鋼結(jié)構(gòu)制作安裝時(shí)最常用的三種連接方式:焊接連接,螺栓連接,鉚釘連接。
一、焊接連接(一)焊接連接的概念及特點(diǎn)
焊接連接是通過電弧產(chǎn)生熱量,使焊條和焊件局部熔化,經(jīng)冷卻凝結(jié)成焊縫,從而將件連接成一體。
焊接連接具有如下特點(diǎn):
(1)優(yōu)點(diǎn):任何形式的構(gòu)件一般都可直接相連,不會(huì)削弱構(gòu)件截面,且用料經(jīng)濟(jì),構(gòu)造簡單,加工方便,連接剛度大,密封性能好,可采用全自動(dòng)或半自動(dòng)作業(yè),提高生產(chǎn)效率。
(2)缺點(diǎn):焊縫附近的鋼材,在高溫作用下形成熱影響區(qū),使其金相組織和力學(xué)性都發(fā)生變化,導(dǎo)致材質(zhì)局部變脆;焊接過程中鋼材由于受到不均勻的加溫和冷卻,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊
接殘余應(yīng)力和殘余變形,也使鋼材的承載力、剛度和使用性能受到影響。
(二)焊接連接的方法
焊接連接有氣焊、接觸焊和電弧焊等方法。在電弧焊中又分為手工焊、自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊三種。目前,鋼結(jié)構(gòu)中較常用的焊接方法是手工電弧焊。
1.手工電弧焊
手工電弧焊是指以手工操作的方法,利用焊接電弧產(chǎn)生的熱量使焊條和焊件熔化,并凝固成牢固接頭的工藝過程。
手工電弧焊是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的焊接方法。它在建筑鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛使用,可在室內(nèi)、室外及高空中平、橫、立、仰的位置進(jìn)行施焊。它的焊接設(shè)備簡單,使用靈活、方便;不
足之處是生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、對(duì)焊工的操作技能要求較高。
2.自動(dòng)(半自動(dòng))電弧焊
自動(dòng)電弧焊是利用小車完成施焊過程的焊接方法。將自動(dòng)電弧焊的設(shè)備裝在小車上,使小車按規(guī)定速度沿軌道移動(dòng)。通電引弧后,焊絲附件的構(gòu)件熔化,焊渣浮于熔化的金屬表面,將焊劑埋蓋,保護(hù)熔化后的金屬。若焊機(jī)的移動(dòng)是通過人工操作實(shí)現(xiàn)的,則稱為半自動(dòng)電弧焊。自動(dòng)(半自動(dòng)焊)電弧焊的焊接質(zhì)量明顯比手工電弧焊要高,特別適用于焊縫較長的直線焊縫。
3.氣體保護(hù)焊
氣體保護(hù)焊是用噴槍噴出二氧化碳?xì)怏w或其他惰性氣體作為電弧的保護(hù)介質(zhì),使熔化金屬與空氣隔絕,以保持焊接過程穩(wěn)定。由于焊接時(shí)沒有焊劑產(chǎn)生的熔渣,故便于觀察焊縫的
成型過程,但操作時(shí)須在室內(nèi)避風(fēng)處,在工地則須搭設(shè)防風(fēng)棚。
氣體保護(hù)焊電弧加熱集中、焊接速度快、熔深大,故焊縫強(qiáng)度比手工焊高,且塑性和抗腐性好,適合厚鋼板或特厚鋼板(t>100mm)的焊接。
二、螺栓連接
(一)螺栓連接的分類與特點(diǎn)
螺栓連接分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。
螺栓連接具有如下特點(diǎn):
(1)優(yōu)點(diǎn):螺栓連接施工工藝簡單,安裝方便,適用于工地安裝連接,能更好地保證工程進(jìn)度和質(zhì)量。
(2)缺點(diǎn):螺栓連接因開孔對(duì)構(gòu)件截面會(huì)產(chǎn)生一定的削弱,且被連接的構(gòu)件需要相互搭接或另加拼接板、角鋼等連接件,囚而相對(duì)耗材較多,構(gòu)造較繁。
(二)螺栓連接的方法
1.普通螺栓連接
普通螺栓連接一般有粗制螺栓和精制螺栓兩種。粗制螺栓由圓鋼熱壓而成,表面粗糙。螺桿與孔之間有空隙,受剪能力較差,一般用于安裝連接中;精制螺栓在車床上加工而成,
螺桿直徑基本與孔徑相同,抗剪能力較好,但制造過程比較費(fèi)工,成本較高,一般很少采用。
粗制螺栓與精制螺栓不僅螺桿不同,孔壁也不同,螺栓孔壁按質(zhì)量可分為一類孔與二類孔,粗制螺栓用二類孔,精制螺栓用一類孔。
2.高強(qiáng)度螺栓連接
高強(qiáng)度螺栓連接是一種新的鋼結(jié)構(gòu)連接形式,它具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞以及在動(dòng)力荷載作用下不致松動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),是很有發(fā)展前途的連接方法。在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)
建筑的主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中被廣泛采用。
三、鉚釘連接
鉚釘是由頂鍛性能好的鉚釘鋼制成。
進(jìn)行鉚釘連接時(shí),先在被連接的構(gòu)件上制成比釘徑大1.0~1.5mm的孔,然后將一端有半圓釘頭的鉚釘加熱,直到鉚釘呈櫻桃紅色時(shí)將其塞人孔內(nèi),再用鉚釘槍或鉚釘機(jī)進(jìn)行鉚合,
使鉚釘填滿釘孔,并打成另一鉚釘頭。鉚釘在鉚合后冷卻收縮,對(duì)被連接的板束產(chǎn)生夾緊力,這有利于傳力。
鉚釘連接的韌性和塑性都比較好。但鉚釘連接比較費(fèi)工,且耗材較多,目前只用于承受較大動(dòng)力荷載的大跨度鋼結(jié)構(gòu)。在工廠幾乎被焊接代替,在工地幾乎被高強(qiáng)度螺栓連接所代替。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法主要有焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。目前,焊接連接被廣泛應(yīng)用,鉚釘連接已基本不用。