鋼結(jié)構(gòu)的連接和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

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1、第7章鋼結(jié)構(gòu)的連接和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造7.1鋼結(jié)構(gòu)對(duì)連接的要求及連接方法鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成構(gòu)件，各構(gòu)件再通過一定的安裝連接而形成整體結(jié)構(gòu)。連接部位應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及延性。接連接構(gòu)件問應(yīng)保持正確的相互位置，以滿足傳力和使用要求。連接的加工和安裝比較復(fù)雜、費(fèi)工，因此選定合適的連接方案和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。連接設(shè)計(jì)不合理會(huì)影響結(jié)構(gòu)的造價(jià)、安全和壽命。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)的位置及其所要求的強(qiáng)度和剛度，合理地確定連接方式及節(jié)點(diǎn)的細(xì)部構(gòu)造和計(jì)算方法，并應(yīng)注意以下幾點(diǎn)；(1)連接的設(shè)計(jì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)的假定相一致；(2)結(jié)構(gòu)的荷載，內(nèi)力組合應(yīng)能提供連接的最不

2、利受力工況；(3)連接的構(gòu)造應(yīng)傳力直接，各零件受力明確，并盡可能避免嚴(yán)重的應(yīng)力集中；(4)連接的計(jì)算模型應(yīng)能考慮剛度不同的零件間的變形協(xié)調(diào)；（5）構(gòu)件相互連接的節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能避免偏心，不能完全避免時(shí)應(yīng)考慮偏心的影響；(6)避免在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力，尤其是約束造成的殘余應(yīng)力，避免焊縫過度密集；(7)厚鋼板沿厚度方向受力容易出現(xiàn)層間撕裂，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以充分注意；(8)連接的構(gòu)造應(yīng)便于制作、安裝，綜合造價(jià)低。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接、鉚接、普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接(如圖7-1)焊接連接是鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、不削弱構(gòu)件截面、節(jié)約鋼材、加工方便、易于

3、采用自動(dòng)化操作、連接的密封性好、剛度大。缺點(diǎn)是焊接殘余應(yīng)力和殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)有不利影響，焊接結(jié)構(gòu)的低溫冷脆問題也比較突出。目前除少數(shù)直接承受動(dòng)載結(jié)構(gòu)的某些連接，如重級(jí)工作制吊車粱和柱及制動(dòng)梁的相互連接、標(biāo)架式橋梁的節(jié)點(diǎn)連接，從目前使用情況看不宜采用焊接外，焊接可廣泛用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)。鉚釘連接的優(yōu)點(diǎn)是塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查，適用于直接承受動(dòng)載結(jié)構(gòu)的連接。缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量多，日前已很少采用。普通螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、拆裝方便。缺點(diǎn)是用鋼量多。適用于安裝連接和需要經(jīng)常拆裝的結(jié)構(gòu)。普通螺栓又分為C級(jí)螺栓和A級(jí)、B級(jí)螺栓。C級(jí)螺栓一般用Q2

4、35鋼(用于螺栓時(shí)也稱為4.6級(jí))制成。A、B級(jí)螺栓一般用45號(hào)鋼和35號(hào)鋼(用于螺栓時(shí)也稱8．8級(jí))制成。A、B兩級(jí)的區(qū)別只是尺寸不同，其中A級(jí)包括d24，且的螺栓，B級(jí)包括或的螺栓，d為螺桿直徑，L為螺桿長(zhǎng)度。C級(jí)螺栓加工租糙，尺寸不夠準(zhǔn)確，只要求II類孔，成本低，栓徑和孔徑之差，設(shè)計(jì)規(guī)范未作規(guī)定，通常多取mm。由于螺栓桿與螺孔之間存在著較大的間隙，傳遞剪力時(shí)，連接較早產(chǎn)生滑移(7-2)，但傳遞拉力的性能仍較好，所以C級(jí)螺栓廣泛用于承受拉力的安裝連接，不重要的連接或用作安裝時(shí)的臨時(shí)固定。A、B級(jí)螺校需要機(jī)械加工，尺寸準(zhǔn)確，要求I類孔，栓徑和孔徑的公稱尺寸相同，容許偏差為

5、間隙。這種螺拴連接傳遞剪力的性能較好，變形很小，但制造和安裝比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，目前在鋼結(jié)構(gòu)中較少采用。I類孔的精度要求為連接板組裝時(shí)，孔口精確對(duì)準(zhǔn)，孔壁平滑，孔軸線與板面垂直。質(zhì)量達(dá)不到I類孔要求的都為II類孔。高強(qiáng)度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區(qū)別是：普通螺栓扭緊螺帽時(shí)螺栓產(chǎn)生的預(yù)拉力很小，由板面擠壓力產(chǎn)生的摩擦力可以忽略不計(jì)。普通螺栓連接抗剪時(shí)是依靠孔壁承壓和栓桿抗剪來傳力。高強(qiáng)度螺栓除了其材料強(qiáng)度高之外，施工時(shí)還給螺栓桿施加很大的預(yù)拉力，使被連接構(gòu)件的接觸面之間產(chǎn)生擠壓力，因此板面之間垂直于螺栓桿方向受剪時(shí)有很大的摩擦力。依靠接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移，以達(dá)到

6、傳遞外力的目的，因而變形較小(圖7-2中3)。高強(qiáng)度螺栓抗剪連接分為摩擦型連接和承壓型連接。前者以滑移作為承載能力的極限狀態(tài)，后者的極限狀態(tài)和普通螺栓連接相同。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接只利用摩擦傳力這一工作階段，具有連接緊密、受力良好、耐疲勞、可拆換、安裝簡(jiǎn)單以及動(dòng)力荷載作用下不易松動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，目前在橋梁、工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。尤其在栓焊衍架橋、重級(jí)工作制廠房的吊車梁系統(tǒng)和重要建筑物的支撐連接中已被證明據(jù)有明顯的優(yōu)越性。高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，起初由摩擦傳力，后期則依靠栓桿抗剪和承壓傳力，它的承載能力比摩擦型的高，可以節(jié)約鋼材，也具有連接緊密，可拆換，安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但

7、這種連接在摩擦力被克服后的剪切變形較大，規(guī)范規(guī)定高強(qiáng)度螺栓承壓型連接不得用于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。7.2焊接連接的特性7.2.1常用焊接方法鋼結(jié)構(gòu)中一般采用的焊接方法有電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。電弧焊的質(zhì)量比較可靠，是鋼結(jié)構(gòu)最常用的焊接方法。電弧焊可分為手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊。手工電弧焊(7-3)是通電后在涂有焊藥的焊條與焊件間產(chǎn)生電弧，由電弧提供熱源，使焊條熔化，滴落在焊件上被電弧所收成的小凹槽熔池中，并與焊件熔化部分結(jié)成焊縫。由焊條藥皮形成的熔渣和氣體覆蓋熔池，防止空氣中的氧、氮等有害氣體