钢结构基础知识.ppt

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1、建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识第9章 钢结构基础知识9-1 9-1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法9-2 9-2 钢结构构件钢结构构件建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识9-1 9-1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法 一、钢结构的连接方法 钢结构的连接方法有钢结构的连接方法有焊缝连接焊缝连接、螺栓连接螺栓连接和和

2、铆钉连接铆钉连接三种。三种。铆钉连接铆钉连接 螺栓连接螺栓连接 焊缝连接焊缝连接 建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识（一）焊缝连接（一）焊缝连接 焊缝连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部焊缝连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。 优点：优点：不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下易于造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下易于采用自动化作业，生产效率高。采用自动化作

3、业，生产效率高。 缺点：缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到整体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和整体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和韧性较差，施焊

4、时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 （二）螺栓连接（二）螺栓连接 螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。连接成为一体。 螺栓连接分螺栓连接分普通螺栓连接普通螺栓连接和和高强度螺栓连接高强度螺栓连接两种。两种。 优点：优点：施工工艺简单、安装方便，特别适施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。装拆结构和临时性连接。 缺点：缺点：需要在板件

5、上开孔和拼装时对孔，需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量，且对制造的精度要求较高；增加制造工作量，且对制造的精度要求较高；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接件常需相螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接件常需相互搭接或增设辅助连接板（或角钢），因而构互搭接或增设辅助连接板（或角钢），因而构造较繁且多费钢材。造较繁且多费钢材。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 （三）（三） 铆钉连接铆钉连接 铆钉连接是将一端带有半圆形预制钉头的铆铆钉连接是将一端带有半圆形预制钉头的铆钉，将钉杆烧红后迅速插入连接件的钉孔中，然钉，将钉杆烧红后迅速插入连接件的钉孔中，然后

6、用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，以使连接达后用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，以使连接达到紧固。到紧固。 优点：优点：铆接传力可靠，塑性、韧性均较好，铆接传力可靠，塑性、韧性均较好，质量易于检查和保证，可用于重型和直接承受动质量易于检查和保证，可用于重型和直接承受动力荷载的结构。力荷载的结构。 缺点：缺点：铆接工艺复杂、制造费工费料，且铆接工艺复杂、制造费工费料，且劳动强度高，故已基本被焊接和高强度螺栓连接劳动强度高，故已基本被焊接和高强度螺栓连接所取代。所取代。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识二、焊接连接二、焊接连接（一）焊接方法 钢结构常用的焊接方法

7、是电弧焊，包括钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自自动或半自动电弧焊动电弧焊以及以及气体保护焊气体保护焊等。等。 手工电弧焊手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低，焊缝质量的活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。导线导线建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 自动焊自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑

8、性好，冲击韧性好，适的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或任意形状合于焊接较长的直接焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或任意形状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 气体保护焊气体保护焊是用惰性气体（或是用惰性气体（或CO2）气体作为电弧的保护介质，）气

9、体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。焊丝焊丝建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 （二）焊缝形式（二）焊缝形式 焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为对接对接、搭接搭接、T形连接形连接和和角接角接等四种形式。这些连接所用的

10、焊缝有等四种形式。这些连接所用的焊缝有对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝两种基本形式。在两种基本形式。在具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （a）对接连接；（）对接连接；（b）用拼接盖板的对接连接；（）用拼接盖板的对接连接；（c）搭接连接；）搭接连接； （d）、（）、（e）T形连接；（形连接；（f）、（）、（g）角部连接）角部连接建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 焊缝按其焊缝按其工作性质来工作性

11、质来分有强度焊缝和密强焊缝两种。强度焊缝只作为传分有强度焊缝和密强焊缝两种。强度焊缝只作为传递内力之用，密强焊缝除传递内力外，还必须保证不使气体或液体渗漏。递内力之用，密强焊缝除传递内力外，还必须保证不使气体或液体渗漏。 焊缝按焊缝按施焊位置施焊位置分，有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊的施焊工作分，有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊的施焊工作方便，质量好，效率高；立焊和横焊是在立面上施焊的竖向和水平焊缝，生方便，质量好，效率高；立焊和横焊是在立面上施焊的竖向和水平焊缝，生产效率和焊接质量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作条件最差，产效率和焊接质量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作

12、条件最差，焊缝质量不易保证，因此应尽量避免采用。焊缝质量不易保证，因此应尽量避免采用。 俯焊俯焊横焊横焊 立焊立焊 仰焊仰焊 根据焊缝截面、构造焊缝截面、构造可分为对接焊缝和角焊缝两种基本形式。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识（三）焊缝构造（三）焊缝构造 1.对接焊缝对接焊缝 对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于 承承受静、动荷载的构件连接都适用。但由于对接焊缝的质量要求较高，焊件之间施焊间受静、动荷载的构件连接都适用。但由于对接焊缝的质量要求较

13、高，焊件之间施焊间隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。 对接焊缝又称坡口焊缝，因为在施焊时应对板件边缘加工成适当形式和尺寸的坡对接焊缝又称坡口焊缝，因为在施焊时应对板件边缘加工成适当形式和尺寸的坡口口（如后图所示）（如后图所示）以便焊接时有焊条运转的必要空间，保证对接焊缝内部有足够的熔以便焊接时有焊条运转的必要空间，保证对接焊缝内部有足够的熔透深度。坡口基本形式可分为透深度。坡口基本形式可分为I形、单边形、单边V形、形、V形、形、X形、形、U形和形和K形等。坡口形式随形等。坡口形式随板厚和焊接方法而不同。采用手工焊时，当板厚板厚和焊接方法而不同。采用

14、手工焊时，当板厚t10mm，可采用不切坡口的，可采用不切坡口的I形缝，形缝，只需保持间隙只需保持间隙0.52mm，t5mm时可单面焊；当板厚时可单面焊；当板厚t=1020mm时，采用时，采用V形或半形或半V形坡口；对于较厚的板件形坡口；对于较厚的板件t20mm时，采用时，采用X形、形、U形或形或K形。对于形。对于V形和形和U形缝的根部形缝的根部还需要清除焊根，并进行补焊。还需要清除焊根，并进行补焊。 没有条件清根和补焊者，要事先加垫板。当采用自动焊时，因所用电流强、熔深大，没有条件清根和补焊者，要事先加垫板。当采用自动焊时，因所用电流强、熔深大，只在只在t16mm时，才采用时，才采用V形坡口。

15、形坡口。建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式 （a）I形缝；（形缝；（b）单边）单边V形坡口；（形坡口；（c）V形坡口；形坡口； （d）U形坡口；（形坡口；（e）K形坡口；（形坡口；（f）X形坡口形坡口建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 在焊件宽度或厚度有变化的连接中，为了减缓应力集中，应从板在焊件宽度或厚度有变化的连接中，为了减缓应力集中，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于的一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5的斜坡如图所示，

16、形成平缓过渡。的斜坡如图所示，形成平缓过渡。如板厚相差不大于如板厚相差不大于4mm时，可不做斜坡。时，可不做斜坡。 （a） （b） 变截面板的拼接变截面板的拼接 （a）改变宽度；（）改变宽度；（b）改变厚度）改变厚度1:2.51:2.51:2.5建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识 2.角焊缝角焊缝（1）角焊缝的形式）角焊缝的形式 角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同，可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝、垂直于角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同，可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝、垂直于力作用方向的正面角焊缝与力作用方向斜交的斜向角焊缝以及围焊缝。力作用方向的正面角焊缝与力作用方向斜交的斜向角焊缝以及围焊缝。 角焊缝截面形式又分为普通式、平坡式和深熔式。图中角焊缝截面形式又分为普通式、平坡式和深熔式。图中hf称为角焊缝的焊脚尺寸。普通式截面称为角焊缝的焊脚尺寸。普通式截面焊脚边比例为焊脚边比例为1：1，近似于等腰直角三角形，其传力线弯折较剧烈，故应力集中严重。对直接承受，近似于等腰直角三角形，其传力线弯折较剧烈，故应力集中严重。对直接承受