在19~20世紀(jì)，很多重要的鋼結(jié)構(gòu)都采用鉚接的方式連接（如埃菲爾鐵塔）。20世紀(jì)末期開始，大量結(jié)構(gòu)開始采用焊接的方式連接，但是一些需要輕量化同時又對強度有較高要求的結(jié)構(gòu)，例如鋼結(jié)構(gòu)橋梁則采用了螺栓連接的方式。

　　鉚接和螺栓連接的具體區(qū)別在哪里，又為什么橋梁采用螺栓連接而不是焊接？本期和大家一起分享關(guān)于構(gòu)件連接形式的知識點。

　　鋼結(jié)構(gòu)的連接——鋼結(jié)構(gòu)是一種由預(yù)制材料（鋼材）制作，通過工廠加工成構(gòu)件，再經(jīng)工地現(xiàn)場拼裝而形成的結(jié)構(gòu)，因此構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接節(jié)點是形成鋼結(jié)構(gòu)并保證結(jié)構(gòu)正常工作的重要組成部分。常用的鋼結(jié)構(gòu)連接有焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接。

　　設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)連接的基本原則

　　合理設(shè)計連接，保證節(jié)點具有足夠的承載能力和適當(dāng)?shù)墓?jié)點剛度，以實現(xiàn)在節(jié)點處傳遞內(nèi)力。具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)荷載設(shè)計值所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)力響應(yīng)進(jìn)行連接節(jié)點的計算。

　　正確計算節(jié)點所承受（或傳遞）的內(nèi)力是保證節(jié)點安全傳力的前提，而根據(jù)節(jié)點連接的傳力機(jī)理選擇適當(dāng)連接方式以及連接件的布置則取決于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所承受的荷載特征、連接處的構(gòu)件截面形狀、構(gòu)件尺寸、連接區(qū)的尺度、節(jié)點剛度要求、不同連接方式的構(gòu)造要求、施工的可能性等諸多因素。

　　鋼結(jié)構(gòu)的基本連接方式及其特點

　　焊接連接（冶金式）：使金屬高溫融化后形成整體。

　　焊接是通過加熱或加壓或兩者兼用，還可以選用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。

　　焊接技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。焊接連接是鋼結(jié)構(gòu)工程中一種重要的連接方式，在以焊接連接作為主要連接方式的鋼結(jié)構(gòu)工程中，焊接工時約占鋼結(jié)構(gòu)主體建造工時的30%-40%，焊接成本占鋼結(jié)構(gòu)建造成本的20%-40%。因此焊接質(zhì)量是評價鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要指標(biāo)，而鋼結(jié)構(gòu)工程中采用何種焊接方法、焊接工藝，具有十分重要的意義。

　　焊接連接優(yōu)點是任何形狀的構(gòu)件可直接連接，無需輔助零配件。加工方便，不需打孔鉆眼，不削弱截面?？勺詣踊僮鬟B接的密閉性好，剛度大，整體性好。缺點是材質(zhì)易變脆產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余變形、焊接缺陷。對鋼結(jié)構(gòu)疲勞、穩(wěn)定有不利影響較多地依賴焊工的技能水平，質(zhì)量檢驗要求較高時檢驗工作量較大。

　　螺栓連接（機(jī)械式）：將兩個以上的構(gòu)件用螺栓連接成為一體。

　　螺栓連接是構(gòu)件預(yù)裝和結(jié)構(gòu)安裝中最簡便的連接方式。螺栓連接分普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種。

　　20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了高強度螺栓連接方法。比較早期的是英國水晶宮體育館的建成。高強度螺栓用中碳鋼或中碳合金鋼制成，其強度比普通螺栓高2～3倍。高強度螺栓連接具有施工方便、安全可靠等優(yōu)點。60年代以后在一些冶金工廠的鋼結(jié)構(gòu)制造安裝中開始應(yīng)用。目前，鋼結(jié)構(gòu)大六角高強度螺栓已經(jīng)形成了從M12～M30的完整體系。

　　螺栓連接優(yōu)點是施工簡單，裝拆方便，對安裝工的要求高。摩擦型高強度螺栓連接動力性能好，耐疲勞，易阻止裂紋擴(kuò)展。缺點是費料、開孔截面削弱，螺栓孔加工精度要求高。

　　鉚釘連接（機(jī)械式）：是利用軸向力將零件鉚釘孔內(nèi)釘桿墩粗并形成釘頭，使多個零件相連接的方法。

　　土木工程領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)一般比較粗大，用的鉚釘和我們平時看到的使用氣槍可以直接成型的冷鉚鉚釘不太一樣，它是要先加熱然后再用鉚槍把直端打成鉚頭。

　　這個過程中實際上鉚釘經(jīng)受了『熱處理』和『鍛造』兩個工藝，今天的現(xiàn)代化工業(yè)條件下，熱處理和鍛造大部分都是在工廠內(nèi)完成的，熱處理的起始溫度、升溫降溫速度都需要控制，鍛造也是用高精度模具完成，現(xiàn)場加工環(huán)境下，顯然兩者都無法很好的【低成本】控制。

　　對于大部分土木工程的現(xiàn)場安裝來說，鉚釘成型之后是在室外自然環(huán)境下降溫，這一過程實際上是『退火』，退火使得鋼材強度降低延性上升，然而不同于在電爐里面加熱拿著溫度計去量再靠自控裝置控溫的工廠化熱處理，工程師并不喜歡這樣在野外自然發(fā)生的不受控退火，鉚釘這樣放在構(gòu)件里面自然退火，不能準(zhǔn)確知道強度會降低多少，會有多少殘余應(yīng)力，甚至如果遇到了一些意外比如雨水、大風(fēng)甚至?xí)砼c『退火』相反的『淬火』。

　　這種熱鉚鉚釘最終性能的離散性大，為了保證工程整體可靠度，并不會完全利用鉚釘強度，這樣會增加鉚釘需要的數(shù)量，帶來浪費和設(shè)計上的繁雜。加上施工比較麻煩，每個鉚釘用之前都還要加熱，現(xiàn)在土木領(lǐng)域這種熱鉚鉚釘用的并不多了。