钢结构建筑构件连接构造技术研究

李红波，周仙兰

(1.430522198412173912，重庆 400052;2.430522198308204141，重庆 400052)

1 钢结构建筑构件的背景、发展及重要意义

1.1 研究背景

中国建筑金属协会会长杜宗翰指出:二十一世纪是钢结构的世纪。我国虽然在早期铁结构方面有卓越的成就，但是由于2000多年的封建压迫，科学技术不发达，西方国家后来居上。直至十九世纪末，我国才逐渐开始采用现代化的钢结构。钢结构具有重量轻、结构断面小、承载能力高、抗震性能优越、取材对环境破坏小、造型新颖优美、施工周期短、工程质量和造价容易控制等优点，广受建筑行业的亲睐。钢结构在建筑中的应用给当今的建筑行业的发展带来了新的理念和技术革新，并且带来了新的体验和挑战。

1.2 发展

目前的社会被称为钢筋水泥城市，由此可见钢材料在建筑行业中应用的广泛。不仅国外，在我国近年来钢铁事业发展突飞猛进，建筑用钢量已经不是工程建设的主要问题。随着我国的宏观调控和相关政策的发布，钢结构建筑在我国工程建设中所占比重逐年增长。并且有关专家预言，二十一世纪是我国钢结构建筑快速发展的时期。由此可以想象将来我国的钢铁建筑总量鳞次栉比。

我国的钢铁产量和建筑用量方面已经不存在问题了，目前的主要问题是钢结构建筑的技术问题、钢结构建筑结构复杂，技术性要求高。面对其与其他建筑相比在使用、设计、施工及综合经济方面的优势，钢结构的发展前景十分可观。

1.3 重要意义

就未来的建筑行业发展模式来看，钢铁无疑占据着重要的地位，钢结构建筑引领着主流建筑构造。随着钢结构理论技术的逐年积累，建筑钢结构体系的逐步完善的改革发展，理论依据与研究应用逐步趋于完善，摒除目前我国存在的技术问题不说，钢结构建筑在未来绝对会大放异彩!所以我国应该积极研发钢结构建筑构件连接构造技术，掌握技术要点，对我国的建筑行业来说是不小机遇和挑战，也是不小的收获与发展。

2 钢结构建筑技术应用与研发

钢铁建筑的美在于其不同寻常的跨度与精美的细部:更高、更远是人类矢志不渝的追求;暴露在外的结构表达了构造与材料的逻辑、层次和重要的外观形象。

伴随着我国钢材产量的不断攀升和价格的下降，运用钢材料来做建筑构件和建筑材料越来越成为一种时尚。构件的字面意思为结构物的组成单元(如梁、柱、板、大型板材等。)在建筑界中建筑构件主要指墙、柱、梁、楼板、屋架等承重结构。钢结构连接设计的好坏直接影响钢结构的质量和经济。因为采用组合截面的钢构件需用连接将其组成部分即钢板或型钢连成一体。整个钢结构需在结点处用连接将构件拼装成整体。

2.1 焊缝连接

焊连接是当前钢结构连接的主要方式，焊接连接可以实现任意角度和方向的连接，手工电弧焊和自动埋弧焊是当前使用最为广泛的两种焊接。焊接连接技术几乎可以适用任何条件下的钢结构建筑，用钢量省，加工简便，而且连接的密封性好，整体性强，刚度大，易于采用自动化操作等。有些结点如钢管与钢管的Y形和T形连接等，除焊缝外是较难采用螺栓连接或其他连接的。

2.2 螺栓连接

钢结构连接用的螺栓有普通螺栓和高强度螺栓两种。通过螺母固定，螺栓穿插入两个或两个以上的构件，使构件连接成整体共同工作。

其中普通螺栓一般为六角头螺栓，普通螺栓的安装一般用人工扳手，不要求螺杆中必须有规定的预拉力。连接过程中常用的是粗制螺栓(C级螺栓)，粗制螺栓的抗剪连接，一般只用于一些不直接承受动力荷载的次要构建如支撑、擦条、墙梁等的连接。由于螺栓的抗拉性能较好，因而常用于一些使螺栓受拉的工地安装结点连接中。

相比来说高强度螺栓就复杂专业的多，此种螺栓必须用高强度钢制造，在安装过程中使用特制的扳手，保证螺杆中具有规定的预拉力，从而使被连接的板件接触面上有规定的预压力。它的承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料。但这种连接由于在摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制。规范规定它只能用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。

螺栓连接由于安装省时省力、所需安装设备简单、对施工工人的技能要求不及对焊工的要求高等优点，目前在钢结构连接中的应用仅次于焊缝连接。

2.3 铆钉连接

利用铆钉把两个或两个以上的零件或者部件，连接成一个整体，叫做铆接。通俗的讲铆接就是指两个厚度不大的板，通过在其部位上打洞，然后将铆钉放进去，用铆钉枪将铆钉铆死，而将两个板或物体连接在一起的方法。

2.4 利用铸钢节点构件连接

铸钢节点具有良好的加工性，利用钢材的可浇铸性，按照铸钢的模板浇铸出复杂的复杂钢节点的交汇处，根据其内部构造或者节点类型可分为铸钢节点、空心铸钢节点、半空心半实心铸钢支座。铸钢节点具有复杂多样的建筑属性，目标在一些大跨度空间管桁架钢结构开始逐步推广使用，特别是在处理复杂的交叉节点铸钢节点是得天独厚，有优势，但是，由于总碳当量高杂质，特别是，磷含量和难以控制，同时，铸态组织晶粒粗大，导致钢管焊接，焊接技术的要求很高，主要是为了降低残余应力，焊接裂纹的防止。

2.5 钢管混凝土结构连接

钢筋混凝土结构是指配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。

2.6 混凝土预制构件湿法连接

湿法连接是在预制构件制作时边缘预留钢筋(甩筋)，安装时将这些甩筋

相互绑扎或焊接，然后在构件的缝隙处灌注混凝土。其优点是结构整体性好，刚度大，连接的钢筋被混凝土包住，不易锈蚀，但需要一定的养护时间，不能马上承受作用力。

3 钢结构连接的力与形

表现力和表达力是人类艺术创造中一个永恒的主题，建筑构件作为力的承载体和传递体，也是对力的一种美学显示。目前的建筑行业在大多数实现了钢铁结构材料的同时，对于构件的设计艺术也有一定的追求。塑造力、表现力、表达力是钢结构建筑形态创作的重要手段。在利用对力的表达来进行钢结构建筑构件连接节点的形态塑造中，有三种常用的手法:一是真实表现的手法;二是夸张表现的手法;三是形态作用结构体系的应用。这些形态塑造的手法在现代建筑中都有细节的体现。

4 结束语

钢材作为一种性能优越的现代材料，在经过几个世纪的冶炼研究，从一开始的单一匮乏的简单工具，逐渐发展成现在精密多用的复杂工艺。近代来，其冶炼技术的成熟，资源储藏量大，结构和加工性能好，近二百多年以来，在建筑上得到了广泛的应用。钢结构建筑整体性好，抗震能力强，对场地条件和气候环境的适应性强;建造上采用工厂预制和现场装配相结合的方法，符合现代建筑工业化生产的要求。根据目前的行业发展来看，钢结构在三大领域的发展是我国今后要努力的方向:海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁等3个领域的发展应当引起国家有关主管部门的关注，如果受到重视和政策鼓励，完全可以实现产业倍增的目标。努力在钢结构建造方面进行突破，在国际上创造领先的钢铁结构技术，为我国的经济实力发展做出贡献。

［1］美，布洛肯布洛夫，梅里特.美国钢结构设计手册［M］.上海:同济大学出版社，2006.

［2］中华人民共和国建设部，GB50017－2003.钢结构设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［3］美国钢结构学会编.钢结构细部设计［M］.北京:中国建筑工业出版社，2001.

［4］鲁道夫·阿恩海姆.艺术与视知觉［M］.北京:中国社会科学出版社，1984.

［5］徐伟良，王凡，赵萍.我国建筑钢结构新型钢材的发展现状［J］.建筑技术开发，2003.7.