钢结构设计原理之钢结构的连接

钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。

钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。

其缺点是耐火性和耐腐性较差。

主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。

钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

钢结构又分轻钢和重钢。

判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。

三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。

钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。

其缺点是耐火性和耐腐性较差。

主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。

钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

钢结构又分轻钢和重钢。

第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

钢结构设计原理刘智敏第三章课后题答案第3章钢结构的连接12. 如图3-57所⽰的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采⽤焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。

已知，试求此连接能承受的最⼤荷载。

解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应⼒应满⾜：其中，故有，故此连接能承受的最⼤荷载为。

13. 图3-58所⽰为⾓钢2∟140×10构件的节点⾓焊鏠连接，构件重⼼⾄⾓钢肢背距离，钢材为Q235BF，采⽤⼿⼯焊，焊条为E43型，，构件承受静⼒荷载产⽣的轴⼼拉⼒设计值为N=1100kN，若采⽤三⾯围焊，试设计此焊缝连接。

解:正⾯⾓焊缝且故可取，此时焊缝的计算长度正⾯焊缝的作⽤：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，取370mm，，取95mm。

17. 如图3-61所⽰的焊接⼯字形梁在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝，拼接处作⽤有弯矩，剪⼒，钢材为Q235B钢，焊条⽤E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。

解：（1）确定焊缝计算截⾯的⼏何特征x轴惯性矩：中性轴以上截⾯静矩：单个翼缘截⾯静矩：（2）验算焊缝强度焊缝最⼤拉应⼒（翼缘腹板交接处）：查表知，，所以焊缝强度不满⾜要求。

19. 按⾼强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采⽤8.8级M20(=21.5mm)的⾼强度螺栓，接触⾯采⽤喷吵处理。

（1）确定连接盖板的截⾯尺⼨。

（2）计算需要的螺栓数⽬并确定如何布置。

（3）验算被连接钢板的强度。

解：（1）摩擦型设计查表得每个8.8级的M20⾼强度螺栓的预拉⼒，对于Q235钢材接触⾯做喷砂处理时。

单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：（2）承压型设计查表知，。

单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所⽰验算被连接钢板的强度a.承压型设计查表可知，当满⾜要求。

b.摩擦型设计净截⾯强度验算：满⾜要求；⽑截⾯强度验算：满⾜要求。

20. 如图3-62所⽰的连接节点，斜杆承受轴⼼拉⼒设计值，端板与柱翼缘采⽤10个8.8级摩擦型⾼强度螺栓连接，抗滑移系数，求最⼩螺栓直径。

钢结构的连接方法一、钢结构的连接方法1、焊接连接2、螺栓连接3、铆钉连接二、以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。

钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。

其缺点是耐火性和耐腐性较差。

主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。

钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

钢结构又分轻钢和重钢。

判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断。

三、钢结构以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。

钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。

其缺点是耐火性和耐腐性较差。

主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。

钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

钢结构又分轻钢和重钢。

钢结构基本原理总结钢结构是指由钢材构成的建筑结构。

其基本原理是通过将不同形状、尺寸和材质的钢构件通过连接件连接在一起，形成一个稳定的结构体系，用以承载和传递荷载。

钢结构具有强度高、刚度好、抗震性能好等优点，因此在建筑领域得到广泛应用。

1.荷载传递原理：钢结构的荷载可以分为静载和动载。

静载是指施加在结构上的固定的荷载，如自重、活载和附加荷载等。

动载是指施加在结构上的可变荷载，如风荷载和地震荷载等。

钢结构通过其成员和节点之间的连接来传递这些荷载。

荷载传递的路径应当尽量直接，以确保荷载能够有效地传递到基础上。

2.梁的受力原理：钢梁是钢结构的主要受力构件之一，其受力原理是通过梁上的截面形状、尺寸和材质来承担荷载。

梁在受到荷载作用时，产生弯曲变形，其中上部受压，下部受拉。

为了提高梁的承载能力，可以在梁的形状上进行优化设计，如增加剪力板、加强型钢等。

3.柱的受力原理：钢柱是钢结构的主要受力构件之一，其受力原理是通过柱的截面形状、尺寸和材质来承担荷载。

柱在受到荷载作用时，产生压力和弯矩，其中上部受压，下部受拉。

为了提高柱的承载能力，可以在柱的形状上进行优化设计，如增加加强筋、加强型钢组合等。

4.连接的设计原理：钢结构的连接件起着连接和传递力的作用。

连接是钢结构设计中的一个重要环节，直接关系到结构的安全性和稳定性。

连接的设计原则是保证连接的强度、刚度和稳定性。

常见的连接方式有焊接、螺栓连接和铆接等。

连接的设计应根据受力特点和要求，选择合适的连接方式和连接尺寸。

5.抗震设计原理：钢结构由于其材料的高强度和刚度，具有良好的抗震性能。

抗震设计原理是通过在结构中设置剪力墙、抗侧撑、斜撑等抗震构件，提高结构的抗震能力。

此外，抗震设计还包括结构的形式选择、受力构件的尺寸和材质选取、节点的设计等。

总之，钢结构的基本原理包括荷载传递、梁的受力原理、柱的受力原理、连接的设计原理和抗震设计原理等。

这些原理相互关联，共同保证了钢结构的安全性和稳定性。

钢结构的常用连接方法钢结构的基本构件由钢板、型钢等连接而成，如梁、柱、桁架等，运到工地后通过安装连接成整体结构。

因此在钢结构中，连接占有很重要的地位。

在传力过程中，连接部位应有足够的强度、刚度和延性。

被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使用要求。

连接的加工和安装比较复杂而且费工，因此选定连接方案是钢结构设计的重要环节。

钢结构的连接通常有焊接、铆接和螺栓连接三种方式(见图10－1)。

在在房屋结中铆接已经很少采用，常用焊接和螺栓连接。

(a)焊接连接(b)铆钉连接(c)螺栓连接图10－1 钢结构的连接方式（书中图名改为图示所示）10.1.1 焊接连接焊接是通过电弧产生热量，使焊条和焊件局部熔化，然后冷却凝结形成焊缝，使焊件连成一体。

焊接连接是当前钢结构最主要的连接方式，它的优点是构造简单，用钢省，加工方便，连接的密闭性好，易于采用自动化作业。

焊接连接的缺点是焊件会产生残余应力和残余变形，焊缝附近材质变脆，焊缝质量易受材料、操作的影响，对钢材材性要求较高，高强度钢更要有严格的焊接程序。

钢结构常用的焊接方法有气焊、电阻焊和电弧焊等方法。

10.1.2 铆钉连接铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的钉孔中，利用铆钉枪或压铆机将另一端压成封闭钉头而成。

这种连接传力可靠，韧性和塑性较好，质量易于检查，适用于承受动力荷载、荷载较大和跨度较大的结构。

但铆钉连接费工费料、劳动条件差、成本高，现在很少采用，多被焊接及高强度螺栓连接所代替。

10.1.3 螺栓连接螺栓连接需要先在构件上开孔，然后通过拧紧螺栓产生紧固力将被连接板件连成一体，其分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。

1．普通螺栓连接普通螺栓的优点是装卸便利，不需特殊设备。

普通螺栓又分为C级螺栓(又称粗制螺栓)和A、B级螺栓(又称精制螺栓)两种。

C级螺栓制作精度较差，栓径和孔径之间的缝隙相差1－1.5mm，便于制作和安装，但螺杆与钢板孔壁接触不够紧密，当传递剪力时，连接变形较大，故C级螺栓宜用于承受拉力的连接，或用于次要结构和可拆卸结构的受剪连接以及安装时的临时固定。

钢结构构件连接钢结构在现代建筑中扮演着重要的角色，其稳定性和耐久性使其成为许多高层建筑和桥梁的首选材料。

而钢结构的连接是构建稳定和可靠结构的关键之一。

在本文中，我们将探讨钢结构构件连接的几种常见方法及其特点。

一、螺栓连接螺栓连接是最常用的钢结构连接方法之一。

它通过使用螺栓将两个构件连接在一起。

螺栓连接具有简单快捷、拆卸容易等优点，适用于各种规格和形状的构件连接。

在螺栓连接中，需要注意螺栓的材质、规格和紧固力的控制，以确保连接的强度和可靠性。

二、焊接连接焊接连接是另一种常见的钢结构连接方法。

它通过熔化构件边缘并使其相互结合来形成连接。

焊接连接具有连接强度高、刚性好、连接性能稳定等优点，适用于需承受大荷载和振动的构件连接。

在焊接连接中，需要注意焊接电流、焊接速度和焊接材料的选择，以确保焊接质量和连接效果。

三、挤压连接挤压连接是一种较新的钢结构连接方法。

它利用在构件端部施加压力将构件连接在一起，形成一个紧固和密封的连接。

挤压连接具有无需预处理构件表面、连接效果可靠、无需其他辅助材料等优点，适用于需要精确控制连接长度和连接密封性的构件连接。

在挤压连接中，需要注意挤压力的控制和连接长度的测量，以确保连接质量和准确性。

四、铆接连接铆接连接是一种常见的钢结构连接方法，特别适用于高强度钢构件的连接。

它通过将铆钉穿透构件并在另一侧部分形成头部，将构件紧密连接在一起。

铆接连接具有连接强度高、抗拉强度好等优点，适用于大跨度结构和承受强烈振动的构件连接。

在铆接连接中，需要注意铆钉的规格和数量，以确保连接的强度和可靠性。

总结钢结构构件连接是建设安全、稳定和耐久的钢结构的关键步骤。

螺栓连接、焊接连接、挤压连接和铆接连接是常见的钢结构连接方法。

在选择连接方法时，需要根据构件的形状、材质、荷载要求等因素进行综合考虑。

无论采用何种连接方法，都需要严格控制连接质量，以确保钢结构的整体性和安全性。

通过对钢结构构件连接方法的了解，我们可以更好地理解钢结构的设计原理和实际应用。