1、第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接大纲要求大纲要求1.1.了解钢结构连接的种类及各自的特点；了解钢结构连接的种类及各自的特点；2.2.了解焊接连接的工作性能，了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算掌握焊接连接的计算方法及构造要求；方法及构造要求；3.3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响；工作的影响；4.4.了解螺栓连接的工作性能，了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算掌握螺栓连接的计算和构造要求。和构造要求。第一节第一节 钢结构的连接方法及其应用钢结构的连接方法及其应用连接方法连接方法连接方法连接方法连接方法连接方法第二
2、节第二节 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级一、焊接方法一、焊接方法手工电弧焊手工电弧焊3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧手工电弧焊的焊条要求手工电弧焊的焊条要求手工电弧焊手工电弧焊3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级自动（半自动）电弧焊自动（半自动）电弧焊3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级、焊丝转盘焊丝转盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊A A、焊丝的选择应与焊件等强度。
3、、焊丝的选择应与焊件等强度。B B、优点优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点缺点：设备投资大，施工位置受限等。：设备投资大，施工位置受限等。电阻焊电阻焊电流通过焊件接触点表面产生的热量来电流通过焊件接触点表面产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。熔化金属，再通过压力使其焊合。3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级气体保护焊气体保护焊采用裸焊丝后改用从焊枪中喷出的气体以采用裸焊丝后改用从焊枪中喷出的气体以保护施焊过程中的电弧、溶池和高温焊缝保护施焊过程中的电弧、溶池和高温焊缝金属，即用保护气
4、体代替焊剂。金属，即用保护气体代替焊剂。3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级1.按相对位置分按相对位置分:搭接搭接对接对接T型连接型连接 角部连接角部连接二、焊缝的连接形式二、焊缝的连接形式 2.2.按构造计算分：按构造计算分：（1）对接焊缝）对接焊缝正对接焊缝正对接焊缝（2）角焊缝）角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝3.3.按施焊位置分：按施焊位置分：a)焊条焊条俯焊俯焊(平焊平焊)d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)横焊横焊工字截面梁的翼缘角焊缝 焊条导线施焊时的转架示意(a)(b)上翼缘下翼缘腹板焊缝3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式
5、和质量等级三、焊缝符号及标注方法三、焊缝符号及标注方法3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级塞焊缝钢板角焊缝角钢(a)焊缝符号和代号焊缝符号和代号3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级焊缝符号和代号焊缝符号和代号3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级焊缝符号和代号焊缝符号和代号3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级焊缝缺陷焊缝缺陷 四、焊缝质量等级四、焊缝质量等级3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级焊缝质量焊缝质量 I级：直接动载下受拉、受弯对接焊缝外观检查，超声
6、波检查级：直接动载下受拉、受弯对接焊缝外观检查，超声波检查(100%)II级：静载、间接动载下受拉、受弯对接焊缝外观检查，超声级：静载、间接动载下受拉、受弯对接焊缝外观检查，超声波抽查波抽查(20%)III级：角焊缝、静载下一般对接焊缝外观检查级：角焊缝、静载下一般对接焊缝外观检查注：注：对于对于III级焊缝，强度是母材的级焊缝，强度是母材的0.85倍倍。3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级焊接方法、焊缝形式和质量等级第三节第三节 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造 按形状分：直缝，斜缝按形状分：直缝，斜
7、缝（一）分类（一）分类 按剖口形式分按剖口形式分 采用何种缝主要取决于被焊构件的厚度采用何种缝主要取决于被焊构件的厚度 C=0.52mm（a）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）C=23mm（b）(a)I形焊缝；形焊缝；(b)单边单边V形焊缝形焊缝(c)V形焊缝；形焊缝；(d)U形焊缝；形焊缝；(e)K 形焊缝；形焊缝；(f)X形焊缝形焊缝3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算优点：优点：1）用料经济；）用料经济；2）传力均匀平缓，没有明显应力集中；）传力均匀平缓，没有明显应力集中；3）易受动荷）易受动荷 缺点：缺点：1）焊
8、件边缘需剖口加工；）焊件边缘需剖口加工；2）施工时，焊件需保持一定间隙，工艺较复杂。）施工时，焊件需保持一定间隙，工艺较复杂。（二）对接焊缝的特点（二）对接焊缝的特点（相对于角焊缝而言）（相对于角焊缝而言）（三）构造要求（三）构造要求引弧板引出板引弧板引弧板：对接焊缝的起弧和落弧点，：对接焊缝的起弧和落弧点，常因不能熔透而出现焊口，形成类裂常因不能熔透而出现焊口，形成类裂纹和应力集中。为消除焊口影响，焊纹和应力集中。为消除焊口影响，焊接时，可将焊缝的起点和终点延伸至接时，可将焊缝的起点和终点延伸至引弧板，焊后引弧板切除。引弧板，焊后引弧板切除。使用在工厂焊接和承受动力荷载的结使用在工厂焊接和承
9、受动力荷载的结构。构。计算有区别。计算有区别。不设不设 lwl2t 3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算不同宽度和厚度的对接焊缝构造不同宽度和厚度的对接焊缝构造焊缝剖口形式按较薄焊件厚度确定焊缝剖口形式按较薄焊件厚度确定直接承受动力荷载且需要进行疲劳计算，取直接承受动力荷载且需要进行疲劳计算，取1：4目的：截面过渡和缓，避免应力集中目的：截面过渡和缓，避免应力集中厚度不大于厚度不大于4，焊缝表面的斜度已满足和缓过渡的要求，焊缝表面的斜度已满足和缓过渡的要求避免厚度改变，钢板切削费事避免厚度改变，钢板切削费事3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.3 对接焊缝的构造和计算
10、对接焊缝的构造和计算二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算对接焊缝可视作焊件的一部分，故对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与其计算方法与构件强度计算相同。构件强度计算相同。一级、二级焊缝与母材等强，一级、二级焊缝与母材等强，3级为抗拉强度级为抗拉强度85%，仅，仅三级焊缝需进行强度验算三级焊缝需进行强度验算对接焊缝的焊缝对接焊缝的焊缝计算长度计算长度 设有引弧板：设有引弧板：取实际长度取实际长度 未设引弧板：未设引弧板：实际长度实际长度-2t t为对接焊件的较小板厚或为对接焊件的较小板厚或T型连接的腹板厚型连接的腹板厚一、角焊缝的构造一、角焊缝的构造（一）角焊缝的形式（一）角焊缝的形式按角
11、度分按角度分 l直角角焊缝直角角焊缝 hehfhf普通型普通型hehf1.5hf平坦型平坦型hehfhf凹面型凹面型第四节第四节 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算一、角焊缝的构造一、角焊缝的构造（一）角焊缝的形式（一）角焊缝的形式按角度分按角度分 hfhfhfhfhfhf(d)(e)(f)l斜角角焊缝斜角角焊缝 对于对于135135o o或或6060o o斜角角焊缝斜角角焊缝,除钢管结构外除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。不宜用作受力焊缝。3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算按焊缝与受力之间的位置分按焊缝与受力之间的位置分 NN（1 1）侧
12、面角焊缝（）侧面角焊缝（侧焊缝侧焊缝）焊缝长度方向与作用力方向焊缝长度方向与作用力方向平行平行的焊缝的焊缝（2 2）正面角焊缝（）正面角焊缝（端焊缝端焊缝）焊缝长度方向与作用力方向焊缝长度方向与作用力方向垂直垂直的焊缝的焊缝3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算（二）角焊缝的构造（二）角焊缝的构造3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算（1）焊脚尺寸）焊脚尺寸最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸hf,min 3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸hf,max（1）焊脚尺寸）焊脚尺寸 目的目的：避免焊穿较薄焊件。：避免焊穿较薄焊件。规定：规定：tt t1 1hf f
13、板件边缘的角焊缝板件边缘的角焊缝应满足应满足：当当 t6mmt6mm时，时，h hf,maxf,maxtt；当当 t6mmt6mm时，时，h hf,maxf,maxt-(1t-(12)mm2)mm；hf ft t1 1th hf,maxf,max1.2t1.2t1 1 （不宜大于较薄焊件厚度的（不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管结构除外）倍（钢管结构除外）3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算（2）计算长度）计算长度 最小长度最小长度 最大长度最大长度 3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算（3）搭接连接的构造要求）搭接连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：当板件
14、端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：A A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定：不均，规范规定：wlbB B、为了避免焊缝横向收缩时引起板、为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲太大，规范规定：件的拱曲太大，规范规定：111161219012bt tmmmm tmm（）或（）bwl3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算D.在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度较小厚度 的的5倍倍，且不得小于，且不得小于25mm。C.当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2h2
15、hf f的的绕绕 角焊角焊，且转角处必须连续施焊。，且转角处必须连续施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2（3）搭接连接的构造要求）搭接连接的构造要求3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算部位部位 项目项目 构构 造造 要要 求求 备备 注注 焊脚焊脚尺寸尺寸 hf 上限上限 ；对板边：；对板边：t1为较薄焊件厚为较薄焊件厚 下限下限 ；当；当 t2为较厚焊件厚对自动焊为较厚焊件厚对自动焊可减可减1mm；对单面；对单面T型型焊应加焊应加1mm 焊缝焊缝长度长度 lw 上限上限 （受动力荷载）；（受动力荷载）；（其他情况）；（其他情况）；内力沿侧缝全长均匀分内力沿侧缝全长均匀分布者
16、不限布者不限 下限下限 8hf或或 40mm，取两者最大值，取两者最大值 端部仅端部仅有两侧有两侧面角焊面角焊缝连接缝连接 长度长度 lw 距离距离 l0 t为较薄焊件厚为较薄焊件厚 端部端部 转角转角 转角处加焊一段长度转角处加焊一段长度 2hf（两面侧缝时）或用三（两面侧缝时）或用三面围焊面围焊 转角处焊缝须连转角处焊缝须连续施焊续施焊 搭接搭接连接连接 搭接最搭接最小长度小长度 5t1或或 25mm，取两者最大值，取两者最大值 t1 为较薄焊件厚为较薄焊件厚度度 hf,max1.2t1t6，hf,maxt；t6，hf,maxt-(12)max1.5fht4ftht时，40fh60fhwl
17、bbwl111161219012bt tmmmm tmm（）或（）（1）A、B、C级三种级三种（2）A，B级为精制螺栓，表面光滑，尺寸较准确，螺杆直级为精制螺栓，表面光滑，尺寸较准确，螺杆直径与孔径间的空隙小（径与孔径间的空隙小（I类孔），既可受剪力也可受拉，但类孔），既可受剪力也可受拉，但制造和安装都较费工，价格贵，在重要安装节点或受动荷制造和安装都较费工，价格贵，在重要安装节点或受动荷作用又受拉又受剪的连接中采用。很少用，已被高强度螺作用又受拉又受剪的连接中采用。很少用，已被高强度螺栓代替。栓代替。5.6或或8.8级。级。一、普通螺栓连接的构造一、普通螺栓连接的构造（一）（一）普通螺栓的形
18、式和规格普通螺栓的形式和规格第六节普通螺栓连接的构造和计算第六节普通螺栓连接的构造和计算（3）C级螺栓为粗制螺栓，表面粗糙，尺寸不精确（级螺栓为粗制螺栓，表面粗糙，尺寸不精确（II类孔）类孔）一般只用于受拉，但制造简单，价格便宜，安装方便，在一般只用于受拉，但制造简单，价格便宜，安装方便，在次要构件（受剪也可）和受静荷时采用。次要构件（受剪也可）和受静荷时采用。4.6级和级和4.8级。级。（4）4.8的含义：的含义：fu=400N/mm2，屈强比：，屈强比：0.8（5）常用直径：）常用直径：16，20，24，用，用M表示。表示。3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算（二）
19、（二）螺栓及孔的图例螺栓及孔的图例3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算（三）（三）螺栓的排列螺栓的排列 排列方式排列方式：并列或错列并列或错列3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算并列并列简单、整齐、紧凑，所用连接板尺寸小，但构简单、整齐、紧凑，所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大；件截面削弱大；B B 错列错列A A 并列并列中距中距中距中距边距边距边距边距端距端距错列错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小；面削弱小；排布参数：排布参数：端距，边距，端距，边距，中中距距l 受力要求受力要求：钢板
20、端部剪断，端距不应小于钢板端部剪断，端距不应小于2d0;受拉时，中距不应过小；受拉时，中距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大排列要求排列要求：并列或错列并列或错列3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算l构造要求：构造要求：中距不宜过大中距不宜过大 l施工要求：施工要求：有一定的施工空间有一定的施工空间3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算螺栓连接的受力形式螺栓连接的受力形式FNFA 只受剪力只受剪力B 只受拉力只受拉力C 剪力和拉剪力和拉力共同作用力共同作用二、普通螺栓连接的受力性能和计算二、普通螺栓连接的
21、受力性能和计算 3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算1)1)摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段(0(01 1段段)NO1234NNabNN/2N/22)2)滑移阶段滑移阶段(1(12 2段段)3)3)栓杆传力的弹性阶段栓杆传力的弹性阶段(2(23 3段段)4)4)破坏阶段破坏阶段(3(34 4段段)abNN/2N/2二、普通螺栓连接的受力性能和计算二、普通螺栓连接的受力性能和计算（一）受剪（一）受剪螺栓连接螺栓连接1、受力性能、受力性能3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算以上三种破坏形式通过强以上三种破坏形式通过强度计算避免。度计算避免。N/2
22、NN/2NNNN1 1）螺栓杆被剪坏）螺栓杆被剪坏2 2）孔壁的挤压破坏）孔壁的挤压破坏3 3）板件被拉断）板件被拉断2、破坏形式、破坏形式3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算NN这这两两种种破破坏坏构构造造解解决决N/2NN/24 4）板件端部被剪坏）板件端部被剪坏5 5）栓杆弯曲破坏）栓杆弯曲破坏端矩不应小于端矩不应小于2d2dO O栓杆长度不应大于栓杆长度不应大于5d5d3.63.6普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算一、概念一、概念 高强螺栓与普通螺栓的区别高强螺栓与普通螺栓的区别8.8
23、级：级：2/800mmNfu8.0/uyff10.9级：级：2/1000mmNfu9.0/uyff高强度高强度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2第七节第七节 高强螺栓连接的构造和计算高强螺栓连接的构造和计算高强度高强度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2 摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓的区别摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓的区别摩擦型高强螺摩擦型高强螺：以剪力等于摩擦力为：以剪力等于摩擦力为承载能力的极限状态承载能力的极限状态 承压型高强螺栓承压型高强螺栓：以栓杆被剪断或：以栓杆被剪断或栓孔被压坏为承载能力的极限状态栓孔被压坏为承载能力的极限
24、状态 摩擦型高强螺栓的孔径比直径大摩擦型高强螺栓的孔径比直径大1.52mm承压型高强螺栓的孔径比直径大承压型高强螺栓的孔径比直径大1.01.5mm 3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算 高强螺栓的优点高强螺栓的优点（相对于普通螺栓而言）（相对于普通螺栓而言）受力性能良好，可以折换，施工简单，耐疲劳，受力性能良好，可以折换，施工简单，耐疲劳，在动力荷载和反复荷载下不致松动在动力荷载和反复荷载下不致松动 预拉力设计值预拉力设计值ueue0.90.90.9/1.20.608PfAf A 螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9；施加预应力
25、时为补偿预拉力损失超张拉施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%，引入，引入折减系数折减系数0.9；在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数拉承载力，引入折减系数1/1.2；钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算预拉力施加方法预拉力施加方法：转角法、扭矩法和扭剪法转角法、扭矩法和扭剪法3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算A A、转角法、转角法终拧终拧初拧基础上用长扳手或电动
26、扳手再拧过一定的初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为角度，一般为120120o o-240-240o o完成终拧。完成终拧。初拧初拧用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；简单、易实施，但得到的预拉力误差较大简单、易实施，但得到的预拉力误差较大B B、扭矩法、扭矩法初拧初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的用力矩扳手拧至终拧力矩的30%30%50%50%，使，使 板件贴紧密；板件贴紧密；终拧终拧初拧基础上，按初拧基础上，按100%100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。C C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%-80%60%-80%；终拧终拧初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算3.7 3.7 高强高强螺栓连接的构造和计算螺栓连接的构造和计算对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型连接，要求见下表：擦型连接，要求见下表：高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数
