19世纪和20世纪，许多重要的钢结构都是通过铆接连接的（如埃菲尔铁塔）。 20世纪末以来，大量结构开始采用焊接连接。但一些需要轻量化、强度要求高的结构，如钢结构桥梁，则采用螺栓连接。
铆接和螺栓连接有什么具体区别，为什么桥梁采用螺栓连接而不是焊接？本期给大家分享一些关于组件连接形式的知识。
▲钢结构博物馆收藏美国金门大桥的钢缆和铆钉
钢结构的连接——钢结构是用预制材料（钢）制成的结构，在工厂加工成构件，然后在施工现场组装而成的结构。因此，构件之间的连接节点形成钢结构并保证结构正常运转的重要组成部分。常用的钢结构连接有焊接连接、螺栓连接、铆钉连接等。
Q1
钢结构连接设计的基本原则
合理设计连接钢结构加热，保证节点有足够的承载能力和适当的节点刚度，传递节点处的内力。具体设计时，应根据荷载设计值产生的结构或构件的内力响应来计算连接节点。
正确计算节点所承受（或传递）的内力是保证节点安全传力的前提。根据节点连接的力传递机制选择合适的连接方法和连接器的布置取决于结构或构件的载荷特性和连接方式。影响因素较多，如构件截面形状、构件尺寸、连接面积大小、节点刚度要求、不同连接方式的结构要求、施工的可能性等。
Q2
钢结构的基本连接方法及特点
焊接连接（冶金式）：金属在高温下熔化，形成一个整体。
焊接是一种利用加热或压力或两者兼有的加工方法，也可以使用填充材料来实现被焊件的原子结合。
焊接技术是钢结构工程的关键技术之一。焊接连接是钢结构工程中重要的连接方法。在以焊接连接为主要连接方式的钢结构工程中，焊接工时约占钢结构主体施工时间的30%-40%，焊接成本占钢结构主体施工时间的30%-40%。钢结构的总施工时间。成本的20%-40%。因此，焊接质量是评价钢结构工程质量的重要指标，钢结构工程采用的焊接方法和焊接工艺具有重要意义。
▲鱼鳞焊接，焊接技术的最高境界是什么？很美丽！
焊接连接的优点是任何形状的构件都可以直接连接，无需辅助零件。它易于加工，不需要钻孔或钻孔钢结构加热，并且不会削弱横截面。自动操作连接密封性好、刚度高、整体性好。缺点是材料容易变脆并产生残余应力、残余变形和焊接缺陷。对钢结构疲劳和稳定性的不利影响更多地取决于焊工的技术水平。当质量检验要求较高时，检验工作量较大。
螺栓连接（机械）：将两个或多个部件通过螺栓连接到一个主体上。
螺栓连接是构件预装和结构安装中最简单的连接方法。螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
高强度螺栓连接方法出现于20世纪50年代。较早的一个是英国水晶宫体育场的竣工。高强度螺栓采用中碳钢或中碳合金钢制造，其强度比普通螺栓高2～3倍。高强度螺栓连接具有施工方便、安全可靠等优点。 20世纪60年代后，开始应用于一些冶金工厂钢结构的制造和安装。目前，钢结构大六角高强螺栓已形成从M12到M30的完整体系。
▲工人正在拧紧大六角高强螺栓
螺栓连接的优点是施工简单，装拆方便，但对安装人员要求较高。摩擦式高强螺栓连接具有良好的动态性能、抗疲劳性能，并能轻松防止裂纹扩展。缺点是消耗材料、削弱开口断面、螺栓孔加工精度要求高。
铆钉连接（机械）：是利用轴向力，使零件铆钉孔内的钉杆加粗，形成钉头，将多个零件连接起来的方法。
土木工程领域的钢结构一般都比较厚，所使用的铆钉与我们通常看到的可以使用气枪直接成型的冷铆钉不同。它们需要先加热，然后用铆钉枪将直端打成铆钉头。
在这个过程中，铆钉实际上经历了“热处理”和“锻造”两个过程。在当今现代工业条件下，大部分热处理和锻造都是在工厂内完成的。热处理的起始温度和加热、冷却速度都有要求。控制和锻造也是用高精度模具完成的。在现场加工环境中，显然两者都无法很好地控制[低成本]。
▲热铆工艺，现在你该明白埃菲尔铁塔上的铆钉是怎么打上去的了吧
对于大多数土木工程的现场安装，铆钉成型后，在室外自然环境中进行冷却。这个过程实际上就是“退火”。退火导致钢的强度降低，延展性增加。但它与电炉加热、拿着温度计不同。工程师不喜欢野外自然发生的不受控制的退火。铆钉放置在部件内部时会自然退火。他们无法准确地知道强度会降低多少或会产生多少残余应力。而即使遇到一些意外，比如下雨或者大风，甚至会带来与“退火”相反的“淬火”。
这种热铆钉的最终性能是高度离散的。为了保证工程的整体可靠性，不会充分利用铆钉的强度。这将增加所需的铆钉数量，造成设计的浪费和复杂性。另外，施工比较麻烦，每个铆钉使用前必须加热。如今，此类热铆钉在土木工程领域使用不多。
第三季度
钢结构连接方法总结
