浅析钢结构的连接及其简单计算

金渝林　李帅

摘 要：随着国家经济的不断发展，我国的建筑行业也在不断的发展和建筑技术不断的进步。人民的生活居住条件从最初的木结构建筑发展到后来的砖瓦结构建筑，再到今天的混凝土结构建筑、钢筋混凝土建筑、钢结构建筑。巨大的发展与进步使得人民的生活水平不断提高。如今随着对钢结构的不断研究和认识，钢结构已经成为土木工程的主要结构形式之一，在高层建筑和超高层建筑、工业厂房、体育场馆、会展中心、火车站、城市桥梁和大跨度公路桥梁等等一系列领域得到了广泛的应用。那么钢结构的连接及其计算将显得越来越重要，下面我将浅析钢结构的连接及其简单计算。

关键词：钢结构；连接；简单计算

钢结构是采用钢板、型钢通过连接而形成的结构，具有强度高、重量轻、密闭性好、造型美观等优点。钢结构的连接是将型钢或钢板等组合成构件，并将各构件组装成整个结构的节点和关键部件。其连接的方式及其质量优劣直接影响钢结构的各种性能。设计人员必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则去进行连接设计。

钢结构的连接方法分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种，铆钉连接和螺栓连接又被称为紧固件连接。下面我将简单介绍三种连接方式以及焊缝连接和螺栓连接的简单计算。

1 焊接连接

焊缝连接作为钢结构最主要的连接方法。它具有构造简单、省工省材、制作加工方便、连接密闭性好和刚度大等优点。但也具有焊缝附近有热影响区，该处材质变脆；产生焊接残余应力和残余应变；裂缝易扩展，低温下易脆断等缺点。钢结构的常用焊接方法有电弧焊、气体保护焊、电阻焊和气焊等，其中电弧焊有根据其自动性分为手动电弧焊、自动电弧焊和半自动电弧焊三种方式。其连接的形式根据被连接件的相互位置可分为平接连接、搭接连接、T形连接和角接连接四种形式，其焊缝的形式又分为对接焊缝和角焊缝。焊缝根据施焊位置又分为平焊、立焊、横焊和仰焊，其中平焊具有操作方便，质量最好的优点。仰焊因其操作难，质量不易保证，避免采用。

对接焊缝的计算。对接焊件的焊件常做成坡口，其坡口形式与焊件厚度有关。焊透的对接焊缝的强度与所用的钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准等因素有关。

在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝，其强度计算

其中N唯轴心拉力或压力设计值；lw为焊缝的计算长度，当未采用引弧板时，取实际长度减去2t；t为对接接头较小厚度，T形接头为腹板厚度；、为对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。

在对正面角焊缝进行计算时，此时=0，得

在对侧面角焊缝，此时，得

其中为直角焊缝的计算厚度，=0.7；为焊缝的计算长度，为考虑起灭弧缺陷，按各条焊缝的实际长度减去2计算；为正面焊缝的强度增大系数，取为1.22。

2 螺栓连接

螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。普通螺栓连接是采用A、B、C三级的普通螺栓进行连接，其中A、B级属于精制螺栓具有较高的精度，受剪性能好，但制作和安装复杂，价格高，已很少使用。C级螺栓表面粗糙，受剪切时将会产生较大的剪切滑移，但安装方便，能有效地传递拉力，可用于受拉构件和次要结构的临时固定。 高强螺栓是采用高强度的螺栓进行连接，其性能等级可分为8.8S和10.9S级两类，其根据外形可分为大六角头型和扭剪型。其中以部件的接触面传递剪力时，称为高强度螺栓摩擦型连接，而允许接触面滑移，依靠螺栓受剪和孔壁承压来传递剪力时，称为高强度螺栓承压型连接。高强度螺栓的使用需要螺栓、螺母和垫圈配套。承压型连接的承载力一般高于摩擦型连接，但整体性、刚度都较差，剪切变形大，强度储备相对较低，不用于承受动力荷载的结构中。

螺栓在构件上的排列应简单划一、力求紧凑，通常采用并列和错列两种形式。普通螺栓连接按螺栓传力方式可分为受剪螺栓连接、受拉螺栓连接和拉剪螺栓连接三种。其中受剪螺栓连接是依靠栓杆受剪和孔壁承压传力，受拉螺栓连接是沿杆轴方向受拉传力，拉剪螺栓连接则是同时兼有两种传力方式。而高强度螺栓的预拉力是通过拧紧螺帽的形式来实现的。

3 铆钉连接

铆钉连接的制造有热铆和冷铆两种方法。其中热铆是把加热到900～1000摄氏度的钉坯插入构件的钉孔中，用铆钉枪或压铆机铆合而成。冷铆是在常温下铆合而成。通常在建筑钢结构中采用热铆的方式进行连接。铆钉的采用一般具有良好的塑性，其连接的质量和受力性能与钉孔的制造方法有着很大的关系，一类孔是用钻模钻成，孔的对准精度高，内壁光滑，孔的轴线垂直于被连接板件的接触面，质量好；二类孔是冲成，制造简单，但质量较差。影刺重要构件一般采用一类孔。

铆钉连接的钢结构具有塑性和韧性好的优点，质量易于检查，动力工作性能好，可靠度高。但由于其构造复杂，制孔和打铆费工且费用较高，钉孔削弱截面。所以在一般建筑钢结构中很少使用，在一些动力荷载的结构中仍有使用。

钢结构的应用和发展将土木工程行业推入了又一个崭新的高度。人类利用钢结构克服一个又一个建筑上的难题，完成一个又一个精彩的作品。然而对于钢结构的研究仍需要不断进行，要不断深入研究，不断地了解并且合理地利用钢结构。

现在，我们要以国家规范为准则合理地设计钢结构，应用钢结构。在进行钢结构设计时要选用正确合理的连接方法，合理分析受力特点，进行专业性的计算，以满足规范要求，使得钢结构的可靠性得到保障。另外，钢结构的质量保证尤为重要。在进行钢结构施工时，必须严格执行规范，提高工作人员的专业水平，让钢结构的应用更加广泛。

参考文献

[1]《钢结构设计原理》 赵顺波 郑州大学出版社 2013年6月第2版