鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方式

焊縫連接

鋼結(jié)構(gòu)中的焊縫連接，主要采用電弧焊，即在構(gòu)件連接處，借電弧產(chǎn)生的高溫，將置于焊縫部位的焊條或焊絲金屬熔化，而使構(gòu)件連接在一起。電弧焊又分手工焊、自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊，可采用埋弧焊或氣體保護(hù)焊。

焊縫連接受力特點(diǎn)

對(duì)接焊縫當(dāng)采用與主體金屬相適應(yīng)的焊條或焊絲，施焊合理，質(zhì)量合格時(shí)，其強(qiáng)度與主體金屬?gòu)?qiáng)度相當(dāng)。角焊縫的截面形狀，一般為等腰直角三角形，其直角邊長(zhǎng)稱(chēng)為焊腳(hf)，斜邊上的高(0.7hf)稱(chēng)為有效厚度。用側(cè)面角焊縫連接承受軸向力時(shí)，焊縫主要承受剪切力，計(jì)算時(shí)，假設(shè)剪應(yīng)力沿著有效厚度的剪切面均勻分布，只驗(yàn)算其抗剪強(qiáng)度。正面角焊縫受力復(fù)雜，同時(shí)存在彎曲、拉伸(或壓縮)和剪切應(yīng)力，其破壞強(qiáng)度比側(cè)面角焊縫高。關(guān)于焊縫的構(gòu)造要求，施工驗(yàn)收規(guī)范均有專(zhuān)門(mén)規(guī)定。

焊接應(yīng)力和變形

焊接過(guò)程中，由于被連接構(gòu)件局部受熱和焊后不均勻冷卻，將產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形，其大小與焊接構(gòu)件的截面形狀、焊縫位置和焊接工藝等有關(guān)。焊接殘余應(yīng)力高的可達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)，對(duì)構(gòu)件的穩(wěn)定和疲勞強(qiáng)度均有顯著的影響。焊接變形可使構(gòu)件產(chǎn)生初始缺陷。設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)以及施工過(guò)程都應(yīng)采取措施，減少焊接應(yīng)力和焊接變形。

普通螺栓連接

普通螺栓連接的連接件包括螺栓桿、螺母和墊圈。普通螺栓用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼制成；分粗制螺栓和精制螺栓兩種。粗制螺栓由未經(jīng)加工的圓桿制成，螺栓孔徑比螺栓桿徑大1.0～1.5毫米，制作簡(jiǎn)單，安裝方便，但受剪切時(shí)性能較差，只用于次要構(gòu)件的連接或工地臨時(shí)固定，或用在借螺栓傳遞拉力的連接上。精制螺栓由棒鋼在車(chē)床上切削加工制成，桿徑比孔徑小0.3～0.5毫米，其受剪力的性能優(yōu)于粗制螺栓，但由于制做和安裝都比較復(fù)雜，很少應(yīng)用。

普通螺栓連接按受力情況可分為抗剪連接和抗拉連接，也有同時(shí)抗剪和抗拉的。抗剪連接又有單面受剪和雙面受剪以及多面受剪等不同情況。在普通螺栓抗剪連接中，當(dāng)擰緊螺母時(shí)，螺栓內(nèi)產(chǎn)生的預(yù)拉力不大；連接受力時(shí)，被連接的板件之間的摩擦力克服后，產(chǎn)生滑移，栓桿與孔壁接觸，此時(shí)主要靠螺栓桿剪切和栓桿與孔壁互相擠壓傳力。當(dāng)螺栓桿直徑相對(duì)較小時(shí)，螺栓沿受剪面剪斷，稱(chēng)剪切破壞。當(dāng)板件相對(duì)較薄時(shí)，孔壁被擠壓而破壞，或板件端部被螺栓沖開(kāi)，稱(chēng)承壓破壞。當(dāng)被連接板件截面較小，也可能在有螺栓的截面處被拉斷而破壞。螺栓抗拉連接的受力情況，則隨著被連接構(gòu)件的剛度不同而有較大的區(qū)別。當(dāng)被連接構(gòu)件的剛度較大且螺栓對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，則每個(gè)螺栓將平均承擔(dān)作用在連接處的拉力。當(dāng)被連接構(gòu)件的剛度較小時(shí)，則連接處翼緣會(huì)發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生杠桿力。杠桿力比較復(fù)雜，一般采用適當(dāng)降低螺栓的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度加以考慮。螺栓的抗拉連接破壞是在螺紋處拉斷?？紤]施工方便和受力要求，螺栓要按一定規(guī)定排列。

高強(qiáng)度螺栓連接

鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接件亦由螺栓桿、螺母和墊圈組成。由強(qiáng)度較高的鋼（如20錳鈦硼、40硼、45號(hào)鋼）經(jīng)過(guò)熱處理制成。高強(qiáng)度螺栓連接用特殊扳手?jǐn)Q緊高強(qiáng)度螺栓，對(duì)其施加規(guī)定的預(yù)拉力。高強(qiáng)度螺栓抗剪連接按其傳力方式分為摩擦型和剪壓型（或稱(chēng)承壓型）兩類(lèi)。

摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接，依靠被夾緊板束接觸面的摩擦力傳力，一旦摩擦力被克服，被連接的構(gòu)件發(fā)生相對(duì)滑移，即認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)。而剪壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接，則假設(shè)板束接觸面間的摩擦力被克服后，栓桿與孔壁(孔徑比桿徑大1.0～1.5毫米）接觸，借螺栓抗剪和孔壁承壓來(lái)傳力。因?yàn)槟Σ列透邚?qiáng)度螺栓抗剪連接的承載力取決于高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力和板束接觸面間的摩擦系數(shù)（亦稱(chēng)滑移系數(shù)）的大小，除采用強(qiáng)度較高的鋼材制造高強(qiáng)度螺栓并經(jīng)熱處理，以提高預(yù)拉力外，常對(duì)板件接觸面進(jìn)行處理（如噴砂）以提高摩擦系數(shù)。高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力并不降低其抗拉性能，其抗拉連接與普通螺栓抗拉連接相似，當(dāng)被連接構(gòu)件的剛度較小時(shí)，應(yīng)計(jì)入杠桿力的影響。每個(gè)螺桿所受外力不應(yīng)超過(guò)預(yù)拉力的80%，以保證板束間保持一定的壓力。高強(qiáng)度螺栓連接的螺栓排列，也有一定的構(gòu)造規(guī)定。

鉚釘連接

鉚釘是由頂鍛性能好的鉚釘鋼制成。鉚釘連接的施工程序，是先在被連接的構(gòu)件上，制成比釘徑大1.0～1.5毫米的孔。然后將一端有半圓釘頭的鉚釘加熱到呈櫻桃紅色，塞入孔內(nèi)，再用鉚釘槍或鉚釘機(jī)進(jìn)行鉚合，使鉚釘填滿釘孔，并打成另一鉚釘頭。鉚釘在鉚合后冷卻收縮，對(duì)被連接的板束產(chǎn)生夾緊力，這有利于傳力。鉚釘連接的韌性和塑性都比較好。但鉚接比栓接費(fèi)工，比焊接費(fèi)料，只用于承受較大的動(dòng)力荷載的大跨度鋼結(jié)構(gòu)。一般情況下在工廠幾乎為焊接所代替，在工地幾乎為高強(qiáng)度螺栓連接所代替。