淺析鋼結構的連接及其簡單計算

金渝林　李帥

摘 要：隨著國家經濟的不斷發展，我國的建筑行業也在不斷的發展和建筑技術不斷的進步。人民的生活居住條件從最初的木結構建筑發展到后來的磚瓦結構建筑，再到今天的混凝土結構建筑、鋼筋混凝土建筑、鋼結構建筑。巨大的發展與進步使得人民的生活水平不斷提高。如今隨著對鋼結構的不斷研究和認識，鋼結構已經成為土木工程的主要結構形式之一，在高層建筑和超高層建筑、工業廠房、體育場館、會展中心、火車站、城市橋梁和大跨度公路橋梁等等一系列領域得到了廣泛的應用。那么鋼結構的連接及其計算將顯得越來越重要，下面我將淺析鋼結構的連接及其簡單計算。

關鍵詞：鋼結構；連接；簡單計算

鋼結構是采用鋼板、型鋼通過連接而形成的結構，具有強度高、重量輕、密閉性好、造型美觀等優點。鋼結構的連接是將型鋼或鋼板等組合成構件，并將各構件組裝成整個結構的節點和關鍵部件。其連接的方式及其質量優劣直接影響鋼結構的各種性能。設計人員必須遵循安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便和節約鋼材的原則去進行連接設計。

鋼結構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算。

1 焊接連接

焊縫連接作為鋼結構最主要的連接方法。它具有構造簡單、省工省材、制作加工方便、連接密閉性好和剛度大等優點。但也具有焊縫附近有熱影響區，該處材質變脆；產生焊接殘余應力和殘余應變；裂縫易擴展，低溫下易脆斷等缺點。鋼結構的常用焊接方法有電弧焊、氣體保護焊、電阻焊和氣焊等，其中電弧焊有根據其自動性分為手動電弧焊、自動電弧焊和半自動電弧焊三種方式。其連接的形式根據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接焊縫和角焊縫。焊縫根據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，質量最好的優點。仰焊因其操作難，質量不易保證，避免采用。

對接焊縫的計算。對接焊件的焊件常做成坡口，其坡口形式與焊件厚度有關。焊透的對接焊縫的強度與所用的鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質量的檢驗標準等因素有關。

在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫，其強度計算

其中N唯軸心拉力或壓力設計值；lw為焊縫的計算長度，當未采用引弧板時，取實際長度減去2t；t為對接接頭較小厚度，T形接頭為腹板厚度；、為對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。

在對正面角焊縫進行計算時，此時=0，得

在對側面角焊縫，此時，得

其中為直角焊縫的計算厚度，=0.7；為焊縫的計算長度，為考慮起滅弧缺陷，按各條焊縫的實際長度減去2計算；為正面焊縫的強度增大系數，取為1.22。

2 螺栓連接

螺栓連接分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種。普通螺栓連接是采用A、B、C三級的普通螺栓進行連接，其中A、B級屬于精制螺栓具有較高的精度，受剪性能好，但制作和安裝復雜，價格高，已很少使用。C級螺栓表面粗糙，受剪切時將會產生較大的剪切滑移，但安裝方便，能有效地傳遞拉力，可用于受拉構件和次要結構的臨時固定。 高強螺栓是采用高強度的螺栓進行連接，其性能等級可分為8.8S和10.9S級兩類，其根據外形可分為大六角頭型和扭剪型。其中以部件的接觸面傳遞剪力時，稱為高強度螺栓摩擦型連接，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，稱為高強度螺栓承壓型連接。高強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，強度儲備相對較低，不用于承受動力荷載的結構中。

螺栓在構件上的排列應簡單劃一、力求緊湊，通常采用并列和錯列兩種形式。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兼有兩種傳力方式。而高強度螺栓的預拉力是通過擰緊螺帽的形式來實現的。

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件的釘孔中，用鉚釘槍或壓鉚機鉚合而成。冷鉚是在常溫下鉚合而成。通常在建筑鋼結構中采用熱鉚的方式進行連接。鉚釘的采用一般具有良好的塑性，其連接的質量和受力性能與釘孔的制造方法有著很大的關系，一類孔是用鉆模鉆成，孔的對準精度高，內壁光滑，孔的軸線垂直于被連接板件的接觸面，質量好；二類孔是沖成，制造簡單，但質量較差。影刺重要構件一般采用一類孔。

鉚釘連接的鋼結構具有塑性和韌性好的優點，質量易于檢查，動力工作性能好，可靠度高。但由于其構造復雜，制孔和打鉚費工且費用較高，釘孔削弱截面。所以在一般建筑鋼結構中很少使用，在一些動力荷載的結構中仍有使用。

鋼結構的應用和發展將土木工程行業推入了又一個嶄新的高度。人類利用鋼結構克服一個又一個建筑上的難題，完成一個又一個精彩的作品。然而對于鋼結構的研究仍需要不斷進行，要不斷深入研究，不斷地了解并且合理地利用鋼結構。

現在，我們要以國家規范為準則合理地設計鋼結構，應用鋼結構。在進行鋼結構設計時要選用正確合理的連接方法，合理分析受力特點，進行專業性的計算，以滿足規范要求，使得鋼結構的可靠性得到保障。另外，鋼結構的質量保證尤為重要。在進行鋼結構施工時，必須嚴格執行規范，提高工作人員的專業水平，讓鋼結構的應用更加廣泛。

參考文獻

[1]《鋼結構設計原理》 趙順波 鄭州大學出版社 2013年6月第2版