鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有哪些？

★ 焊接

優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng);構(gòu)造簡(jiǎn)單; 不削弱截面,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；連接的密閉性好,結(jié)構(gòu)剛度大

缺點(diǎn)： 對(duì)材質(zhì)要求高;熱影響區(qū)內(nèi),容易導(dǎo)致局部材質(zhì)變;焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低;焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感;低溫冷脆問題較突出

★ 鉚接

優(yōu)點(diǎn)： 傳力可靠,韌性和塑性好,質(zhì)量易于檢查,抗動(dòng)力荷載性能好

缺點(diǎn)： 構(gòu)造復(fù)雜，費(fèi)鋼費(fèi)工

★ 普通螺栓連接

優(yōu)點(diǎn)： 裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)： 螺栓精度低時(shí)不宜受剪;螺栓精度高時(shí)加工和安裝復(fù)雜，價(jià)格較高

★ 高強(qiáng)螺栓連接

優(yōu)點(diǎn)： 摩擦型剪切變形小,彈性性能好,特別適用于隨動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu).承壓型承載力高于摩擦型，連接緊湊

缺點(diǎn)： 摩擦面處理,安裝工藝略為復(fù)雜,造價(jià)略高;承壓型連接的剪切變形大,不得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中。

二、焊接連接及焊接結(jié)構(gòu)的特性

1、焊接連接的優(yōu)缺點(diǎn)

焊接連接與鉚釘、螺栓連接比較，有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）不需打孔，省工省時(shí)；

2）任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；

3）氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性較好。

缺點(diǎn)：

1）焊接附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；

2）焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化；

3）焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生，便容易擴(kuò)展。

2、常見的焊接缺陷：

裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、咬邊、燒穿、凹坑、塌陷、未焊滿。

3、焊接質(zhì)量檢查:

焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法:外觀檢查、超聲波探傷檢驗(yàn)、 x射線檢驗(yàn)。

焊縫質(zhì)量分級(jí): 一級(jí)焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、x射線檢驗(yàn)都合格；二級(jí)焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；三級(jí)焊縫需外觀檢查合格。

三、焊縫連接型式和焊縫型式

1、焊縫連接型式

按兩焊件的相對(duì)位置分：平接、搭接、T（頂）接和角接。

2、焊縫型式

1）、對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：

   a）直縫：作用力方向與焊縫方向正交

   b）斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交

2）、角焊縫按受力與焊縫方向分：

a）端縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直

   b）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行

3）、按焊縫連續(xù)性：

   a）連續(xù)焊縫：受力較好

   b）斷續(xù)焊縫：易發(fā)生應(yīng)力集中

4）、按施工位置：

    俯焊、立焊、橫焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量也最好，仰焊最差。

 

螺栓的排列和構(gòu)造要求

1、螺栓排列需滿足的要求 

1）受力要求：

  在受力方向螺栓的端距過小時(shí),鋼材有剪斷或撕裂的可能(端距≥2d0).各排螺栓距和線距太小時(shí),構(gòu)件有沿折線或直線破壞的可能。對(duì)受壓構(gòu)件，當(dāng)沿作用方向螺栓距過大時(shí)，被連板間易發(fā)生鼓曲和張口現(xiàn)象。

2）構(gòu)造要求：防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中矩最大值；

3）施工要求：為便于擰緊螺栓，留適當(dāng)間距（不同的工具有不同要求）。

2、螺栓的排列 

普通螺栓的計(jì)算

1、螺栓的工作性能

按受力性能分類：抗剪螺栓、抗拉螺栓和拉剪螺栓。

     抗剪螺栓：靠孔壁承壓、螺桿抗剪傳力；

     抗拉螺栓：靠螺栓受拉；

     拉剪螺栓：同時(shí)靠螺栓受剪、受拉傳力

 

螺栓破壞形式

a）螺栓剪斷；

b）鋼板孔壁擠壓破壞；

c）鋼板由于螺孔削弱而凈截面拉斷 ；

d）鋼板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪壞（端距e3≥2d0）；

e）螺桿因太長(zhǎng)或螺孔大于螺桿直徑而產(chǎn)生彎、剪破壞（板疊厚度≤5d）；

其中：后兩種破壞通過構(gòu)造保證，前三種需計(jì)算保證。

 

高強(qiáng)度螺栓連接的性能

1、性能等級(jí)和材料 

  性能等級(jí):高強(qiáng)度螺栓性能等級(jí)有有8.8級(jí)和10.9級(jí)。材料:8.8級(jí)采用的鋼材有40B鋼、45號(hào)鋼和35號(hào)鋼，10.9級(jí)采用的鋼材有20MnTiB鋼和35VB鋼。級(jí)別劃分的小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字是螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字是屈強(qiáng)比。如8.8級(jí)鋼材的最低抗拉強(qiáng)度為fu=800N/mm2，fy/fu= 0.8；10.9級(jí)為fu=1000N/mm2，fy/fu= 0.9。采用的孔洞為Ⅱ類孔

2、受力性能 

   高強(qiáng)螺栓連接按受力特征分高強(qiáng)螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)螺栓承壓型連接和承受拉力的高強(qiáng)度螺栓連接。其螺栓構(gòu)造、安裝基本相同。

 

摩擦型高強(qiáng)螺栓:靠摩擦力傳遞荷載，以剪力等于摩擦力為承載力極限狀態(tài)，所以螺桿與螺孔之差可達(dá)1.5～2.0mm.摩擦型高強(qiáng)螺栓的連接較承壓型高強(qiáng)螺栓的變形小，承載力低，耐疲勞、抗動(dòng)力荷載性能好。

承壓型高強(qiáng)螺栓 :連接依靠螺桿抗剪和孔壁承壓來傳力,以螺栓或鋼板破壞為承載力極限狀態(tài)，可能的破壞形式與普通受剪螺栓相同，所以螺桿與螺孔之差略小些，為1.0～1.5mm。承壓型高強(qiáng)螺栓連接承載力高，但抗剪變形大，所以一般僅用于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的連接。

承受拉力的高強(qiáng)度螺栓:連接靠螺栓受拉力來承擔(dān)外力,應(yīng)保證板疊始終受擠壓而不被拉開為承載力極限狀態(tài).

 

強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

預(yù)拉力施加方法：扭矩法、轉(zhuǎn)角法和扭剪法 .

轉(zhuǎn)角法：通過工藝試驗(yàn)，確定滿足預(yù)拉力要求所需角度，在實(shí)際工程中采用固定轉(zhuǎn)角，不精確；

扭矩法：通過工藝試驗(yàn)，確定滿足預(yù)拉力要求所需扭矩，制作特殊扳手，如機(jī)械扳手，光電扳手等等；

扭剪法：一種特制螺栓，用特殊扳手，擰斷為止——預(yù)拉力建立完成。比較準(zhǔn)確，且施工簡(jiǎn)便

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