3钢结构的连接-焊缝连接
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§3-1钢结构的连接钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接(connections)构成的,各构件再通过安装连接架构成整个结构。
因此,连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。
在进行连接的设计时,必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等(图3.1.1)。
3.1.1 焊缝连接一、焊缝连接的特点焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是:构造简单,任何形式的构件都可直接相连;用料经济,不削弱截面;制作加工方便,可实现自动化操作;连接的密闭性好,结构刚度大。
其缺点是:在焊缝附近的热影响区内,钢材的金相组织发生改变,导致局部材质变脆;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,局部裂纹一旦发生,就容易扩展到整体,低温冷脆问题较为突出。
二、钢结构常用的焊接方法1、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法(3.1.2)。
通电后,在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。
电弧提供热源,使焊条中的焊丝熔化,滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。
由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池,防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触,避免形成脆性易裂的化合物。
焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。
手工电弧焊设备简单,操作灵活方便,适于任意空间位置的焊接,特别适于焊接短焊缝。
但生产效率低,劳动强度大,焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。
手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材(或称主体金属)相适应,例如:对Q235钢采用E43型焊条(E4300~E4328);对Q345钢采用E50型焊条(E5000~E5048);对390钢和Q420钢采用E55型焊条(E5500~E5518)。
焊条型号中字母E表示焊条类型等。
不同钢种的钢材相焊接时,宜采用低组配方案,即宜采用与低强度钢相适应的焊条。
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 。
钢结构焊缝连接技术详解焊接连接在工程中的利用率比较高,基本所有的钢结构构件都可以采用这种方法。
今天就为您具体说明,希望对您有所帮助。
焊缝连接是钢结构连接节点的一种连接方式,采用这种连接方法时,不仅对钢结构构造的要求少,而且施工工艺也简单,不会因为焊缝的存在而削弱截面强度,结构整体不会发生大的变形,刚度也比较强。
在焊接管道的过程中,采用这种方法能够保证结构的密闭性,实现自动化操作。
焊接连接与其他连接方法相比更为经济,其操作过程也已经实现了自动化。
但是,这种连接方法的缺点也比较明显。
由于局部受热,钢材的化学构造有所变化,许多元素的含量也发生了变化,导致结构容易受到脆性破坏。
在施工过程中,要保证焊接后节点处没有裂缝。
因为裂缝的存在会使节点承受较大的力而产生新的裂缝,它会沿着之前的裂缝迅速蔓延。
在焊接的过程中,加热、散热不均匀,残余应力和残余应变的存在都会导致结构受到荷载时断裂。
焊接方法主要有4种:①手工电弧焊。
利用电弧产生的3000℃的高温将涂有药皮的、与焊件钢材相似的焊条滴落在熔池中。
药皮的作用是保护焊缝,降低焊缝的脆性。
这种焊法很难控制,对工人的操作水平也有很高的要求。
②埋弧焊有自动和半自动2种操作方式,其生产效率高,所形成的焊缝结构均匀,力学性能好。
焊接时间越短,残余应变和残余应力对焊缝的影响就越小。
与手工电弧焊相比,这种焊接方法装配精密,埋弧焊中没有药皮,而是多了焊剂。
因为电弧埋在焊剂的下面,热量集中,所以,多将其用于厚杆件的焊接工程中。
③气体保护焊与埋弧焊相反,它适用于一些比较薄、比较小的焊件。
在焊接过程中,它用气体的保护代替了药皮,将焊缝与有害气体隔绝起来,而且焊缝熔化区内并没有熔渣,施工人员可以清晰地看到焊缝的形成过程。
④电阻焊主要运用的是电流在电阻中产生的热量,用热量熔化金属,再利用外界传递的压力完成焊接工作。
一般情况下,这种焊接方法的使用率并不高,它主要被用于6~12mm厚钢板的连接工程中。