钢结构连接:3种解析

钢结构中所采用的连接方法有以下几种方式：焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接，如图3.1所示。在一些改、扩建工程中作为加固补强措施，也有采用摩擦型高强度螺栓与焊接承受同一作用力的栓焊并用连接方式，但同一连接部位中不得采用普通螺栓或承压型高强度螺栓与焊接共用的连接方式。

最早出现的连接方法是螺栓连接，现代工程结构则以焊缝连接为主。随着钢材加工技术和制造技术的发展，高强度螺栓连接近年来发展迅速，在工程结构中作为连接方式使用越来越多，成为大跨和高层结构的首选连接方式，而铆钉连接由于其工艺复杂，目前工程结构中已不再采用铆钉连接方式。

图3.1　钢结构的连接方法

焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方式，它的优点是任何形状的结构都可采用，对截面不造成削弱，连接刚度大，构造简单。焊缝连接一般不需拼接材料，能够节省钢材，而且能实现机器自动化操作和机器人焊接工艺，生产效率较高，焊接部位密闭性能好。但焊接过程的高温形成热影响区，钢材的金相组织和机械性能发生变化，某些部位材质变脆。焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，结构中产生了残余焊接应力与变形，影响结构的承载力、刚度和其他使用性能。焊缝质量易受焊接材料性能、焊接操作的影响，焊接质量波动大，因此对钢材材性要求较高，且焊缝对裂纹尤其敏感，裂缝易扩展，低温下易发生脆断。结构的重要部位焊接时有严格的焊接程序，焊缝质量可通过多种途径的检验加以保证。(www.xing528.com)

铆钉连接和螺栓连接均需要先在构件上开孔，铆钉连接的受力性能、构造排列要求和设计方法与普通螺栓完全相同，只是两者之间连接的抗拉、抗剪和孔壁承压设计强度有所不同，铆钉连接计算时杆径等于孔径，而普通螺栓杆径小于孔径。

铆孔比铆钉直径大 1 mm，加热至 900～1 000 °C 后用铆钉枪打铆。铆钉连接刚度大，传力可靠，韧性和塑性较好，质量易于检查，对经常受动力荷载作用、荷载较大和跨度较大的结构，可采用铆接结构。但铆钉连接对施工技术的要求高，劳动强度大，施工条件恶劣，施工效率较低，随着高强螺栓的出现，已逐步被高强螺栓连接所取代。

螺栓连接又可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。其中普通螺栓分C级螺栓和 A、B 级螺栓两种，C级螺栓习称粗制螺栓，直径与孔径相差 1.0～1.5 mm，便于安装，但螺杆与钢板孔壁接触不够紧密，螺栓不宜直接受剪，通常用于抗拉连接。A、B级螺栓习称精制螺栓，其栓杆与栓孔的加工都有严格要求，受力性能较C级螺栓为好，但工艺复杂，费用较高。工程结构中也很少使用，目前已被高强螺栓连接取代。

高强度螺栓目前已成为重要结构的主要连接方式，可分为摩擦型连接、承压型连接两种，均采高强钢材制作，安装时通过特制工具以较大的扭矩上紧螺母，使螺杆产生很大的预拉力。预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产生摩擦力，外力在连接处通过摩擦力进行传递。当仅考虑以部件接触面间的摩擦力传递外力时称为高强度螺栓摩擦型连接；而同时考虑依靠螺杆的承压和摩擦力共同传递外力时称为高强度螺栓承压型连接。