钢结构设计原理

钢结构常用连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接及铆接。焊接连接构造简单、刚度大、密闭性好，工厂与工地均可采用；螺栓连接装拆方便、传力明确，适合工地拼装与需拆换的结构；铆接现已很少采用。

焊接连接对材料可焊性要求高，焊接残余应力与变形不可忽视；普通螺栓靠栓杆承压与抗剪传力，孔壁局部承压明显；高强度螺栓摩擦型靠接触面摩擦力传力，承压型则类似普通螺栓但强度更高。

连接设计须同时满足强度、刚度、构造与施工可行性。计算简图中节点常简化为铰接或刚接，实际连接介于两者之间，应按连接构造与刚度假定一致选用计算模型。

《钢结构设计规范》$\text{GB}\,50017\text{-}2003$对各类连接的强度设计值、构造要求与计算方法作了统一规定，本教材连接计算均以此为依据。

按焊缝沿受力方向的位置，可分为纵向焊缝与横向焊缝；按构造可分为对接焊缝与角焊缝。对接焊缝传力直接、应力集中较小；角焊缝构造灵活，应用最广。

角焊缝按受力方向可分为侧面角焊缝（剪力平行于焊缝轴线）与正面角焊缝（剪力垂直于焊缝轴线）。直角角焊缝计算厚度$h_e=0.7h_f$，其中$h_f$为焊脚尺寸。

对接焊缝按坡口形式有 I、V、U、X 等；按焊透程度分焊透与部分焊透。重要受拉对接焊缝宜焊透并采用引弧板，以保证焊缝有效长度与质量。

焊缝质量等级分一、二、三级，由结构重要性、应力状态与工作条件确定。一级焊缝要求最高，一般用于直接承受动力荷载的重要对接焊缝。

角焊缝最小焊脚尺寸与较厚板厚度有关，最大焊脚尺寸不宜超过较薄板厚度（钢管壁等另有规定）。焊缝长度过短则应力集中严重，过长则侧面角焊缝应力分布不均匀。

常见焊缝缺陷有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边、焊瘤等。裂纹危害最大，一般不允许存在；气孔、夹渣等按等级控制数量与尺寸。