊缝的喉部截面高度,是焊
缝的计算尺度。
——两焊脚边的夹角,
——焊脚尺寸。
焊接应力与焊接变形
钢结构构件或节点在焊接过程中,局部区域受到很强的高温作用,在此
不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形表现在构件局部的鼓
起、歪曲、弯曲或扭曲等。
而在焊接后冷却时,焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩,由此约束而
产生的应力称为焊接应力。
具体分为:纵向应力,沿着焊缝长度方向的应力;
横向应力,垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力;厚度方向应力,
垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。
焊接应力对于焊接构建与结构的影响较大,会使结构提前发生屈服:对常温下承受静力荷载结构的强度虽然没有影响,但刚度会显著降低;而由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态,在钢结构实际受力过程中,阻碍了塑性变形,裂纹易发生和发展;对于承受动荷载的构件,焊接应力会降低疲劳强度;对于受压杆件,焊接变形是杆件曲率增加,降低了压杆的稳定性。
焊接变形预应力问题对于焊接工艺影响很大,应尽可能避免。
减少焊接应力和焊接变形应从以下几方面着手:
(1)采用适当的焊接程序,如分段焊、分层焊;
(2)尽可能采用对称焊缝,使其变形相反而抵消;
(3)施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形;
(4)对于小构件焊前预热、焊后回火,然后慢慢冷却,以消除焊接应力。
(5)合理的焊缝设计,包括:避免焊缝集中、三向交叉焊缝;焊缝尺寸不宜太大;焊缝尽可能对称布置,连接过渡平滑,避免应力集中现象;避免仰焊等。
铆接与螺栓连接
铆接与普通螺栓连接在受力效果上是相同的,只是施工方法的差异。
而螺栓连接又可以根据受力效果分为普通螺栓与高强螺栓两大类。
普通螺栓
普通螺栓是以承担剪力与拉力为传力方式的螺栓,可以分为精制(A 、B ,A 级用于M24以下,B 级用于M24以上)和粗制(C )两类。
精制螺栓高,加工精度要求与成本较高,栓径与孔径之差为
0.5~0.8mm ,I 类孔,使用在构件精度很高的结构,机械
结构以及连接点仅用一个螺栓或有模具套钻的多个螺栓
连接的可调节杆件(柔性杆)上。
粗制螺栓相对较低,栓
径与孔径之差为1~1.5mm ,用于抗拉连接、静力荷载下抗剪连接、加防松措施后受风振作用抗剪、可拆卸连接以
及安装螺栓、与抗剪支托配合抗拉剪联合作用等。
从螺栓的受力分析可以看到,对于承担剪力的普通螺
栓与铆钉(以下统称螺栓)连接的构件,其受力有以下薄
弱环节,需要注意:
螺栓受剪并受侧向挤压作用,因此必须配置足够数量
的螺栓以承担剪力;钢板孔挤压,一般钢材与螺栓材料相同,如果螺栓可以承担挤压应力,钢材亦可;钢材在螺栓
2r
d
消弱截面的拉力,这要十分注意,避免由于螺栓的消弱作用导致钢材
被拉断;钢材在螺栓孔到端部的剪切作用,会产生钢材的破孔,也要
注意。
另外,使用连接板的,连接板也要注意以上作用。
当螺栓穿过
的钢板过多时,在侧向力的作用下,螺栓也会弯曲破坏。
承担拉力的螺栓主要是被拉断。
螺栓可以根据需要,采取不同的排列方式,并列式、错列式、单
排或双排等多种形式。
高强螺栓
高强螺栓是在安装时将螺帽拧紧,使螺杆产生预拉力而压紧构件接触面,靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移,以达到传递外力的目的。
高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。
这两种螺栓构造、安装基本相同。
但是摩擦型高强螺栓靠摩擦力传递荷载,所以螺杆与螺孔之差可达 1.5~2.0mm。
承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情况下,剪力不超过摩擦力,与摩擦型高强螺栓相同。
当荷载再增大时,连接板间将发生相对滑移,连接依靠螺杆抗剪和孔壁承压来传力,与普通螺栓相同,所以螺杆与螺孔之差略小些,为1.0~1.5mm。
摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小,承载力低,耐疲劳、抗动力荷载性能好。
而承压型高强螺栓连接承载力高,但抗剪变形大,所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。