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1、第7章鋼結構的連接和節(jié)點構造7.1鋼結構對連接的要求及連接方法鋼結構是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成構件，各構件再通過一定的安裝連接而形成整體結構。連接部位應有足夠的強度、剛度及延性。接連接構件問應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雜、費工，因此選定合適的連接方案和節(jié)點構造是鋼結構設計中重要的環(huán)節(jié)。連接設計不合理會影響結構的造價、安全和壽命。設計時應根據(jù)連接節(jié)點的位置及其所要求的強度和剛度，合理地確定連接方式及節(jié)點的細部構造和計算方法，并應注意以下幾點；(1)連接的設計應與結構內(nèi)力分析時的假定相一致；(2)結構的荷載，內(nèi)力組合應能提供連接的最不
2、利受力工況；(3)連接的構造應傳力直接，各零件受力明確，并盡可能避免嚴重的應力集中；(4)連接的計算模型應能考慮剛度不同的零件間的變形協(xié)調(diào)；（5）構件相互連接的節(jié)點應盡可能避免偏心，不能完全避免時應考慮偏心的影響；(6)避免在結構內(nèi)產(chǎn)生過大的殘余應力，尤其是約束造成的殘余應力，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)點設計時應予以充分注意；(8)連接的構造應便于制作、安裝，綜合造價低。鋼結構的連接方法可分為焊接、鉚接、普通螺栓連接和高強度螺栓連接(如圖7-1)焊接連接是鋼結構最主要的連接方法，其優(yōu)點是構造簡單、不削弱構件截面、節(jié)約鋼材、加工方便、易于
3、采用自動化操作、連接的密封性好、剛度大。缺點是焊接殘余應力和殘余變形對結構有不利影響，焊接結構的低溫冷脆問題也比較突出。目前除少數(shù)直接承受動載結構的某些連接，如重級工作制吊車粱和柱及制動梁的相互連接、標架式橋梁的節(jié)點連接，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)與民用建筑鋼結構和橋梁鋼結構。鉚釘連接的優(yōu)點是塑性和韌性較好，傳力可靠，質量易于檢查，適用于直接承受動載結構的連接。缺點是構造復雜，用鋼量多，日前已很少采用。普通螺栓連接的優(yōu)點是施工簡單、拆裝方便。缺點是用鋼量多。適用于安裝連接和需要經(jīng)常拆裝的結構。普通螺栓又分為C級螺栓和A級、B級螺栓。C級螺栓一般用Q2
4、35鋼(用于螺栓時也稱為4.6級)制成。A、B級螺栓一般用45號鋼和35號鋼(用于螺栓時也稱8．8級)制成。A、B兩級的區(qū)別只是尺寸不同，其中A級包括d24，且的螺栓，B級包括或的螺栓，d為螺桿直徑，L為螺桿長度。C級螺栓加工租糙，尺寸不夠準確，只要求II類孔，成本低，栓徑和孔徑之差，設計規(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，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的臨時固定。A、B級螺校需要機械加工，尺寸準確，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雜，價格昂貴，目前在鋼結構中較少采用。I類孔的精度要求為連接板組裝時，孔口精確對準，孔壁平滑，孔軸線與板面垂直。質量達不到I類孔要求的都為II類孔。高強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螺栓產(chǎn)生的預拉力很小，由板面擠壓力產(chǎn)生的摩擦力可以忽略不計。普通螺栓連接抗剪時是依靠孔壁承壓和栓桿抗剪來傳力。高強度螺栓除了其材料強度高之外，施工時還給螺栓桿施加很大的預拉力，使被連接構件的接觸面之間產(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，以達到
6、傳遞外力的目的，因而變形較小(圖7-2中3)。高強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、安裝簡單以及動力荷載作用下不易松動等優(yōu)點，目前在橋梁、工業(yè)與民用建筑結構中得到廣泛應用。尤其在栓焊衍架橋、重級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，安裝簡單等優(yōu)點。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)定高強度螺栓承壓型連接不得用于直接承受動力荷載的結構。7.2焊接連接的特性7.2.1常用焊接方法鋼結構中一般采用的焊接方法有電弧焊、電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等。電弧焊的質量比較可靠，是鋼結構最常用的焊接方法。電弧焊可分為手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊。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
