钢结构的连接方法是钢结构设计中的重要环节。 它对钢结构的整体稳定性、承载能力和耐久性具有决定性的影响。 常用的连接方式主要分为焊接和螺栓连接。 本文总结了规范中这两种连接方式的相关规定。
1、焊接是钢结构连接的常用方法。 其优点是施工简单、节省材料、密封性好。 选择焊接连接时,应充分考虑焊缝的位置、数量和尺寸,以保证焊接的质量和稳定性。 以下部分是相关规范中对焊接连接的要求。
(1)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2020)
第8.2.2条:焊接H型钢翼缘板接头与腹板接头的距离不应小于200mm。 翼缘板拼接长度不应小于600mm; 腹板拼接宽度不宜小于300mm,长度不宜小于600mm。
第8.2.3条:箱形构件侧板的拼接长度不应小于600mm,相邻两侧板拼接处的间距不应小于200mm。 侧板不应在宽度方向拼接。 当宽度超过2400mm时,确实需要拼接。 最小拼接宽度不应小于板宽的1/4。
第8.2.4条:当无特殊设计要求时,次要构件用热轧型钢可采用直缝全熔透焊进行拼接,拼接长度不应小于600mm。
第8.2.5条:钢管伸出时,每段应为一个接头,其最短伸出长度应符合下列规定:
1、当钢管直径d≤500mm时,不应小于500mm;
2、当钢管直径为500mm<d≤1000mm时,不应小于直径d;
3、当钢管直径>1000mm时,不应小于1000mm;
4 钢管轧制成型时,可有多个接头,但最短接头长度应符合第1款至第3款的要求。
第8.2.6条:钢管加长时,相邻管段或节段的纵向焊缝宜错开。 错开的最小距离(沿弧长)不应小于钢管壁厚的5倍,且不应小于200mm。
(2)《钢结构设计标准》(GB50017-2017)
第11.1.6条 焊缝质量等级应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境和应力状态等选择,并按下列原则进行选择:
1、承受动载荷并需要进行疲劳验证的部件中,凡是需要与母材牢固连接的焊缝均应采用满焊,其质量等级应符合下列规定:
1) 横向对接焊缝或 T 形对接角焊缝的受力垂直于焊缝长度的情况,在拉力作用下应为 1 级,在压力作用下应不低于 2 级。
2) 力平行于焊缝长度的纵向对接焊缝不应低于 2 级。
3)铁路、公路桥梁梁缝板与弦杆间的角焊缝宜为一级,桥面与弦杆的角焊缝、桥面与U型肋的角焊缝不应低于一级二。
4)起重能力Q≥50t的重载系统(A6~A8)和中载系统(A4、A5)中吊车梁腹板与上翼缘板之间以及上弦杆与角板之间的T起重机桁架板异形接头的焊缝应采用满焊,焊缝形式应采用对接焊缝和角焊缝组合,其质量等级不应低于二级。
2.不需要疲劳校核的部件中,要求强度与母材相同的对接焊缝应完全熔透,其质量等级在受拉时不应低于2级,且不应低于2级。受到压力时为 2 级。
3 部分熔透对接焊缝、采用角焊缝或部分熔透对接角焊组合焊缝的 T 形接头、搭接角焊缝的质量等级应符合下列规定:
1) 直接承受动载荷并需要进行疲劳验证的结构和起重机起重能力等于或大于50t的中间工作系统的起重机梁以及梁、柱、牛腿等重要节点,不应低于二级。
2)其他结构可以是三层。
(3)《钢结构设计标准》(GB50017-2017)
第11.3.1条:应力焊缝和结构焊缝可以是对接焊缝、角焊缝、对接角焊缝组合焊缝、塞焊缝、槽焊缝、重要连接或具有同等强度要求的对接焊缝。焊缝应为熔透焊缝、部分熔透焊缝。可用于较厚的板材或不需要穿透时。
第11.3.3条不同厚度、宽度的材料连接时,应平缓过渡,连接坡度值不宜大于1:25。
第11.3.4条 承受动载荷时,塞焊、槽焊、角焊、对接连接应符合下列要求:
1、当承受动载荷且不需要疲劳的构件采用塞焊或槽焊时,在垂直于应力方向的方向上,孔或槽的边缘到构件边缘的距离不应小于元件厚度的5倍,也不应小于孔或槽宽度的2倍; 构件端部搭接连接中的纵向角焊缝长度不应小于两侧焊缝之间的垂直间距a,在没有塞焊、槽焊等措施时,其间距a不应比较薄的片厚 16 倍。
2.焊脚尺寸小于5mm的角焊缝不得采用。
3、严禁采用断续坡口焊和断续角焊缝。
4、对接接头和角接接头的组合焊缝以及正连接的全熔透坡口焊缝宜采用角焊缝加固。 加强腿的尺寸不应大于连接处较薄部分厚度的1/2,但最大值不应超过lOmm。
5.对于承受动载荷并需要疲劳验证的连接钢结构h型钢对接焊缝规范标准,当拉应力垂直于焊缝轴线时,严禁采用部分熔透对接焊缝。
6、除水平焊接位置外,不得采用L型、J型坡口。
7 不同板厚的对接连接承受动载荷时,应按本标准第11.3.3条的规定进行平缓过渡。
第11.3.5条 角焊缝的尺寸应符合下列要求:
1、角焊缝的最小计算长度应为焊腿hf的8倍,且不应小于40mm; 焊缝的计算长度应为焊缝长度扣除起弧和收弧长度后的长度。
2、间断角焊缝段的最小长度不应小于最小计算长度。
3 角焊缝的最小焊脚尺寸应按表11.3.5确定。 承受动载荷时,角焊缝焊脚尺寸不应小于5mm。
4、当待焊构件中较薄板的厚度不小于25mm时,宜采用局部坡口角焊缝。
5、焊接连接采用角焊。 不适合将厚板与薄板焊接。
第11.3.6条 搭接角焊缝的尺寸和排列应符合下列规定:
1、对于传递轴向力的构件,搭接连接的最小搭接长度应为较薄构件厚度的5倍,且不应小于25mm(图11.3.6-1),并采用纵向或横向双角焊应进行接缝。
2、当异型钢杆端部仅采用纵向角焊缝连接时,异型钢杆的宽度不宜大于200mm。 当宽度大于200mm时,应增设横向角焊缝或中间塞焊缝; 型钢杆各侧面的纵向角焊缝长度不应小于型钢构件的宽度。
3、型钢棒材搭接采用围焊时,应在拐角处进行连续焊接。 焊接棒材端部搭接角焊缝时,焊接长度不应小于焊腿尺寸的两倍,并应连续焊接。
4、板厚不大于6mm时,沿母材边缘的搭接焊缝最大焊脚尺寸应为母材厚度。 当板厚大于6mm时,应为母材厚度减1mm~2mm。
5、对于采用搭接焊缝传递载荷的套管连接,只能焊接一道角焊缝。 管道搭接长度不应小于5(t1+t2),且不应小于25mm。 搭接焊腿尺寸应符合设计要求。
第11.3.7条 塞焊缝、槽焊缝的尺寸、间距和焊缝高度应符合下列规定:
1、塞焊、槽焊的有效面积应为配合面上圆孔或槽孔的公称面积。
2、塞焊缝的最小中心间距应为孔径的4倍,槽焊缝的最小纵向间距应为槽长度的2倍,垂直于槽长度的两排槽的最小间距应为槽宽的 4 倍。
3、塞焊孔的最小直径应不小于穿孔板厚度加8mm,最大直径应为最小直径加3mm或穿孔件厚度的2.25倍中的较大者。 槽的长度不应超过开口厚度的10倍,最小和最大槽宽度要求应与塞焊孔的最小和最大孔径要求相同。
4、塞焊、槽焊的焊缝高度应符合下列规定:
1)当基材厚度不大于16mm时,应与基材厚度相同。
2)当基材厚度大于16mm时,不应小于基材厚度16mm的一半,取较大者。
2、螺栓连接是钢结构连接的一种简单方式。 其优点是施工方便、安装快捷、可拆卸。 选择螺栓连接时,应充分考虑螺栓的规格、数量、布置方式钢结构h型钢对接焊缝规范标准,确保连接的稳定性和安全性。 以下部分是《钢结构设计标准》(GB50017-2017)中对螺栓连接的要求。
第 11.3.8 条:次要构件或次要焊接连接中可以使用间断角焊缝。 断续角焊缝段的长度不应小于10h或50mm,其净距不应大于15t(受压构件)或30t(受拉构件)。 t 是较薄焊件的厚度。 间断角焊缝不宜用于腐蚀环境。
第11.5.1条 螺栓孔的直径和孔形应符合下列要求:
1、B级普通螺栓孔径比螺栓公称直径大0.2mm~0.5mm; C级普通螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0mm~1.5mm。
2、高强螺栓承压连接采用标准圆孔时,其孔径。 可按表11.5.1采用。
3、高强度螺栓摩擦式连接可采用标准孔、大圆孔和槽孔。 孔径尺寸可按表11.5.1采用; 当采用扩孔连接时,同一连接面只能位于盖板和芯板之一上。 部分板采用大圆孔或长槽孔,其余仍采用标准孔。
4、高强螺栓摩擦式连接盖板按大圆孔或长槽孔开孔时,应增加垫片厚度或采用连续垫片。 孔径应与标准垫片相同。 M24及以下螺栓,厚度不应小于8mm。 ; 对于M24以上的螺栓,厚度不应小于10mm。
第11.5.2条螺栓(铆钉)连接应布置紧凑,其连接中心应与被连接构件截面的重心一致。 螺栓或钉子的间距、边距、端距允许值应符合表11.5.2的规定。
第11.5.3条 直接承受动载荷的构件的螺栓连接应符合下列要求:
1、抗剪连接宜采用摩擦型高强螺栓。
2、普通螺栓受拉连接应采用双螺母或其他有效措施,防止螺母松动。
第11.5.4条高强度螺栓连接的设计应符合下列规定:
1、本章所有高强度螺栓连接均应按本标准表11.4.2-2进行预拉。
2、采用承压连接时,连接部件的接触表面应清除油污和浮锈。 仅承受拉力的高强度螺栓连接,接触面不需要防滑处理。
3、直接承受动载荷的结构不宜采用高强度螺栓承压连接。 抗剪承压连接应满足正常使用极限条件下摩擦式连接的设计要求。
4 高强度螺栓连接的环境温度为100℃~150℃时,承载能力应减少10%。
第11.5.5条 型钢构件采用高强度螺栓连接时,拼接部位宜采用钢板。
第11.5.6条 螺栓连接的设计应符合下列要求:
1、连接处应有必要的紧固螺栓空间。
2、螺栓连接或拼接节点中,每一构件一端的永久螺栓数量不应少于2个; 对于组合部件的条带,可用一根螺栓进行端部连接。
3、沿杆轴线方向受拉的螺栓连接中的端板(法兰板)应设有加强筋。
摘要:钢结构的连接方法是钢结构设计中的重要环节。 选择合适的连接方法对于保证钢结构的可靠性、经济性和施工便利性有着至关重要的影响。 选择连接方法时,应充分考虑施工条件、材料成本、连接强度和稳定性等因素。 同时,还应注意加强焊接、铆钉、螺栓连接施工的质量控制,确保钢结构的整体安全稳定。 未来,随着技术的不断发展和新材料的出现,钢结构的连接方式将不断优化和改进。