鋼結構連接節點研究范文

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摘要：

隨著社會經濟的發展，現有的鋼結構連接節點已經不能滿足工程的實際使用需要，因此，相關工作人員要不斷總結施工經驗，明確鋼結構連接節點的特點，以期為日后的工作提供參考。

關鍵詞：

鋼結構；焊接連接；螺栓；鉚釘

雖然日常生活中常見的建筑物從表面上看是一個整體，但它是由許許多多的小部件連接而成的，尤其是鋼結構建筑物。為了保證鋼結構建筑物的承載力和整體剛度，需將許多小部件有效地連接起來。要想保證工程質量，保證鋼結構建筑物各部件連接的牢固性，節點的連接強度要與構件的自身強度保持一致。在施工過程中，節點所采用的施工工藝和連接方法是重點。本著安全、可靠和經濟、方便的原則，施工時采用的連接方法也不相同。在鋼結構連接節點中，焊縫連接是最常見的，而螺栓連接的利用率也比較高。鉚釘連接不僅對施工工藝有較高的要求，而且施工工序也比較復雜，所以，應用得比較少。

1焊縫連接

焊接連接在工程中的利用率比較高，基本所有的鋼結構構件都可以采用這種方法。采用這種連接方法時，不僅對鋼結構構造的要求少，而且施工工藝也簡單，不會因為焊縫的存在而削弱截面強度，結構整體不會發生大的變形，剛度也比較強。在焊接管道的過程中，采用這種方法能夠保證結構的密閉性，實現自動化操作。焊接連接與其他連接方法相比更為經濟，其操作過程也已經實現了自動化。但是，這種連接方法的缺點也比較明顯。由于局部受熱，鋼材的化學構造有所變化，許多元素的含量也發生了變化，導致結構容易受到脆性破壞。在施工過程中，要保證焊接后節點處沒有裂縫。因為裂縫的存在會使節點承受較大的力而產生新的裂縫，它會沿著之前的裂縫迅速蔓延。在焊接的過程中，加熱、散熱不均勻，殘余應力和殘余應變的存在都會導致結構受到荷載時斷裂。焊接方法主要有4種：①手工電弧焊。利用電弧產生的3000℃的高溫將涂有藥皮的、與焊件鋼材相似的焊條滴落在熔池中。藥皮的作用是保護焊縫，降低焊縫的脆性。這種焊法很難控制，對工人的操作水平也有很高的要求。②埋弧焊有自動和半自動2種操作方式，其生產效率高，所形成的焊縫結構均勻，力學性能好。焊接時間越短，殘余應變和殘余應力對焊縫的影響就越小。與手工電弧焊相比，這種焊接方法裝配精密，埋弧焊中沒有藥皮，而是多了焊劑。因為電弧埋在焊劑的下面，熱量集中，所以，多將其用于厚桿件的焊接工程中。③氣體保護焊與埋弧焊相反，它適用于一些比較薄、比較小的焊件。在焊接過程中，它用氣體的保護代替了藥皮，將焊縫與有害氣體隔絕起來，而且焊縫熔化區內并沒有熔渣，施工人員可以清晰地看到焊縫的形成過程。④電阻焊主要運用的是電流在電阻中產生的熱量，用熱量熔化金屬，再利用外界傳遞的壓力完成焊接工作。一般情況下，這種焊接方法的使用率并不高，它主要被用于6～12mm厚鋼板的連接工程中。因為焊縫的連接方式不同，所以，可以將其分為對接焊縫、搭接焊縫、T形連接焊縫和角焊縫。對接焊縫適用于板件相等，構件在同一個平面內，力量傳遞比較均勻，沒有明顯的過渡，用料也比較少的結構連接工程中。但是，這種方法的焊接尺寸小，對焊接技術有很高的要求，而且焊件邊緣和焊口也要提前加工。搭接焊縫適用于厚度不同的板件。這種焊法不僅會浪費焊材，還會影響傳力效果，但是，它操作簡單，所以被廣泛應用。T形連接焊縫與其他的焊縫沒什么不同，只是連接桿件的形式不同。角焊縫的種類比較多，它適用于大的、特大的構件連接工程。在施工過程中，如果構件之間有縫隙，則會出現應力集中的情況。焊接殘余應變和殘余應力是影響焊縫質量的關鍵。要想保證焊縫質量，就要減小這兩種不利因素對焊接工藝的影響。在焊縫設計方面，焊縫要盡量小。如果焊縫較大，不僅會浪費焊材，還會將焊接缺陷完全表現出來。另外，焊接設計要合理，要減少不必要的焊縫，而且焊縫不能過于密集，要盡量減少交叉數量。如果母板的同一個位置加熱很多次，熱量就會過于集中，焊接變形就會增大，進而導致母板的化學組織和物理組織被破壞。與此同時，要合理選擇焊縫的位置——焊縫要盡可能設置在應力較小的地方，使其對稱于截面的中軸。這樣做，可以減小焊縫的直接受力，減小焊縫的變形。在施工過程中，采用合理的施工工藝是很必要的。在焊接前，可以給焊件一個相反的預變形，以此抵消焊接變形。在焊接過程中，焊接順序要合理，以減小焊接應力。待焊接工作完成后，可以用錘擊或者碾壓的方法加工焊縫，使其得到相應的延伸，從而降低焊接應力。對于小的焊件，焊前要預熱，焊后回火也是減小殘余應變和應力的有效方法之一。

2螺栓連接

螺栓是一種機械零件，將其與螺母配套使用是一種有效的連接方式。利用它可以緊固2個帶有通孔的構件。螺栓連接是一種可拆卸、重復使用的連接方式。螺栓連接的應用范圍比較廣——在建筑、鐵道、車輛等工業工程中，螺栓連接的使用率較高。因為它具有施工方便、施工效率高、強度大、循環利用率高和造價低等優點，所以，受到了各行各業施工人員的青睞。螺栓分為普通螺栓和高強度螺栓。普通螺栓根據制作的精細程度可分為精致螺栓和粗糙螺栓；高強度螺栓是用抗拉強度高的鋼材制成的，它主要應用于具有較高力學要求的連接工程中。使用普通螺栓連接構件時，要盡量少使用螺栓，而且對螺栓群的排列也有一定的要求。一般情況下，螺栓數不能少于1個，以防1個螺栓損壞導致整個接頭被破壞的情況發生。在施工過程中，一個節點處可以使用2個以上的螺栓。螺栓排列可以分為并列和錯列2種。螺栓到焊件邊緣的距離不宜過小，否則容易導致鋼材端部斷裂；各個螺栓之間的距離也不宜過小，一旦施加一定的力，螺栓之間的鋼材就會變為整個構件的應力集中處，進而使這個部位的鋼材發生脆性斷裂。在螺栓工作的過程中，當其受力較小時，主要依靠的是接觸面的摩擦力，螺栓桿基本不受力；當其受力不斷加大，摩擦力已經不能滿足相關要求時，板件之間會有相對的滑移，螺栓桿會與構件截面接觸而受力。普通螺栓往往承受的是剪力和拉力，當這兩種力超過鋼材的極限抗剪強度和極限抗拉強度時，鋼結構會斷裂，最終導致其整體被破壞。端部的鋼板沖剪破壞和螺栓桿的彎曲破壞可以利用構造法解決，而其他的破壞只能通過施工前的計算來控制。高強度螺栓主要是利用栓桿產生的預應力完成工作的。常見的螺栓有大六角頭螺栓和扭剪型螺栓。采用螺栓連接的關鍵在于控制預拉力，保證摩擦面的抗滑能力。對于大六角頭螺栓，控制預拉力時可以采用力矩法和轉角法。在工程中使用抗剪型螺栓時，要用特殊的電動扳手將其擰緊，安裝后一般不拆卸。這種連接方法比較簡單，不需要特殊的操作即可保證其質量，只需擰緊即可。

3鉚釘連接

鉚釘是由頭部和釘桿構成的一類緊構件，它主要是通過自身變形產生的摩擦力完成連接工作，具體的連接方法有冷鉚法和熱鉚法。現在的建筑主要采用的是熱鉚法，即先給鉚釘加熱，使其高溫膨脹，然后迅速將鉚釘打入鉚孔。鉚釘冷卻后會收縮，但是，收縮變形過程會被兩側的鋼板阻止。鉚釘連接的特點是工藝簡單、連接可靠、抗沖擊性強，與焊接相比，它的缺點是噪聲大、生產效率低，能削弱15%～20%的被連接構件等。與焊接相比，鉚釘連接的經濟性不強。鉚釘連接的力學性能比較好，它能應用于建筑結構、鐵路橋梁和鍋爐制造等工程中。但是，當其被破壞時很容易發現，而且制作難度大、施工困難、抗拉強度低，工程中已經不再使用。目前，使用率較高的連接方法是焊接和高強螺栓連接，使用鉚釘連接的工程已經越來越少。鉚釘連接僅應用于焊接和螺栓連接受到限制或振動荷載較大的金屬結構中，例如鐵路橋梁、重型機械和起重機機架等。現階段，航空領域或飛行器、非金屬元件（汽車摩擦片或閘帶）等制造工程還是以鉚釘連接為主。

4總結

要想更好地使用鋼結構，構件的連接至關重要。連接節點的質量決定了整個鋼結構的穩定性，不管采用哪種連接方法，保證節點的安全性和穩定性是最重要的。每種焊接方法都有其使用范圍和優缺點，因此，在施工過程中，不僅要保證連接方式的安全性和穩定性，還要確保施工方法簡單、可操作。如果將這三種連接方法有機結合起來，取長補短，將會是一種新的連接方法。但是，這種連接方法還需要不斷的實踐，要確保其經濟性和安全性。在連接手段和工藝的創新方面我們還有很長的路要走。

參考文獻

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作者：霍建梅 單位：山西旅游職業學院