3-0钢结构设计原理之连接构造概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3,钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,3,钢结构的连接设计,本章的学习内容有：,1、钢结构的连接方式,2、焊接连接的特性,3、焊接应力与焊接变形对接焊缝的构造和计算,4、对接焊缝的构造和计算,5、角焊缝的构造和计算,6、普通螺栓连接的构造和计算,7、高强度螺栓连接的构造和计算,本章导学（,1,）,3,钢结构的连接设计,本章导学（,2,）,钢结构连接,钢结构,是一种由预制材料（钢材）制作，通过工厂加工成构件，再经工地现场拼装而形成的结构，因此，构件与构件之间的连接节点是形成钢结构并保证结构安全正常工作的重要组成部分。,设计钢结构连接的基本原则,合理设计连接，,保证节点具有足够的承载能力和适当的节点刚度，以实现在节点处传递内力。,具体设计时应根据荷载设计值所产生的结构或构件内力响应进行连接节点的计算。,正确计算节点,所承受（或传递）的内力是保证节点安全传力的前提，而根据节点连接的,传力机理,选择适当,连接方式,以及,连接件的布置,则取决于结构或构件所承受的,荷载特征,、,连接处的构件截面形状,、,构件尺寸,、,连接区的尺度,、,节点刚度要求,、不同连接方式的,构造要求,、,施工的可能性,等诸多因素。,3,钢结构的连接设计,本章的学习重点是：,1、各种连接方式的,构造要求,2、各种连接方式的,传力机理,3、典型焊接连接节点的,计算方法,4、典型螺栓连接节点的,计算方法,本章导读（,3,）,3,钢结构的连接设计,本章导读（,4,）,本章的学习方法是：,1、认识实践作先导,录像、图片等,2、基本概念为基础,传力机理、连接特性等,3、强化对构造要求的理解,构造要求量多面广,4、典型连接例题、习题训练,设计和验算步骤、计算方法等,3,钢结构的连接设计,本章导读（,5,）,本章的知识点分布：,1、钢结构的基本连接方式,2、焊接连接形式与焊接连接特性,3、焊接应力与焊接变形,4、对接焊缝的构造,5、对接焊接的计算,6、角焊缝的构造,7、角焊缝的受力特点,8、角焊缝的计算,9、普通螺栓连接的构造,10、普通螺栓的受力特点和设计承载力,11、普通螺栓连接的计算,12、高强度螺栓连接的构造,13、高强度螺栓连接的计算,3,钢结构的连接设计,（1）焊接连接,（冶金式）,使金属高温融化后形成整体,采用焊接材料：电弧焊、气焊、电渣焊,不采用焊接材料：电阻焊,（2）紧固件连接（机械式）,（3）其他,（化学式）,螺栓：普通螺栓：精制螺栓(A、B级),粗制螺栓(C级),高强度螺栓：,铆钉：,钉连接：(射钉、自攻螺钉、焊钉),强力胶：直接粘合零件,3.1,钢结构的基本连接方式简介,3,钢结构的连接设计,铆钉连接,螺栓连接,焊缝连接,3,钢结构的连接设计,工厂构件焊接、工地节点螺栓连接,钢结构连接发展方向,优点,施工简单，装拆方便，对安装工的要求高,摩擦型高强度螺栓连接动力性能好,缺点,费料、开孔截面削弱,螺栓孔加工精度要求,高,3.1.2,螺栓连接的特点,3,钢结构的连接设计,栓钉将钢板与混凝土板连接起来,栓钉承受剪力,3.1.3,栓（焊）钉连接的特点,3,钢结构的连接设计,射,钉,枪,用于薄壁构件的连接,可采用射枪、铆枪等专用工具安装,3.1.4,射钉、自攻螺钉的特点,3.1.5,基本连接方式对比,在传力过程中，连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使用要求,。,钢结构的连接通常有,焊接,，,铆接,和,螺栓连接,三种方式。,3,钢结构的连接设计,连接方法,优 点,缺 点,焊 接,对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高,对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大,铆 接,传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好,费钢、费工,普通螺栓连接,装卸便利，设备简单,螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大,高强螺栓连接,加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好,摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高,3,钢结构的连接设计,3.2,焊接工艺简介,电弧焊,气焊,电阻焊,电渣焊,利用通电后焊接材料（焊条或焊丝）和焊件之间产生电弧，熔化焊接材料形成焊缝，需要使用焊条：,手工电弧焊：Q235E43系列，Q345E50系列Q390E55系列,不同钢种连接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条,质量不易保证，用于现场焊,自动（半自动）埋弧焊：Q235H08、H08A、H08MnA焊丝，,Q345、Q390 H08A、H08E、H10Mn2,质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊,利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝用于薄钢板和小型结构焊接,利用电流通过待连接焊件的表面产生的热量融化金属、通过压力使之熔合用于厚度不超过12mm钢板和薄壁型钢焊接,利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成连接,气体保护焊,采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝，电弧使焊丝熔化形成焊缝,CO2气体保护被焊金属与空气接触,3.2.1,焊接工艺,3,钢结构的连接设计,焊接方法,焊 条,焊 剂,操作方式,适应范围,质量状况,电 弧 焊,手工焊,短焊条(350400mm),附于焊条之药皮,全手动,工位复杂，形状复杂之焊缝,比自动焊略差,自动焊,连续焊丝,焊剂,全自动,长而简单的焊缝,质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强,半自动焊,连续焊丝,CO,2,气体保护,人工操作前进,任意焊缝,质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强,电 阻 焊,无,无,通电、加压、机械,薄板点焊,一般用作构造焊缝,气 焊,短、光焊条,无（乙炔 还原）,手工,薄板、小型、不同材质结构中,一般用作构造焊缝,3,钢结构的连接设计,采用涂有焊药的焊条,通电后，焊条与焊件之间产生电弧,高热量使焊条熔化而形成焊缝,设备简单，适应性强，,应用最广泛,质量波动大，生产率低，劳动强度大,导线,3.2.2,焊接工艺手工电弧焊,3,钢结构的连接设计,采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下,通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成焊缝,熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金属面上,半自动埋弧焊,焊缝质量好，生产效率高,需专用焊接设备，成本高,全自动埋弧焊,3.2.3,焊接工艺自动、半自动电弧焊,3,钢结构的连接设计,焊接速度快，熔化深度大,可手工焊，也可自动化操作,目前工厂很常用的焊接方法,室外施焊要有避风措施，防止气孔、焊坑缺陷,采用,CO,2,气体（代替焊剂）、焊丝,电弧使焊丝熔化形成焊缝,CO,2,气体保护被焊金属与空气接触,焊丝,3.2.4,焊接工艺气体保护焊,3,钢结构的连接设计,采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条,适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂家备用此焊接设备,3.2.5,焊接工艺气焊,3.3 焊缝连接形式,按两焊件的相对位置分：,焊缝连接形式按构件的,相对位置,可分为平接、搭接、搭接。,按构造形式分：,焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。,3,钢结构的连接设计,对接焊缝按受力与焊缝方向分：,a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交,b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交,角焊缝按受力与焊缝方向分：,a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直,b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行,按焊缝连续性：,a）连续焊缝：受力较好,b）断续焊缝：易发生应力集中,按施工位置：,俯焊、立焊、横焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。,3,钢结构的连接设计,3,钢结构的连接设计,用料经济，传力平稳，动力性能好,较厚的板需开剖口，费工,施工简便,传力不均，应力集中严重，搭接时费料,对接焊缝,直焊缝,斜焊缝,角焊缝,侧焊缝,（与力平行）,端焊缝,（与力垂直）,焊缝形式对接焊缝与角焊缝,3,钢结构的连接设计,间断焊缝,连续焊缝,不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接,焊缝形式连续焊缝与间断焊缝,3,钢结构的连接设计,俯焊,横焊,立焊,仰焊,质量好,质量一般,质量差,焊缝形式施焊方位,3,钢结构的连接设计,根据焊件相对位置,根据焊缝构造,根据焊缝连续性,根据施焊位置,平接,搭接,顶接,对接焊缝（直缝和斜缝）,角焊缝（侧缝和端缝）,组合形式,连续焊,间断焊,俯焊,立焊,横焊,仰焊,平接,（对接焊缝）,搭接,（角焊缝）,顶接,（T型连接）,对接焊缝,角焊缝,角接,对接焊缝,角焊缝,总结：焊缝形式焊缝的不同分类,3.4焊缝缺陷和焊缝等级,焊缝中可能存在裂纹、焊瘤、烧穿、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。,焊缝质量检验方法:外观检查、超声波探伤检验、X射线检验。,焊缝质量分三级：,一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x射线检验都合格；,二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；,三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝只要求通过外观检查，即检查焊缝实际,尺寸,是否符合设计要求和有无,看得见的裂纹等缺陷,。,钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）规定，焊缝依其质量检查标准分为,三级,，其中：,对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或二级质量检验，即在外观检查的基础上再做,无损检验,。,二级要求用超声波检验每条焊缝的20长度，且不小于200mm；一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。,3,钢结构的连接设计,3,钢结构的连接设计,热裂纹,冷裂纹,气孔,烧 穿,夹 渣,根部未焊透,边缘未熔合,焊缝层间未熔合,咬 边,焊瘤,焊缝缺陷,3,钢结构的连接设计,检,验,标,准,三 级,肉眼外观检查,二级,肉眼外观检查,超声波,用于有较大拉应力的较重要连接,不得存在裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷,一级,肉眼外观检查,超声波,X射线,用于抗动力、疲劳荷载的重要连接,不得存在未满焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷,用于一般连接,所有焊缝均应作外观检验，不允许有可见裂纹等缺陷。其它缺陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；,超声波,检测设备,焊缝质量检验,无损检测：一级焊缝全数检验，,二级焊缝抽检20以上,钢结构设计规范（GB50017-2003）关于焊接连接的规定：,焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、烽缝形式、工作环境以及应力状态等，按下述原则分别选用不同的质量等级:,1.在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其,质量等级为,1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对,接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级;,2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。,2.不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝,应予以焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。,3.不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质二等级为:,1)对直接承受动力荷载且需要脸验算疲劳的结构焊缝的外观质量标准应符合二级;,2)对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。,3,钢结构的连接设计,3,钢结构的连接设计,