钢结构连接方式及特点

钢结构的连接方法和特点

钢结构的连接是将型钢或钢板等组合成构件，并将各构件组装成整个结构的节点和关键部件。连接的方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能，因此，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。

钢结构的连接方法通常有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种，后两种又通称为紧固件连接（图31）。

焊缝连接

焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：①构造简单，对几何形体适应性强，任何形式的构件均可直接连接；②不削弱截面，省工省材；③制作加工方便，可实现自动化操作，工效高，质量可靠；④连接的密闭性好，结构的刚度大。

焊缝连接的缺点是①在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质劣化变脆；②焊接残余应力和残余变形使受压构件的承载力降低；③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；④对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大。

铆钉连接

铆钉连接的制造有热铆和冷铆两种方法。热铆是由烧红的钉坯插入构件的钉孔中，用铆钉枪或压铆机铆合而成。冷铆是在常温下铆合而成。在建筑钢结构中一般都采用热铆。

铆钉的材料应有良好的塑性，通常采用专用钢材BL2口和BL3号钢制成。

铆钉打铆完成后，钉杆由高温逐渐冷却而发生收缩，但被钉头之间的钢板阻止住，故钉杆中产生收缩拉应力，对钢板则产生压紧力，使得连接十分紧密。当构件受剪力作用时，钢板接触面上产生很大的摩擦力，因而大大提高连接的工作性能。

铆钉连接的质量和受力性能与钉孔的制作方法密切相关。钉孔的制作方法分为Ⅰ、Ⅱ两类。Ⅰ类孔是用钻模钻成，或先冲成较小的孔，装配时再扩钻而成，质量较好。Ⅱ类孔是冲成或不用钻模钻成，虽然制法简单，但构件拼装时钉孔不易对齐，质量较差。重要的结构应该采用Ⅰ类孔。

与焊缝连接比较，铆钉连接的钢结构的塑性和韧性好，质量易于检查，连接可靠，抗动力荷载性能好，对主体钢材的材质要求低。但是铆钉连接的构造复杂、制孔和打铆费钢费工，钉孔削弱主材截面，因此，除了在一些重型和直接承受动力荷载的结构中仍有应用外，一般钢结构已很少采用。

螺栓连接

螺栓连接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

普通螺栓分为A，B，C三级。A级与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。C级螺栓材

料性能等级为4.6级或4.8级。小数点前的数字表示螺栓成品的抗拉强度不小于

400N/m㎡，小数点及小数点以后数字表示其屈强比为0.6或0.8。A级和B级螺栓材料

性能等级则分为5.6级和8.8级,其抗拉强度分别不小于500N/mm2和800N/mm2,屈强比分别为0.6和0.8。

A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。表面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆直径仅允许负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要求高。由于有较高的精度，因而受剪性能好。但制作和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用。

C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔（Ⅱ类孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5～3mm（详见表3.1）。对于采用C级螺栓的连接，由于螺栓杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便，能够有效的传承拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴向受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。

（2）高强度螺栓连接

高强度螺栓一般采用45号钢40B钢和20MnTiB钢加工制作而成，经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于800N/mm2和1000N/mm2，且屈强比分别为0.8和0.9，即前者的性能等级为8.8级，后者的性能等级为10.9级。

高强度螺栓根据其外形可分大六角头型［图32（a）］和扭剪型［图32（D］两种。安装时通过特别的扳手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力，将被连接的部件夹紧。当以部件的接触面摩擦力传递外力时，称为高强度螺栓摩擦型连接。当同普通螺栓一样，允许接触面滑移，依靠螺栓受剪和孔壁承压来传递外力时，称为高强度螺栓承压型连接。

摩擦型连接高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.5～2.0mm承压型连接高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.0～1.5mm。摩擦型连接的优点是施工方便，对构件的削弱较小，可拆换，螺栓的剪切变形小，能承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好，包含了普通螺栓和铆钉连接的各自优点，目前已成为代替铆钉连接的优良连接形式，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型连接的承载力高于摩擦型连接，但整体性、刚度均较差，剪切变形大，强度储备相对较低，故不得用于承受动力荷载的结构中。