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钢结构构造知识普及
作者:建筑质量检测中心 发布日期:2021-08-05 13:10:47
一、钢结构的连接
1)钢结构常用的连接方法有哪些种?各种的特点是什么?
钢结构常用的连接方法有:焊缝连接、螺栓连接、铆接:
1.焊缝连接:属刚接(可以承受弯矩),除了直接承受动力荷载的结构中、超低温状态下,均可采用焊缝连接。构造简单,节约钢材,加工方便,一定条件下还可以采用自动化操作,生产效率高,焊缝连接刚度大,密封性能好。缺点是脆性增大,产生残余应力及残余变形。
 
2.螺栓连接:属铰接(弯矩为零)一般情况下均可使用。分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。优点是现场作业快,容易拆除,维修方便;浪费钢材。缺点是增加制造工作量,削弱构件截面,比焊接多费钢材。
 
3.铆接:当结构受力较小的情况下使用:优点是朔性和韧性好,传力可靠,易干检查和保证,可以承受动载的重型结构。缺点是工艺复杂,用钢量多。

 
2)焊条的选用应该和焊接钢材的性能相适应。Q235-E43 Q345-E50 Q390 Q420-E55.43代表焊缝熔敷金属或对接焊缝的抗拉强度。
1.电弧焊:产生电弧热,加热金属并融化。
 
2.电阻焊:利用电流的电阻产生的热量。
 
3.焊缝缺陷:焊缝尺寸偏差;咬边;弧坑;未熔合;母材被烧穿;气孔;非金属夹渣;裂纹。以上的缺陷,一般会引起应力集中,削弱焊缝有效截面,降低承载力,尤其裂纹对焊缝受力危害最大,不允许发生。对接焊缝需进行强度验算的情况:只对有拉应力构件中的三级对接焊缝,才需专门计算
 
二、角焊缝
正面角焊缝:平行于焊缝。(端焊缝)侧面角焊缝:垂直于焊缝。
1)在角焊缝设计中,对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求?为什么?
1.最大焊脚尺寸:防止焊缝过烧焊件;
 
2.最小焊脚尺寸:防止焊缝冷裂;
 
3.最大计算长度:防止应力沿焊缝长度不均匀分布;
 
4.最小计算长度:防止焊缝沿长度缺陷几率增加。
 
2)在计算正面角焊缝时,什么情况需要考虑强度设计值增大系数Bf?为什么?
正面角焊缝需要考虑,侧面角焊缝和直接承受动力荷载的情况下不需要考虑
 
3)残余应力与残余变形的成因是什么?如何减少焊接残余应力和焊接残余变形?
焊接应力和变形产生的主要原因是焊接过程中,对焊件的不均匀加热和冷却。
 
1.焊接位置的合理安排;
 
2.焊缝尺寸要适当;
 
3.焊缝数量宜少;
 
4.应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉;
 
5.尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
 
4)焊接残余应力对构件的影响是什么?
1.对静力强度无影响;

2.刚度降低:

3.构件稳定性降低:

4.疲劳强度降低,更易低温冷脆。
 
5)螺栓在钢板上和型钢上排列的容许距离有哪些规定,他们是根据哪些要求确定的?
1.受力要求:端距:以免端部被剪掉。
 
2.栓距和线距:3d,否则螺孔周围应力集中地相互影响较大,且对钢板的截面削弱过多,从而降低其承载力。
 
3.构造要求:螺栓间距不宜过大,尤其是受压板件当栓距过大时,容易发生凸曲现象,板和刚性构件连接时,栓距过大不易紧密接触,潮气容易侵入缝隙锈蚀。
 
4.施工要求:栓距应该有足够的距离,以便于转动扳手,拧紧螺母。普通螺栓连接在受剪时依靠螺栓栓杆承压和抗前传递剪力,在拧紧螺帽时螺栓产生的预拉力很小,其影响可以忽略。高强度螺栓除了其材料强度高之外,拧紧螺栓还施加很大的预拉力,使被连接板件的接触面之间产生压紧力,因而板件问存在很大的摩擦力。
 
6)螺栓群在扭矩的作用下,在弹性受力阶段的最大的螺栓,其内力值在什么假定下求得的?
1.被连接板件为绝对刚性体。
 
2.螺栓时弹性体。
 
3.各螺栓绕螺栓群的形心旋转,使螺栓沿垂直于旋转半径r的方向受剪,各螺栓所受的剪力大小与r成正比。
 
7)拉剪普通螺栓和拉剪高强度螺栓摩擦型的连接的计算方法有何不同,拉剪高强度螺栓承压型连接的计算方法又有何不同?
高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型两种。
1.摩擦型高强度螺栓承受剪力的准则是设计荷载引起的剪力不超过摩擦力。
 
2.承压型高强度螺栓则是以杆身不被剪坏或板件不被压坏为设计准则。

       摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓,只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动,螺栓不承受剪力,一旦滑移,设计就认为达到破坏状态,在技术上比较成熟:承压型高强螺栓可以滑动,螺栓也承受剪力,最终破坏相当于普通螺栓破坏(螺栓剪坏或钢板压坏),建筑结构的主构件的螺栓连接,一般均采用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用,高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。
高强螺栓是预应力螺栓摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力承压型拧掉梅花头。
 
       普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。普通螺栓只需拧紧即可。普通螺栓一般为4.4级、48级、56级和88级。高强螺栓一般为88级和10.9级,其中10.9级居多。88级与8.8S是相同等级。普通螺栓与高强螺栓的受力性能与计算方法均有所区别的。高强螺栓的受力首先是通过在其内部施加预拉力P,然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载的,而普通螺栓则是直接承受外荷载的。

8)受剪螺栓达到承载力五种破坏形式:
1.螺栓剪断:螺栓直径较小钢板较厚。

2.孔壁挤压坏:螺栓直径过大钢板较薄。

3.钢板拉断:螺孔削弱过多端部钢板剪断:

4.短距过小栓杆受弯破坏;

5.螺栓过于细长。

承压型高强度螺栓受剪连接和普通螺栓相同,受拉连接和摩擦型相同拉剪连接公式有根号。

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