鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是由型鋼、鋼板等通過(guò)連接( connections)構(gòu)成的,各構(gòu)件再通過(guò)安裝連接架構(gòu)成整個(gè)結(jié)構(gòu)。因此,連接在鋼結(jié)構(gòu)中處于重要的樞紐地位。在進(jìn)行連接的設(shè)計(jì)時(shí),必須遵循安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材的原則。
鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接和輕型鋼結(jié)構(gòu)用的緊固件連接等
3.1.1 焊縫連接
1.焊縫連接的特點(diǎn)
焊接連接( welded connection)是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。其優(yōu)點(diǎn)是:構(gòu)造簡(jiǎn)單,任何
形式的構(gòu)件都可直接相連;用料經(jīng)濟(jì),不削弱截面;制作加工方便,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作;連接的密閉性好,結(jié)構(gòu)剛度大。其缺點(diǎn)是:在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi),鋼材的金相組織發(fā)生改變,導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆;焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低;焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感,局部裂紋一旦發(fā)生,就容易擴(kuò)展到整體,低溫冷脆問(wèn)題較為突出。
2.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法
(1)手工電弧焊
這是最常用的一種焊接方法(圖3.1.2)。通電后,在涂有藥皮的焊條和焊件間產(chǎn)生電弧。電弧提供熱源,使焊條中的焊絲熔化,滴落在焊件上被電弧所吹成的小凹槽熔池中。由電捍條藥皮形成的熔渣和氣體覆蓋著熔池,防止空氣中的氧、氮等氣體與熔化的液體金屬接觸,避免形成脆性易裂的化合物。焊縫金屬冷卻后把被連接件連成一體。
手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單,操作靈活方便,適于任意空間位置的焊接,特別適于焊接短焊縫。但生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,焊接質(zhì)量與焊工的技術(shù)水平和精神狀態(tài)有很大的關(guān)系。
手工電弧焊所用焊條應(yīng)與焊件鋼材(或稱主體金屬)相適應(yīng),例如:對(duì)Q235鋼采用E43型焊條( E4300~E4328);對(duì)Q345鋼采用E50型焊條(E5000~E5048);對(duì)Q390鋼和Q420鋼采用E55型焊條500~E5518)。焊條型號(hào)中字母E表示焊條(elecfrodes),前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度(單位為kgf/fflffl2),第三、四位數(shù)字表示適用焊接位置、電流以及藥皮類型等。
不同鋼種的鋼材相焊接時(shí),宜采用低組配方案,即宜采用與低強(qiáng)度鋼相適應(yīng)的焊條。
(2)埋弧焊(自動(dòng)或半自動(dòng))
埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。焊絲送進(jìn)和焊接方向的移動(dòng)有專門機(jī)構(gòu)控制的
稱埋弧自動(dòng)電弧焊(圖3.1.3);焊絲送進(jìn)有專門機(jī)構(gòu)控制,而焊接方向的移動(dòng)靠工人操作的稱為埋弧半自動(dòng)電弧焊。電弧焊的焊絲不涂藥皮,但施焊端靠由焊劑漏頭自動(dòng)流下的顆粒狀焊劑所覆蓋,電弧完全被埋在焊劑之內(nèi),電弧熱量集中,熔深大,適于厚板的焊接,具有很高的主產(chǎn)率。
由于采用了自動(dòng)或半自動(dòng)化操作,焊接時(shí)的工藝條件穩(wěn)定,焊縫的化學(xué)成分均勻,故焊成的焊縫的質(zhì)量好,焊件變形小。同時(shí),高的焊速也減小了熱影響區(qū)的范圍。但埋弧焊對(duì)焊件邊緣的裝配精度(如間隙)要求比手工焊高。
埋弧焊所用焊絲和焊劑應(yīng)與主體金屬的力學(xué)性能相適應(yīng),并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(3)氣體保護(hù)焊
氣體保護(hù)焊是利用二氧化碳?xì)怏w或其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。它直接依靠保護(hù)氣體在電弧周圍形成局部的保護(hù)層,以防止有害氣體的侵入并保證了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。 氣體保護(hù)焊的焊縫熔化區(qū)沒(méi)有熔渣,焊工能夠清楚地看到焊縫成型的過(guò)程;