钢结构构件连接方法及焊接变形原因

（一）焊接

1.钢结构构件的焊接方法

钢结构构件的焊接方法如表6-1所示。

表6-1　钢结构构件的焊接方法

2.焊接变形

（1）焊接变形产生的原因：焊接过程中，焊接热源对焊件进行局部加热，产生不均匀的温度场，导致材料热胀冷缩的不均匀。

（2）焊接变形的类型和影响因素。

①焊接变形的类型：线性缩短、角形变、弯曲形变、扭曲形变、波浪形失稳变形等。

于焊接变形的影响因素：焊缝截面面积、焊接热输入、工件的预热、层间温度、焊接方法、接头形式、焊接层数。

在钢结构设计和施工时，不仅要考虑到强度、稳定性、经济性，而且必须考虑焊缝的设置所产生的应力变形对结构的影响。

3.焊接工艺

工艺流程为：作业准备、电弧焊接（平焊、立焊、横焊、仰焊）、焊缝检查。

现以平焊为例说明焊接的具体操作过程。

（1）选择合适的焊接工艺、焊条直径、焊接电流、焊接速度、焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。

（2）焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、铁锈。

（3）烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条放在焊条保温桶内，随用随取。

（4）焊接电流：根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号及直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊接电流。

（5）引弧：角焊缝起落弧点应在焊缝端部，宜大于10 mm，不应随便打弧，打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开，使焊条与构件间保持2～4 mm间隙产生电弧。

（6）焊接速度：要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离（2～3 mm）为宜。

（7）焊接电弧长度：根据焊条型号不同而确定，一般要求电弧长度稳定不变，酸性焊条一般为3～4 mm，碱性焊条一般为2～3 mm。

（8）焊接角度：根据两焊件的厚度确定焊接角度。一是焊条与焊接前进方向的夹角为60°～75°；二是焊条与焊件左右夹角有两种情况，当焊件厚度相等时，焊条与焊件夹角均为45°；当焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。

（9）收弧：每条焊缝焊到末尾，应将弧坑填满后，往焊接方向相反的方向带弧，使弧坑甩在焊道里，以防弧坑咬肉。焊接完毕，应采用气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。

（10）清渣：整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包括外观及焊缝尺寸等）确无问题后，方可转移地点继续焊接。

4.焊接质量检查

焊接质量检查包括焊前检查、焊接生产中检查、成品检查。(www.xing528.com)

（二）铆接

铆接是利用铆钉将两个以上的零构件（一般是金属板或型钢）连接为一个整体的连接方法。

1.铆接的种类与形式

铆接的种类：强固铆接、密固铆接、紧密铆接。

铆接的形式：搭接、对接、角接。

2.铆接的操作要点

铆接一般分冷铆和热铆。使用不加热的铆钉进行铆接称为冷铆。为提高铆钉塑性，冷铆前铆钉应进行退火处理。铆钉直径小于8 mm时多采用手工铆接；铆钉直径大于8 mm时采用铆接机铆接，冷铆的铆钉最大直径不得超过25 mm。使用加热后的铆钉进行铆接称为热铆。热铆时，铆钉的加热温度取决于铆钉的材料和施铆的方式。用铆钉枪铆接时，铆钉需加热到1000℃～1100℃；用铆接机铆接时，铆钉需加热到650℃～670℃。热铆的操作过程为：被铆件用螺栓夹紧固定→钉孔修整→铆钉加热→接钉与穿钉→铆接。铆好的铆钉应用小锤敲打，以确定铆钉的紧密程度，并通过样板和目测进行外观尺寸检查，如发现有歪斜、凹陷、裂痕、松动等缺陷，应剔除重铆。

（三）螺栓连接

1.普通螺栓连接

为了保证连接接头中各螺栓受力均匀，螺栓的紧固次序宜从中间对称向两侧进行；对大型接头宜采用复拧方式，即两次紧固。

2.高强度螺栓连接

高强度螺栓按外形分为大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓两种，按性能等级分为8.8级、10.9级、12.9级三种，目前我国使用的大六角头高强度螺栓有8.8级和10.9级两种，扭剪型高强度螺栓只有10.9级一种，见图6-1。

图6-1　扭剪型高强度螺栓

大六角头高强度螺栓一般采用的紧固方法有扭矩法和转角法。

扭矩法施工时，一般先用普通扳手进行初拧，初拧扭矩可取施工扭矩的50%左右，目的是使连接件密贴；然后使用扭矩扳手，按施工扭矩进行终拧。对于较大的连接接点，可以按初拧、复拧及终拧的次序进行，复拧扭矩等于初拧扭矩。一般拧紧的顺序是从中间向两边或四周进行。初拧和终拧的螺栓均应作不同的标记，避免漏扭、超扭，且便于检查。此法在我国应用广泛。

转角法是通过控制螺母的转角来获得规定的预拉力，因不需专用扳手，故简单有效。终拧角度可预先测定。转角法施工分初拧和终拧两步（必要时可增加复拧），初拧的目的是消除板缝影响，给终拧创造一个大体一致的基础。初拧扭矩一般取终拧扭矩的50%为宜，原则以板缝密贴为准。

图6-2　高强度螺栓转角法施工

3.高强度螺栓连接质量检查与验收

高强度螺栓连接质量应有下列原始检查验收记录：高强度螺栓连接副复验数据、抗滑移系数试验数据、初拧扭矩、终拧扭矩、扭矩扳手检查数据和施工质量检查验收记录等。

对大六角头高强度螺栓应进行如下检查：

（1）用小锤（0.1 kg）敲击法对高强度螺栓进行检查，以防漏拧。

（2）终拧完成后，48 h内应进行终拧扭矩检查。按节点数抽查10%，且不应少于10个；每个被抽查节点按螺栓数抽查10%，且不应少于2个。

检查时在螺尾端头和螺母相对位置画线，然后将螺母拧松60°左右，再用扭矩扳手重新拧紧，使两线重合，此时测得的扭矩值与施工扭矩值的偏差在10%以内为合格。

抗剪型高强度螺栓连接副终拧后检查以目测尾部梅花头拧掉为合格。