鋼結(jié)構(gòu)焊接、螺栓連接計(jì)算及實(shí)例.doc

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1、第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成基本構(gòu)件，如梁、柱、桁架等；再通過一定的安裝連結(jié)裝配成空間整體結(jié)構(gòu)，如屋蓋、廠房、鋼閘門、鋼橋等?？梢姡B接的構(gòu)造和計(jì)算是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。好的連接應(yīng)當(dāng)符合安全可靠、節(jié)約鋼材、構(gòu)造簡單和施工方便等原則。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接三種(詳見附圖十三)。一、焊縫連接焊接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。其優(yōu)點(diǎn)是不削弱構(gòu)件截面（不必鉆孔），構(gòu)造簡單，節(jié)約鋼材，加工方便，在一定條件下還可以采用自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高。此外，焊縫連接的剛度較大密封性能好。焊縫連接的

2、缺點(diǎn)是焊縫附近鋼材因焊接的高溫作用而形成熱影響區(qū)，熱影響區(qū)由高溫降到常溫冷卻速度快，會(huì)使鋼材脆性加大，同時(shí)由于熱影響區(qū)的不均勻收縮，易使焊件產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力及殘余變形，甚至可能造成裂紋，導(dǎo)致脆性破壞。焊接結(jié)構(gòu)低溫冷脆問題也比較突出。二、鉚釘連接鉚接的優(yōu)點(diǎn)是塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查和保證，可用于承受動(dòng)載的重型結(jié)構(gòu)。但是，由于鉚接工藝復(fù)雜、用鋼量多，因此，費(fèi)鋼又費(fèi)工?，F(xiàn)已很少采用。三、螺栓連接螺栓連接分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。普通螺栓通常用Q235鋼制成，而高強(qiáng)度螺栓則用高強(qiáng)度鋼材制成并經(jīng)熱處理。高強(qiáng)度螺栓因其連接緊密

3、，耐疲勞，承受動(dòng)載可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性結(jié)構(gòu)的安裝連接中，已成為代替鉚接的優(yōu)良連接方法。螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，特別適用于工地安裝連接，也便于拆卸，適用于需要裝拆結(jié)構(gòu)和臨時(shí)性連接。其缺點(diǎn)是需要在板件上開孔和拼裝時(shí)對孔，增加制造工作量；螺栓孔還使構(gòu)件截面削弱，且被連接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角鋼等連接件，因而比焊接連接多費(fèi)鋼材。第二節(jié)焊接方法、焊縫類型和質(zhì)量級(jí)別一、鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊接方法焊接方法很多，鋼結(jié)構(gòu)中主要采用電弧焊，薄鋼板（）的連接有時(shí)也可以采用電阻焊或氣焊。1．電弧焊-22-電弧焊是利用焊條或焊絲與焊件

4、間產(chǎn)生的電弧熱，將金屬加熱并熔化的焊接方法。其原理是采用低電壓（一般為50～70V）、大電流（幾十到幾百安）引燃電弧，使焊件與焊條或焊絲之間產(chǎn)生很大熱量和強(qiáng)烈的弧光，利用電弧熱來熔化焊件的邊緣金屬和焊條（絲）進(jìn)行焊接。根據(jù)操作的自動(dòng)化程度和焊接時(shí)用以保護(hù)熔化金屬的物質(zhì)種類，電弧焊可分為手工電弧焊，自動(dòng)和半自動(dòng)埋弧焊及CO2氣體保護(hù)焊等。(1)手工電弧焊是鋼結(jié)構(gòu)制造中最常用的焊接方法，設(shè)備簡單，操作靈活，適用性和可達(dá)性強(qiáng)，對各種施焊位置和分散或曲折短焊縫均適用。缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率比自動(dòng)、半自動(dòng)焊低，質(zhì)量稍低并且變異性大，施焊時(shí)電弧光較強(qiáng)(詳見附圖

5、十四)。手工焊所采用的焊條，其表面都敷有一層1～1.5mm厚度的藥皮。藥皮的作用：穩(wěn)定電弧；施焊時(shí)產(chǎn)生氣體保護(hù)熔融金屬與大氣隔離，以防止空氣中氧氮侵入而使焊縫變脆；造成熔渣(清理焊縫時(shí)鏟除)覆蓋于熔成焊縫表面，使與大氣隔離，并使焊縫冷卻緩慢以便混入熔融金屬中的氣體和有害雜質(zhì)溢出表面；另外，藥皮中的合金成份還可以改善焊縫性能。焊條選用應(yīng)和焊件鋼材的強(qiáng)度和性能相適應(yīng)。在手工焊時(shí)，對Q235鋼用E43型焊條（E4300～E4316）Q345鋼(16Mn鋼)用E50型焊條(E5000～E5018)，Q390(15MnV)鋼和Q420鋼均用E55型焊

6、條(E5500～E5518)。其中E表示焊條；前兩位數(shù)字表示焊縫熔敷金屬或?qū)雍缚p的抗拉強(qiáng)度分別為420N/mm2，490N/mm2，540N/mm2，(折合43kgf/mm2，50kgf/mm2，55kgf/mm2)；第3位數(shù)字表示適用的焊接位置，0和1表示適用于人與全位置施焊(平、橫、立、仰)，2表示適用于平焊及水平角焊，4表示適用于向下立焊；第3位和第4位數(shù)字組合表示藥皮類型和適用的電流種類(交、直流電源)。第3位和第4位數(shù)字為15、16、18的焊條為低氫型焊條，其所得焊縫具有較好的塑性、韌性和抗裂性，故直接承受動(dòng)力荷載的重要結(jié)構(gòu)以及

7、處于低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)，一般指定采用上述型號(hào)。而非低氫型焊條，可用于其他結(jié)構(gòu)。當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連接時(shí)，可采用低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。(2)焊劑層下自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊焊劑層下自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊是焊接過程機(jī)械化的一種主要方法。它所采用的是盤狀連續(xù)的光焊絲在散粒狀焊劑下燃弧焊接，散粒狀焊劑的作用與手工焊焊條的藥皮相同。自動(dòng)焊的引弧、焊絲送下、焊劑堆落和焊絲沿焊縫方向的移動(dòng)都是自動(dòng)的。而半自動(dòng)焊的焊接前進(jìn)方式仍是依靠手持焊槍移動(dòng)(詳見附圖十五)。埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)是與大氣隔離保護(hù)效果好，且無金屬飛濺，弧光不外露；可采用較大電流使熔深加大，相應(yīng)可減小

8、對接焊件間隙和坡口角度；節(jié)省焊絲和電能，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)效率高；焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，塑性和韌性比較好。其缺點(diǎn)是焊前裝配要求嚴(yán)格，施焊位置受限制，較適用于長直的水平俯焊縫或傾角不大的