淺析鋼結(jié)構(gòu)的連接及其簡單計(jì)算

金渝林　李帥

摘 要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也在不斷的發(fā)展和建筑技術(shù)不斷的進(jìn)步。人民的生活居住條件從最初的木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展到后來的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑，再到今天的混凝土結(jié)構(gòu)建筑、鋼筋混凝土建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑。巨大的發(fā)展與進(jìn)步使得人民的生活水平不斷提高。如今隨著對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的不斷研究和認(rèn)識(shí)，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一，在高層建筑和超高層建筑、工業(yè)廠房、體育場館、會(huì)展中心、火車站、城市橋梁和大跨度公路橋梁等等一系列領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。那么鋼結(jié)構(gòu)的連接及其計(jì)算將顯得越來越重要，下面我將淺析鋼結(jié)構(gòu)的連接及其簡單計(jì)算。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；連接；簡單計(jì)算

鋼結(jié)構(gòu)是采用鋼板、型鋼通過連接而形成的結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)度高、重量輕、密閉性好、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的連接是將型鋼或鋼板等組合成構(gòu)件，并將各構(gòu)件組裝成整個(gè)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部件。其連接的方式及其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響鋼結(jié)構(gòu)的各種性能。設(shè)計(jì)人員必須遵循安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材的原則去進(jìn)行連接設(shè)計(jì)。

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法分為焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接三種，鉚釘連接和螺栓連接又被稱為緊固件連接。下面我將簡單介紹三種連接方式以及焊縫連接和螺栓連接的簡單計(jì)算。

1 焊接連接

焊縫連接作為鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。它具有構(gòu)造簡單、省工省材、制作加工方便、連接密閉性好和剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但也具有焊縫附近有熱影響區(qū)，該處材質(zhì)變脆；產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變；裂縫易擴(kuò)展，低溫下易脆斷等缺點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的常用焊接方法有電弧焊、氣體保護(hù)焊、電阻焊和氣焊等，其中電弧焊有根據(jù)其自動(dòng)性分為手動(dòng)電弧焊、自動(dòng)電弧焊和半自動(dòng)電弧焊三種方式。其連接的形式根據(jù)被連接件的相互位置可分為平接連接、搭接連接、T形連接和角接連接四種形式，其焊縫的形式又分為對(duì)接焊縫和角焊縫。焊縫根據(jù)施焊位置又分為平焊、立焊、橫焊和仰焊，其中平焊具有操作方便，質(zhì)量最好的優(yōu)點(diǎn)。仰焊因其操作難，質(zhì)量不易保證，避免采用。

對(duì)接焊縫的計(jì)算。對(duì)接焊件的焊件常做成坡口，其坡口形式與焊件厚度有關(guān)。焊透的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度與所用的鋼材的牌號(hào)、焊條型號(hào)及焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。

在對(duì)接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度計(jì)算

其中N唯軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；lw為焊縫的計(jì)算長度，當(dāng)未采用引弧板時(shí)，取實(shí)際長度減去2t；t為對(duì)接接頭較小厚度，T形接頭為腹板厚度；、為對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

在對(duì)正面角焊縫進(jìn)行計(jì)算時(shí)，此時(shí)=0，得

在對(duì)側(cè)面角焊縫，此時(shí)，得

其中為直角焊縫的計(jì)算厚度，=0.7；為焊縫的計(jì)算長度，為考慮起滅弧缺陷，按各條焊縫的實(shí)際長度減去2計(jì)算；為正面焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，取為1.22。

2 螺栓連接

螺栓連接分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。普通螺栓連接是采用A、B、C三級(jí)的普通螺栓進(jìn)行連接，其中A、B級(jí)屬于精制螺栓具有較高的精度，受剪性能好，但制作和安裝復(fù)雜，價(jià)格高，已很少使用。C級(jí)螺栓表面粗糙，受剪切時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較大的剪切滑移，但安裝方便，能有效地傳遞拉力，可用于受拉構(gòu)件和次要結(jié)構(gòu)的臨時(shí)固定。 高強(qiáng)螺栓是采用高強(qiáng)度的螺栓進(jìn)行連接，其性能等級(jí)可分為8.8S和10.9S級(jí)兩類，其根據(jù)外形可分為大六角頭型和扭剪型。其中以部件的接觸面?zhèn)鬟f剪力時(shí)，稱為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，而允許接觸面滑移，依靠螺栓受剪和孔壁承壓來傳遞剪力時(shí)，稱為高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。高強(qiáng)度螺栓的使用需要螺栓、螺母和墊圈配套。承壓型連接的承載力一般高于摩擦型連接，但整體性、剛度都較差，剪切變形大，強(qiáng)度儲(chǔ)備相對(duì)較低，不用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中。

螺栓在構(gòu)件上的排列應(yīng)簡單劃一、力求緊湊，通常采用并列和錯(cuò)列兩種形式。普通螺栓連接按螺栓傳力方式可分為受剪螺栓連接、受拉螺栓連接和拉剪螺栓連接三種。其中受剪螺栓連接是依靠栓桿受剪和孔壁承壓傳力，受拉螺栓連接是沿桿軸方向受拉傳力，拉剪螺栓連接則是同時(shí)兼有兩種傳力方式。而高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是通過擰緊螺帽的形式來實(shí)現(xiàn)的。

3 鉚釘連接

鉚釘連接的制造有熱鉚和冷鉚兩種方法。其中熱鉚是把加熱到900～1000攝氏度的釘坯插入構(gòu)件的釘孔中，用鉚釘槍或壓鉚機(jī)鉚合而成。冷鉚是在常溫下鉚合而成。通常在建筑鋼結(jié)構(gòu)中采用熱鉚的方式進(jìn)行連接。鉚釘?shù)牟捎靡话憔哂辛己玫乃苄裕溥B接的質(zhì)量和受力性能與釘孔的制造方法有著很大的關(guān)系，一類孔是用鉆模鉆成，孔的對(duì)準(zhǔn)精度高，內(nèi)壁光滑，孔的軸線垂直于被連接板件的接觸面，質(zhì)量好；二類孔是沖成，制造簡單，但質(zhì)量較差。影刺重要構(gòu)件一般采用一類孔。

鉚釘連接的鋼結(jié)構(gòu)具有塑性和韌性好的優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量易于檢查，動(dòng)力工作性能好，可靠度高。但由于其構(gòu)造復(fù)雜，制孔和打鉚費(fèi)工且費(fèi)用較高，釘孔削弱截面。所以在一般建筑鋼結(jié)構(gòu)中很少使用，在一些動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中仍有使用。

鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展將土木工程行業(yè)推入了又一個(gè)嶄新的高度。人類利用鋼結(jié)構(gòu)克服一個(gè)又一個(gè)建筑上的難題，完成一個(gè)又一個(gè)精彩的作品。然而對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的研究仍需要不斷進(jìn)行，要不斷深入研究，不斷地了解并且合理地利用鋼結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，我們要以國家規(guī)范為準(zhǔn)則合理地設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要選用正確合理的連接方法，合理分析受力特點(diǎn)，進(jìn)行專業(yè)性的計(jì)算，以滿足規(guī)范要求，使得鋼結(jié)構(gòu)的可靠性得到保障。另外，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量保證尤為重要。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，提高工作人員的專業(yè)水平，讓鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》 趙順波 鄭州大學(xué)出版社 2013年6月第2版