钢结构节点连接综述
摘要：钢结构是土木工程建筑结构中十分优良的一种结构，其主要特点是强度大，整体性好，抗震性能好，施工方便。同时在钢结构中，构件与构件的连接方式是影响钢结构整体力学性能的十分重要的一环。
关键词：连接方式;优缺点;力学性能
0 前言
社会建筑行业前景具有无限潜能，现有的钢结构连接节点已经不能满足工程的实际使用需要，因此，相关工作人员要不断总结施工经验，明确钢结构连接节点的特点，为日后的工作提供参考。本文主要介绍钢结构连接的三种主要方式，从这常见的三种钢结构连接方式的主要类型、优缺点、力学性能三方面进行简单的论述。
1 焊缝连接
1.1 焊缝连接类型：
焊缝连接分为对接焊缝、搭接焊缝、T形连接焊缝和角焊缝。
1.2 焊缝连接优缺点：
焊缝连接是目前钢结构连接中最为重要的一种连接方法，其适用范围广，基本上所有钢结构构件组合都可采用焊缝连接。其优点：构造简单，各种形式构件可直接相连;不削弱截面，而且用料经济，利用率高;制作加工方便，生产效率高，其操作过程可实现自动化生产;连接的密闭性好，结构刚度大。但焊接连接也有其连接缺陷：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织因化学元素含量变化而发生改变，局部材质变脆;[1]焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低;焊缝节点位置易出现裂纹缺陷，局部裂纹的产生会形成蔓延趋势，扩展到整体;低温冷脆问题较为突出。
1.3 焊缝连接力学特性：
焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，焊接时，焊件上产生不均匀温度场，出现冷塑和热塑区，各纤维自由变形受到约束，冷却后，焊件将产生焊接残余应力和焊接残余变形。
对在常温工作具有一定塑性的钢材，焊接残余应力不影响结构的静力强度，但会增大结构变形，降低构件的刚度，对直接承受动力荷载构件的疲劳强度有明显不利影响，此外，焊接残余应力通常是导致结构产生低温冷脆的原因，在设计时，降低或消除焊接残余应力应被予以重视。焊接残余变形是一种不可恢复的变形，通常是几种变形的组合，会改变构件受力状况，对强度和稳定承载力有不利影响。
2 螺栓连接
2.1 螺栓连接类型：
螺栓连接分为普通螺栓和高强度螺栓两种，按设计和受力要求的不同，高强度螺栓可分为承压型和摩擦型两种，其中摩擦型高强度螺栓连接是目前广泛采用的基本连接形式。
2.2 螺栓连接优缺点：
螺栓连接具有可拆卸、重复使用的特点，属于紧固件连接。其应用范围比较广，在建筑、铁道、车辆等工业工程中，螺栓连接的使用率都较高。其优点：可在靠近构件边缘处连接，解决了在钢结构连接中很多地方焊接无法实现的问题;施工简便，螺栓连接不需要进行预热处理，可直接用扳手将其拧上，减损钢材;[2]螺栓连接装拆方便，利于检修，适用于需要装卸结构的连接和临时性连接，可增加预紧力防止松动，不会引起构件连接处材料成分变化，利用率较高。但其也有一部分连接劣势：结构受振动作用荷载下增加构件重量，在螺栓连接的缝隙处易发生腐蚀，造成连接失效;螺栓连接时，需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量;制孔精度差，螺栓直径和孔径的精度质量难以达到要求，易发生冲孔不均、冲出斜面的现象。
2.3 螺栓连接力学特性：
普通螺栓连接按受力情况可分为三类：受剪螺栓剪接、受拉螺栓剪接、抗剪螺栓剪接，其中，受剪连接是最常见的螺栓连接形式，在其承受剪力时会经历四个阶段，摩擦力传力弹性阶段、滑移阶段、栓杆直接传力的弹性阶段、弹塑性阶段。抗剪螺栓连接达到极限承载力时，有五种破坏形式：栓杆剪断、板件挤压破坏、构件拉断破坏、构件端部冲剪破坏、栓杆受弯破坏。
普通螺栓連接构件时，螺栓的数量，螺栓群的排列有一定的要求。一般情况下，螺栓数不能少于1个，防止1个螺栓损坏导致整个接头破坏的情况发生。在施工过程中，一个节点处可使用2个以上的螺栓。[3]
对于连接构件的整体性和刚度，高强度螺栓连接都优于普通螺栓连接，其受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高，被广泛应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中。摩擦型高强度螺栓连接具有剪切变形小、弹性性能好的特点，适用于承受动力荷载的结构;承压型高强度螺栓连接的承载力高于摩擦型高强度螺栓连接，连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构中。
3 铆钉连接
3.1 铆钉连接类型：
钢结构连接除螺栓连接的另一种紧固件是铆钉连接，铆接按用途分为紧固铆接、紧密铆接、固密铆接;按铆接方法分为手铆法、锤铆法、压铆法等;按铆钉加热不加热分为冷铆和热铆;按钉、孔配合铆钉分为干涉配合铆接和非干涉配合铆接;按铆接处开敞性分为双面铆接和单面铆接。
3.2 铆钉连接优缺点：
铆接是将零件采用铆钉连成不可拆卸的结构形式，同焊接比，其优点：传力可靠，连接构件强度稳定可靠，构件连接部位的塑形和冲击韧性好，不会出现应力松弛现象，工艺也较为简单。同螺栓连接比，其在受荷载作用下不会出现松动，减小检查和排除故障时的工作量;重复利用率较高，对零件基本组织和外形不会造成损害，能适应较复杂的结构材料之间的连接。其连接缺点是：铆接孔存在降低基本性能的连续性和结构的强度，增加变形量;手工铆接质量、生产率较低，不能节省钢材，制造费时费工。
3.3 铆钉连接力学特性：
铆钉连接是钢结构的连接件，在受外力作用时也是受力件，在其受到垂直于杆轴方向的拉力和压力作用时，主要承受剪切力，铆接一般不适于承受拉力，因为其抗剪强度比抗拉强度高，此外，铆钉还受弯曲力作用。
目前焊接和高强度螺栓连接已经发展成为钢结构主要连接形式，铆接的应用逐渐减少，只有在焊接技术受限或金属构件承受严重冲击或剧烈振动载荷时，才会使用铆接。
4 结语
现阶段，焊缝连接和螺栓连接是钢结构连接的最主要的两种方式，相关工作人员需要不断完善对钢结构连接方式的认识与理解，形成一套完整的理论体系，总结现场施工经验，掌握结合几大钢结构连接方式的优劣特点，努力开发研究新的连接方式。
参考文献
[1]顾锋，郭婷婷，郭雪妞，戴涛，濮黎明.钢结构焊缝连接技术的应用和发展[J].江苏建材，2019（01）：54-56.
[2]张军，苗启香.关于钢结构连接方式优劣的探讨[J].江西建材，2016（17）：14，21.
[3]霍建梅.对钢结构连接节点的探讨[J].科技与创新，2016，（6）：98-99.DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.098.