14 项目五 钢结构连接(1).pptx

第1页：钢结构的连接

• 钢结构的连接

第2页：连接的作用

连接的作用

将板材或型钢组合成构件，再将构件组

连接的影响

方式、质量直接影响钢结构的工作性能

连接的要求

必须安全可靠、传力明确、构造简单

连接方法

焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种

• 2.1概述
• 合成整体结构，以保证其共同工作
• 制造方便和节约钢材

第3页：焊接连接

焊接连接

在被连接金属件之间的缝隙区域，通过

• 高温使被连接金属与填充金属熔融结合，冷却后形
• 成牢固连接的工艺过程称为焊接连接,填充金属带
• 称为焊缝

第4页：

第5页：任何形式的构件都可直接相连

优点

任何形式的构件都可直接相连，构造简

缺点

在热影响区内，金相组织发生改变，局部

• 单，制作加工方便；不削弱截面，用料经济；连
• 接的密闭性好，结构刚度大；可实现自动化操
• 作，提高焊接结构质量
• 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

第6页：常用焊接方法

常用焊接方法

通常采用电弧焊（包括手工电弧

手工电弧焊

通电后，在涂有药皮的焊条与焊件

• 焊）、埋弧焊(自动或半自动焊)以及气体保护焊等
• 之间产生可达3000℃的高温电弧，电弧周围的金
• 属被熔为液态，形成熔池，同时焊条中的焊丝熔
• 化而滴入熔池，与焊件的熔融金属结合，冷却后
• 形成焊缝，而焊条上的药皮在焊接过程中产生气
• 体以保护电弧和熔化的金属，并形成熔渣覆盖焊
• 缝，防止空气中的氧、氮等有害气体与熔融金属
• 接触而形成易脆物质

第7页：焊机导线熔池焊条焊钳保护气体

• 焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧

第8页：焊条选用原则

焊条选用原则

所用焊条应与焊件钢材(或称

• 主体金属)相适应，依据等强度原则
• Q235钢E43型焊条(E4300~E4328)
• Q345钢E50型焊条(E5001~E5048)
• Q390钢Q420钢E55型焊条(E5500~E5518)
• 不同钢种相焊接时，宜采用与低强度钢材相适焊

第9页：焊接连接与常用焊接方法

埋弧焊

电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方

• 自动电弧焊焊丝送进和电弧按焊接方向的移动
• 有专门机构控制完成
• 半自动电弧焊焊丝送进有专门机构，而电弧按
• 焊接方向的移动靠人手工操作完成

第10页：焊接连接与常用焊接方法

优点

电弧热量集中，熔深大，适于厚

缺点

对焊件边缘的装配精度(如间隙)

• 板的焊接，生产率高。工艺条件稳定
• 焊缝的化学成分均匀，焊缝质量好、焊
• 件变形小。同时，高焊速也减小了热影
• 响区的范围
• 要求比手工焊高

第11页：二位数字为熔敷金属的最小抗拉强

• 焊条型号
• ①E表示焊条
• ②第
• 一、二位数字为熔敷金属的最小抗拉强
• 度(kgf/mm2)
• ③第
• 三、四位数字表示适用焊接位置、电流
• 种类以及药皮类型等

第12页：气体保护焊

气体保护焊

利用二氧化碳气体或其他惰性气体作

• 为保护介质的一种电弧熔焊方法
• 直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层
• 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳定

第13页：优点气体保护焊的焊缝熔化区没

• 优点气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够
• 度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手工电
• 弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接
• 缺点不适用于在风较大的地方施焊

清楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射。

的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接速。

第14页：过需连接件而

铆钉连接

通过铆钉穿过需连接件而将连接件连接的办法

优点

塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，对主体金属的材质质量要求低

缺点

削弱截面，费钢费工，要求技工技术水平高，劳动条件差

第15页：

第16页：螺栓连接

螺栓连接

在被连接件上钻孔，装上螺杆

• 拧紧螺帽进行连接，通过螺杆或连接件间
• 的摩擦承受荷载，有普通螺栓连接和高强
• 度螺栓连接两种

第17页：

第18页：铆钉连接与螺栓连接概述

本页以图示为主，建议结合「铆钉连接与螺栓连接概述」对照原课件图片理解其构造与做法。

第19页：普通螺栓连接

• 普通螺栓连接
• 普通螺栓分为A、B、C三级
• A与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓
• A级和B级螺栓材料性能等级则为5.6级或8.8级
• C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级
• 螺栓等级含义a.b
• a:表示螺栓成品的抗拉强度不小于a×100N/mm2
• b:表示螺栓成品的屈强比（屈服强度/抗拉强度）

4.6：抗拉强度不小于400N/mm2；屈强比为0.6。

第20页：精制螺栓

精制螺栓

毛坯在车床上经过切削加工精制而成

特点

表面光滑，尺寸准确，对成孔质量要求高

优点

精度较高，受剪性能好

缺点

制作和安装复杂，价格较高，少在钢结构中采用

粗制螺栓

由未经加工的圆钢压制而成

特点

螺栓表面粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成

特点

螺杆与螺孔间有较大的间隙，受剪力作用时，将

优点

安装方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓

• 或不用钻模钻成设计孔径的孔(II类孔)，螺栓孔的直径比
• 螺栓杆的直径大1.5~3mm
• 会产生较大的剪切滑移，连接的变形大
• 杆轴受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时
• 的临时固定

第21页：高强度螺栓连接

摩擦型连接

依靠钢材板间摩擦阻力传力，并以剪力不

优点

剪切变形小、弹性好、施工简单、可拆卸

适用范围

承受动力荷载的部位

承压型连接

允许接触面滑移，以螺杆或连接板达到破

优点

承载力高、连接紧凑、剪切变形大

适用范围

承受静力荷载或间接动力荷载结构

螺栓

性能等级为8.8级、10.9级

• 高强度螺栓连接
• 两种类型
• 超过接触面摩擦力作为设计准则
• 坏的极限承载力作为设计准则
• 摩擦型孔径比螺栓公称直径大1.5-2.0mm
• 承压型孔径比螺栓公称直径大1.0-1.5mm

第22页：形连接搭接对接焊件的连接形式

连接形式角接T形连接搭接对接焊件的连接形式：焊接件之间的相对关系2.2焊缝连接搭接对接T型连接角接。

第23页：要用于厚度相同或接近相同的两构件的相

对接连接

主要用于厚度相同或接近相同的两构件的相

优点

传力均匀平缓，没有明显应力集中，用料经济

缺点

焊件边缘需要加工（坡口，V形），被连接两板

搭接连接

适用于不同厚度构件的连接

优点

构造简单，施工方便

缺点

传力不均匀，易产生弯矩，材料较费

T形连接

常用于制作组合截面

缺点

焊件间存在缝隙，截面突变，应力集中现象严重

角部连接

主要用于制作箱形截面

• 互连接
• 的间隙有严格的要求
• 优点：省工省料

第24页：按焊缝与受力方向的相对位置

• 焊缝形式正对接焊缝斜对接焊缝
• 1、按焊缝与受力方向的相对位置

第25页：按受力方向划分正对接焊缝

按受力方向划分正对接焊缝

焊缝垂直于力线对接焊缝斜对接焊缝：焊缝倾斜于力线正面角焊缝：焊缝垂直于力线角焊缝侧面角焊缝：焊缝平行于力线斜角焊缝:焊缝倾斜于力线

第26页：按施焊的位置

• 2、按施焊的位置
• 平焊、横焊、立焊及仰焊
• 平焊(又称俯焊)施焊方便
• 立焊和横焊要求焊工的操作水平比平焊高一些
• 仰焊的操作条件最差，焊缝质量不易保证，因此应尽
• 量避免采用仰焊

第27页：

第28页：

第29页：焊缝的缺陷和级别

常见的缺陷

裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔

• 2.2.1焊缝的缺陷和级别
• 1、焊缝缺陷：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
• 夹渣、咬边、未熔合、未焊透等；焊缝尺寸不符
• 合要求、焊缝成形不良等
• 裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷

第30页：焊缝形式与质量检验

• 裂纹焊瘤烧穿弧坑气孔夹渣咬边未熔合未焊透

第31页：焊缝质量检验

外观检查

检查外观缺陷和几何尺寸

内部无损检验

检查内部缺陷，采用超声波检验、磁

三级焊缝

只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级

• 2、焊缝质量检验
• 缺陷削弱焊缝受力面积，导致焊缝处应力集中，对连
• 接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响
• 粉、荧光检验、X射线或γ射线透照或拍片
• 《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验
• 方法和质量要求分为
• 二、三级
• 质量标准
• 一级、二级焊缝：外观检查及一定数量的超声波检验
• 并符合相应级别的质量标准

第32页：焊缝的代号

基本符号

表示焊缝的截面形状，如表示角焊

指引线

由横线和带箭头的斜线组成。箭头指到相应

补充符号

表示焊缝的有关特征，如用[表示三面围

• 2.2.2焊缝的代号
• 《焊缝符号表示法》规定
• 焊缝代号由基本符号、指引线、补充符号和焊缝尺寸
• hf
• 缝；V表示V形坡口对接焊缝
• 焊缝处，横线的上面和下面用来标注图形符号和焊缝
• 尺寸
• 焊，用表示现场安装焊缝

第33页：焊缝形式与质量检验

• 标注方法相同焊缝安装焊缝双面焊缝单面焊缝三面围焊塞焊缝对接焊缝角焊缝形式

第34页：綦江虹桥倒塌

• 綦江虹桥倒塌案例
• 事故经过
• 1999年1月4日18时50分，30余名群众正行
• 走于彩虹桥上，另有22名驻綦武警战士进
• 行训练，由西向东列队跑步至桥上约三分
• 之二处时，整座大桥突然垮塌，桥上群众
• 和武警战士全部坠人綦河中，经奋力抢
• 救，14人生还，40人遇难死亡(其中18名武
• 警战士、22名群众)

第35页：直接原因

• 直接原因
• 吊杆锁锚问题主拱钢绞线锁锚方法错误
• 不能保证钢绞线有效锁定及均匀受力，锚
• 头部位的钢绞线出现部分或全部滑出，使
• 吊杆钢绞线锚固失效
• 主拱钢管焊接问题主拱钢管在工厂加工
• 中，对接焊缝普遍存在裂纹、未焊透、未
• 熔合、气孔、夹渣等严重缺陷，质量达不
• 到施工及验收规范规定的二级焊缝验收标

第36页：钢管混凝土问题主钢管内混凝土

• 钢管混凝土问题主钢管内混凝土强度未达
• 设计要求，局部有漏灌现象，在主拱肋板
• 处甚至出现1米多长的空洞。吊杆的灌浆防
• 护也存在严重质量问题
• 设计问题设计粗糙，随意更改。施工中对
• 主拱钢结构的材质、焊接质量、接头位置
• 及锁锚质量均无明确要求。在成桥增设花
• 台等荷载后，主拱承载力不能满足相应规
• 范要求
• 桥梁管理不善吊杆钢绞线锚固加速失效
• 后，西桥头下端支座处的拱架钢管就产生
• 了陈旧性破坏裂纹，主拱受力急剧恶化
• 已成一座危桥

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