第七章 钢结构的连接
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