钢结构的连接方法有哪些？

★ 焊接

优点： 对几何形体适应性强;构造简单; 不削弱截面,可实现自动化操作；连接的密闭性好,结构刚度大

缺点： 对材质要求高;热影响区内,容易导致局部材质变;焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低;焊接结构对裂纹很敏感;低温冷脆问题较突出

★ 铆接

优点： 传力可靠,韧性和塑性好,质量易于检查,抗动力荷载性能好

缺点： 构造复杂，费钢费工

★ 普通螺栓连接

优点： 装卸便利，设备简单

缺点： 螺栓精度低时不宜受剪;螺栓精度高时加工和安装复杂，价格较高

★ 高强螺栓连接

优点： 摩擦型剪切变形小,弹性性能好,特别适用于随动荷载的结构.承压型承载力高于摩擦型，连接紧凑

缺点： 摩擦面处理,安装工艺略为复杂,造价略高;承压型连接的剪切变形大,不得用于承受动力荷载的结构中。

二、焊接连接及焊接结构的特性

1、焊接连接的优缺点

焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点：

1）不需打孔，省工省时；

2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；

3）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性较好。

缺点：

1）焊接附近有热影响区，材质变脆；

2）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形使结构形状、尺寸发生变化；

3）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。

2、常见的焊接缺陷：

裂纹、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满。

3、焊接质量检查:

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、焊缝连接型式和焊缝型式

1、焊缝连接型式

按两焊件的相对位置分：平接、搭接、T（顶）接和角接。

2、焊缝型式

1）、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

2）、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

3）、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

4）、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。

 

螺栓的排列和构造要求

1、螺栓排列需满足的要求 

1）受力要求：

  在受力方向螺栓的端距过小时,钢材有剪断或撕裂的可能(端距≥2d0).各排螺栓距和线距太小时,构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和张口现象。

2）构造要求：防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中矩最大值；

3）施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有不同要求）。

2、螺栓的排列 

普通螺栓的计算

1、螺栓的工作性能

按受力性能分类：抗剪螺栓、抗拉螺栓和拉剪螺栓。

     抗剪螺栓：靠孔壁承压、螺杆抗剪传力；

     抗拉螺栓：靠螺栓受拉；

     拉剪螺栓：同时靠螺栓受剪、受拉传力

 

螺栓破坏形式

a）螺栓剪断；

b）钢板孔壁挤压破坏；

c）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断 ；

d）钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪坏（端距e3≥2d0）；

e）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生弯、剪破坏（板叠厚度≤5d）；

其中：后两种破坏通过构造保证，前三种需计算保证。

 

高强度螺栓连接的性能

1、性能等级和材料 

  性能等级:高强度螺栓性能等级有有8.8级和10.9级。材料:8.8级采用的钢材有40B钢、45号钢和35号钢，10.9级采用的钢材有20MnTiB钢和35VB钢。级别划分的小数点前数字是螺栓热处理后的最低抗拉强度，小数点后的数字是屈强比。如8.8级钢材的最低抗拉强度为fu=800N/mm2，fy/fu= 0.8；10.9级为fu=1000N/mm2，fy/fu= 0.9。采用的孔洞为Ⅱ类孔

2、受力性能 

   高强螺栓连接按受力特征分高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓承压型连接和承受拉力的高强度螺栓连接。其螺栓构造、安装基本相同。

 

摩擦型高强螺栓:靠摩擦力传递荷载，以剪力等于摩擦力为承载力极限状态，所以螺杆与螺孔之差可达1.5～2.0mm.摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。

承压型高强螺栓 :连接依靠螺杆抗剪和孔壁承压来传力,以螺栓或钢板破坏为承载力极限状态，可能的破坏形式与普通受剪螺栓相同，所以螺杆与螺孔之差略小些，为1.0～1.5mm。承压型高强螺栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。

承受拉力的高强度螺栓:连接靠螺栓受拉力来承担外力,应保证板叠始终受挤压而不被拉开为承载力极限状态.

 

强度螺栓的预拉力

预拉力施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法 .

转角法：通过工艺试验，确定满足预拉力要求所需角度，在实际工程中采用固定转角，不精确；

扭矩法：通过工艺试验，确定满足预拉力要求所需扭矩，制作特殊扳手，如机械扳手，光电扳手等等；

扭剪法：一种特制螺栓，用特殊扳手，拧断为止——预拉力建立完成。比较准确，且施工简便

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