第十一章鋼結(jié)構(gòu)

1.焊縫連接的構(gòu)造要求，對接焊縫與角焊縫連接的計(jì)算；

2.減小焊接應(yīng)力與焊接變形的措施；

3.普通螺栓連接的構(gòu)造要求，普通螺栓連接的計(jì)算，高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造要求；

本章主要內(nèi)容

4.軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算，實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性驗(yàn)算；柱頭與柱腳的構(gòu)造要求；

5.受彎構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的概念、設(shè)置加勁肋的規(guī)定及構(gòu)造要求；梁的拼接，次梁與主梁連接的構(gòu)造要求；

6.鋼屋蓋的結(jié)構(gòu)布置，鋼屋架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，輕鋼屋蓋、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡介；

7.扣件式鋼管腳手架及鋼模板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。

1.了解手工電弧焊、自動及半自動焊、氣體保護(hù)焊的原理；

2.理解焊縫連接、普通螺栓連接、高強(qiáng)度螺栓連接的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用條件；

3.掌握焊縫的構(gòu)造要求。

第一講教學(xué)目標(biāo)：對接焊縫及角焊縫的構(gòu)造要求。

對接焊縫及角焊縫的構(gòu)造要求。重點(diǎn)難點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。11.1鋼結(jié)構(gòu)的連接

1.焊縫連接

(1)優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單，加工方便，節(jié)約鋼材，連接的剛度大，密封性能好，易于采用自動化作業(yè)。（2）缺點(diǎn)但焊縫連接會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形，且連接的塑性和韌性較差。

2.螺栓連接螺栓連接可分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。（1）普通螺栓連接

●普通螺栓分為A、B、C三級。

●A級和B級為精制螺栓。其抗剪性能比C級螺栓好，但成本高，安裝困難，故較少采用。

●C級螺栓為粗制螺栓，加工粗糙，尺寸不很準(zhǔn)確，只要求Ⅱ類孔。（2）高強(qiáng)度螺栓連接1）傳遞剪力的機(jī)理主要是靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力來傳遞剪力。2）優(yōu)點(diǎn)施工簡便、受力好、耐疲勞、可拆換、工作安全可靠。3）應(yīng)用廣泛用于各種鋼結(jié)構(gòu)連接中，尤其適用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。

4）高強(qiáng)度螺栓連接受剪力時，按其傳力方式又可分為摩擦型和承壓型兩種：

①摩擦型高強(qiáng)螺栓僅靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力傳遞剪力，以摩擦阻力剛被克服作為連接承載力的極限狀態(tài)。

②承壓型高強(qiáng)螺栓是靠被連接板件間的摩擦力和螺栓桿共同傳遞剪力，以螺栓桿被剪壞或被壓（承壓）壞作為承載力的極限。其承載力比摩擦型高，可節(jié)約螺栓。

11.1.1焊縫連接

1.焊接原理鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有電弧焊，包括手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊及氣體保護(hù)焊等。（1）

手工電弧焊

1）原理

返回如下圖所示：其電路由焊條、焊鉗、焊件、電焊機(jī)和導(dǎo)線等組成。

2）焊條

●手工焊常用的焊條有碳鋼焊條和低合金鋼焊條。

●其牌號為E43、E50和E55型等，其中E表示焊條，兩位數(shù)字表示焊條熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值（單位為kgf/mm2）?！袷止ず覆捎玫暮笚l應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊條的選用應(yīng)與主體金屬相匹配。一般情況下，對Q235鋼采用E43型焊條，對Q345鋼采用E50型焊條，對Q390和Q420鋼采用E55型焊條。

3）特點(diǎn)

●手工焊具有設(shè)備簡單，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是短焊縫或曲折焊縫的焊接時，或在施工現(xiàn)場進(jìn)行高空焊接時，只能采用手工焊接，所以它是鋼結(jié)構(gòu)中最常用的焊接方法。

●但其生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵是焊工的技術(shù)水平，焊縫質(zhì)量的波動較大。（2）自動或半自動埋弧焊

1）原理

2）特點(diǎn)及應(yīng)用

●自動埋弧焊焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫內(nèi)部缺陷少，塑性和韌性好，因此其質(zhì)量比手工電弧焊好。

●半自動埋弧焊質(zhì)量介于自動焊和手工焊之間。

3）應(yīng)用

●自動埋弧焊只適合焊接較長的直線焊縫。

●半自動埋弧焊適合于焊接曲線或任意形狀的焊縫。自動焊或半自動焊應(yīng)采用與焊件金屬強(qiáng)度相匹配的焊絲和焊劑。焊絲應(yīng)符合《焊接用鋼絲》GB1300-77的規(guī)定，焊劑種類根據(jù)焊接工藝要求確定。

2.焊縫的型式與構(gòu)造焊縫連接可分為:

對接

搭接

T形連接

角接

焊縫的型式是指焊縫本身的截面型式，主要有:

對接焊縫角焊縫

（1）對接焊縫

1）特點(diǎn)及截面型式

①特點(diǎn)傳力均勻平順，無明顯的應(yīng)力集中，受力性能較好。但對接焊縫連接要求下料和裝配的尺寸準(zhǔn)確，保證相連板件間有適當(dāng)空隙，還需要將焊件邊緣開坡口，制造費(fèi)工。

②截面型式

I型、單邊V型、V型、J型、U型、K型和

X型等。2）對接焊縫的構(gòu)造●當(dāng)焊件厚度很小(t≤10mm)時，可采用I型坡口；●對于一般厚度（t=10～20mm）的焊件，可采用單邊V型或V型坡口，以便斜坡口和間隙b組成一個焊條能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的空間，使焊縫易于焊透；●對于厚度較厚的焊件（t>20mm），應(yīng)采用U型、K型或X型坡口。

●引弧板：對接焊縫施焊時的起點(diǎn)和終點(diǎn)，常因起弧和滅弧出現(xiàn)弧坑等缺陷，此處極易產(chǎn)生裂紋和應(yīng)力集中，為避免焊口缺陷，可在焊縫兩端設(shè)引弧板。

●在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1/4（對承受動荷載的結(jié)構(gòu)）或1/2.5（對承受靜荷載的結(jié)構(gòu)）（圖11.1.9）。當(dāng)厚度不同時，坡口型式應(yīng)根據(jù)較薄焊件厚度來取用，焊縫的計(jì)算厚度等于較薄焊件的厚度。（2）角焊縫

●角焊縫位于板件邊緣，傳力不均勻，受力情況復(fù)雜，受力不均勻容易引起應(yīng)力集中；

●但因不需開坡口，尺寸和位置要求精度稍低，使用靈活，制造方便，故得到廣泛應(yīng)用。

1）截面型式

●角焊縫按兩焊腳邊的夾角可分為直角角焊縫和斜角角焊縫兩種。直角角焊縫斜角角焊縫在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，最常用的是直角角焊縫，斜角角焊縫主要用于鋼管結(jié)構(gòu)中。

●角焊縫按其與外力作用方向的不同可分為平行于外力作用方向的側(cè)面角焊縫、垂直于外力作用方向的正面角焊縫（或稱端焊縫）和與外力作用方向斜交的斜向角焊縫三種。

2）角焊縫構(gòu)造

①最小焊腳尺寸，其中為較厚焊件的板厚，單位mm。

對于自動焊，最小焊腳尺寸可減小1mm；對于T型連接的單面角焊縫則應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時，則應(yīng)與焊件同厚。

②最大焊腳尺寸角焊縫的最大焊腳尺寸應(yīng)滿足：hfmax≤1.2t1，其中t1為較薄焊件的板厚，單位mm。

當(dāng)貼著板邊緣施焊時，尚應(yīng)滿足：當(dāng)焊件邊緣厚度t≤6mm時，取hfmax=t；當(dāng)焊件邊緣厚度t＞6mm時，取hfmax=t-（1～2）mm。

③最小計(jì)算長度角焊縫的最小計(jì)算長度應(yīng)大于8hf，且不小于40mm。

④側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度側(cè)焊縫的計(jì)算長度不宜大于60hf（靜荷載）或40hf（動荷載）。但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時則不受此限。⑤在搭接連接中，要求搭接長度l＞5t1，且不小于25mm。小結(jié)：

1.鋼結(jié)構(gòu)連接的形式、概