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钢结构知识点
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解读,三种钢结构连接方式的优缺点
2019.09.28

钢结构制作安装时常用的三种连接方式:焊接连接,螺栓(组成:头部和螺杆组成)连接,铆钉连接。本文由钢结构公司分析这三种钢结构连接方式的优缺点

一、焊接连接

(一)焊接连接的概念及特点

焊接连接是通过电弧产生热量,使焊条和焊件局部熔化,经冷却凝结成焊缝,从而将件连接成一体。

焊接连接具有如下特点:

(1)优点:任何形式的构件一般都可直接相连,不会削弱构件截面,且用料经济,构造简单,加工方便,连接刚度大,密封性能好,可采用全自动或半自动作业,提高生产效率。

(2)缺点:焊缝附近的钢材,在高温作用下形成热影响区,使其金相组织和力学性都发生变化,导致材质局部变脆;焊接过程中钢材由于受到不均匀的加温和冷却(cooling),使结构产生焊

接残余应力和残余变形,也使钢材的承载力、刚度和使用性能受到影响。

(二)焊接连接的方法

焊接连接有气焊、接触焊和电弧焊等方法。在电弧焊中又分为手工焊、自动焊和半自动焊三种。目前,钢结构中较常用的焊接方法是手工电弧焊。

1.手工电弧焊

手工电弧焊是指以手工操作的方法,利用焊接电弧产生的热量使焊条和焊件熔化,并凝固(solidification)成牢固接头的工艺过程。

手工电弧焊是一种适应性很强的焊接方法。它在建筑钢结构(工程结构)中得到广泛使用,可在室内、室外及高空中平、横、立、仰的位置进行施焊。它的焊接设备简单,使用灵活、方便;不

足之处是生产(Produce)效率低、劳动强度大、对焊工的操作技能(Operation skills)要求较高。

2.自动(半自动)电弧焊

自动电弧焊是利用小车完成施焊过程的焊接方法。将自动电弧焊的设备装在小车上,使小车按规定速度沿轨道移动。通电引弧后,焊丝附件的构件熔化(定义:物质由固态变成液态的变化过程),焊渣浮于熔化的金属表面,将焊剂埋盖,保护熔化后的金属。若焊机的移动是通过人工操作实现的,则称为半自动电弧焊。自动(半自动焊)电弧焊的焊接质量明显比手工电弧焊要高,特别适用于焊缝较长的直线焊缝。

3.气体保护焊

气体保护焊是用喷枪喷出二氧化(oxidation)碳(C)气体或其他稀有气体(noble gases)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(解释:稳固安定;没有变动)。由于焊接时没有焊剂产生的熔渣,故便于观察焊接缝的

成型过程,但操作时须在室内避风处,在工地则须搭设防风棚。

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高,且塑性和抗腐性好,适合厚钢板或特厚钢板(t>100mm)的焊接。

二、螺栓(组成:头部和螺杆组成)连接

(一)螺栓连接的分类与特点

螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度(strength)螺栓连接两种。

螺栓连接具有如下特点:

(1)优点:螺栓连接施工工艺简单,安装方便,适用于工地安装连接,能更好地保证工程进度和质量。

(2)缺点:螺栓连接因开孔对构件截面会产生一定的削弱,且被连接的构件需要相互搭接或另加拼接板、角钢等连接件,囚而相对耗材较多,构造较繁。

(二)螺栓连接的方法

1.普通螺栓连接

普通螺栓连接一般有粗制螺栓和精制螺栓两种。粗制螺栓由圆钢热压而成,表面粗糙。螺杆与孔之间有空隙,受剪能力较差,一般用于安装连接中;精制螺栓在车床上加工而成,

螺杆直径基本与孔径(aperture)相同,抗剪能力较好,但制造过程比较费工,成本较高,一般很少采用。

粗制螺栓与精制螺栓不仅螺杆不同,孔壁也不同,螺栓孔壁按质量可分为一类孔与二类孔,粗制螺栓用二类孔,精制螺栓用一类孔。

2.高强度(strength)螺栓连接

高强度(strength)螺栓(组成:头部和螺杆组成)连接是一种新的钢结构连接形式,它具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。在现代钢结构

建筑的主结构系统中被广泛(extensive)采用。

三、铆钉连接

铆钉是由顶锻性能好的铆钉钢制成。

进行铆钉连接时,先在被连接的构件上制成比钉径大1.0~1.5mm的孔,然后将一端有半圆钉头的铆钉加热,直到铆钉呈樱桃红色时将其塞人孔内,再用铆钉枪或铆钉机进行铆合,

使铆钉填满钉孔,并打成另一铆钉头。铆钉在铆合后冷却收缩,对被连接的板束产生夹紧力,这有利于传力。

铆钉连接的韧性和塑性都比较好。但铆钉连接比较费工,且耗材较多,目前只用于承受较大动力荷载的大跨度钢结构。在工厂几乎被焊接代替,在工地几乎被高强度(strength)螺栓连接所代替。 钢结构的连接方法主要有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种。目前,焊接连接被广泛应用,铆钉连接已基本不用。

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