來源：焊割在線

在19~20世紀(jì)，很多重要的鋼結(jié)構(gòu)都采用鉚接的方式，例如埃菲爾鐵塔，和汽車骨架。20末期開始，大量結(jié)構(gòu)開始采用焊接的方式，例如汽車骨架，但是一些需要輕量化同時(shí)又對強(qiáng)度有要求的結(jié)構(gòu)，例如飛機(jī)機(jī)身、鋼結(jié)構(gòu)橋梁等，則采用了螺絲連接的技術(shù)。鉚接和螺絲連接的具體區(qū)別在哪里，又為什么橋梁采用螺絲連接而不是焊接呢？

下面從不同角度來看這三種連接方式的特點(diǎn)：

1、 承受力。鉚接的承剪力較好而承拉力能力較差。鏍接的受拉受剪能力都不錯(cuò)。焊接也是受拉受剪都可以，但怕撕裂。

2、 可拆卸。鏍接是可拆卸連接，而鉚接和焊接都不是。

3、 質(zhì)量保證。鏍接>鉚接>焊接，焊接是最不容易進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的，因此民航飛機(jī)用焊接較少。

4、 改變零件材料性能。焊接影響最大，殘余應(yīng)力變形問題較嚴(yán)重，對于橋梁和汽車來說還可以承受，但對氣動外形要求高的飛機(jī)表面則不理想。

5、 成本。螺紋連接高于鉚接高于焊接。

6、 增加多余重量。螺紋鏈接高于鉚接高于焊接。

7、 異種材料連接。例如鋁和鈦、復(fù)材和鈦、不同系列的鋁合金，焊接是不太行的，飛機(jī)上常見不同材料連接，所以嚴(yán)重影響焊接的應(yīng)用范圍。

從上面比較，可以知道為什么汽車和橋梁更多用焊接和螺紋鏈接，客機(jī)更多用鉚接和螺紋連接了。

每一種連接技術(shù)都在進(jìn)步，也衍生出不同的類型，比如鉚接，有單面抽鉚，自沖鉚接等。

鉚接

自沖鉚接現(xiàn)在汽車行業(yè)開始應(yīng)用較多，一臺設(shè)備都是天價(jià)。單面抽鉚主要用于結(jié)構(gòu)不開敞的情況，包裝行業(yè)用的很多，只是低端而已，飛機(jī)上有很多比較高級的抽鉚，還很難國產(chǎn)化。

比如焊接，激光焊和攪拌摩檫焊接都是比較新的技術(shù)。激光焊主要是熱影響區(qū)小，變形小。攪拌摩檫焊的機(jī)理實(shí)際沒研究很清楚，半熔化狀態(tài)和其他焊接不太一樣。飛機(jī)上也開始用這些新技術(shù)。所以以前認(rèn)為汽車用焊接、飛機(jī)用鉚接的觀點(diǎn)實(shí)際已經(jīng)不確切了。

如果不考慮制造裝配的復(fù)雜度，單論連接方式力學(xué)性能本身，對于土木領(lǐng)域做現(xiàn)場施工，一般來說是更傾向于用螺栓連接和焊接的，主要原因就是可靠性與成本問題。

螺栓的可靠性是最好的，特別是高強(qiáng)螺栓摩擦型連接，對于工程來說，總是希望使用的技術(shù)越可控越好，離散性越小越好的，這樣才有利于實(shí)現(xiàn)“更低的成本更高的可靠度”，在這樣的工程要求面前，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接就是目前很理想的一種方式。

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(shí)看到的使用氣槍可以直接成型的冷鉚鉚釘不太一樣，需要先加熱后再用鉚槍把直端打成鉚頭。

加熱->安裝->鍛打成型。這個(gè)過程中實(shí)際上鉚釘經(jīng)受了“熱處理”和“鍛造”兩個(gè)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冶金、機(jī)械加工廠內(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進(jìn)行成本控制。

對于大部分土木工程的現(xiàn)場安裝來說，鉚釘成型之后在室外自然環(huán)境下降溫，這一過程實(shí)際上是“退火”，退火使得鋼材強(qiáng)度降低而延展性上升，然而不同于在電爐里面加熱拿著溫度計(jì)測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(qiáng)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(qiáng)度，這樣會增加鉚釘需要的數(shù)量，帶來浪費(fèi)和設(shè)計(jì)上的繁雜。加上施工比較繁瑣，每個(gè)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。

焊接

焊接是比較萬能的方式。曾經(jīng)以為焊接是件很簡單的事情，然而等到上過鋼結(jié)構(gòu)的課，看過一點(diǎn)資料，就發(fā)現(xiàn)事實(shí)并不是。焊接這個(gè)過程牽涉到很多東西，是一個(gè)非常龐大復(fù)雜的事情，整個(gè)過程是各種理化反應(yīng)的大集合。

焊接可以是一個(gè)專門的專業(yè)，而且不是高職、?？萍夹g(shù)學(xué)校的焊接，是正兒八經(jīng)研究型大學(xué)的專業(yè)，國內(nèi)比較有名的就是哈工大的焊接技術(shù)專業(yè)了。

很多軟件比如MARC、NASTRAN都開發(fā)了針對焊接的模塊用于模擬焊接過程。即使是土木工程領(lǐng)域內(nèi)部，也仍然有大量的學(xué)者在研究焊接對結(jié)構(gòu)的影響，足見焊接的復(fù)雜程度。

焊接會讓連接區(qū)域的材料融化，連接區(qū)域附近材料也會經(jīng)受高溫，所以土木工程的現(xiàn)場施工條件下，由于溫度比鉚釘更高達(dá)到熔化程度，冷卻再結(jié)晶導(dǎo)致的殘余應(yīng)力甚至可以達(dá)到材料屈服強(qiáng)度。

對周邊區(qū)域產(chǎn)生的熱處理效應(yīng)不可控，周圍材料強(qiáng)度和韌性都發(fā)生變化。同時(shí)焊接過程不只是物理變化，還會和周圍氣體、焊藥發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一些殘?jiān)?span>

現(xiàn)場焊接一般是人工焊接，人總是難免手殘，手殘一下就會留下咬邊、虛焊還有焊瘤等等一堆缺陷。零零總總各種毛病，這樣對結(jié)構(gòu)剛度、疲勞性能都有影響。

同時(shí)，并不是所有材料都能很容易的焊接，也就是可焊性，特別是現(xiàn)場施工環(huán)境下。鋁這樣的金屬就不說了，工廠里面要求都很高，現(xiàn)場更難。

土木用的最多的是鋼材，鋼材可焊性也有很大差異，高強(qiáng)鋼材、合金鋼一般可焊性都不太好?？珊感圆钤虮容^多，不同材料不同，鋁因?yàn)檠趸锶埸c(diǎn)太高，冷卻太快以及和焊接中的反應(yīng)，鋼材一般是各種合金成分（碳、其他金屬等）在焊接中的反應(yīng)所致。

螺栓

相比鉚釘和焊接，螺栓連接在現(xiàn)場施工環(huán)境下受控程度就高得多了，沒有加熱過程，不存在不受控?zé)崽幚淼膯栴}。構(gòu)件和螺栓都是工廠環(huán)境生產(chǎn)，產(chǎn)品一致性相當(dāng)好，現(xiàn)場只要擰就可以了。

承壓型連接和鉚釘類似但是螺栓強(qiáng)度和品質(zhì)穩(wěn)定性好于鉚釘。摩擦型連接則不太一樣，現(xiàn)場施工還有一個(gè)有點(diǎn)棘手的問題——摩擦力控制。摩擦力受接觸面壓力和表面粗糙度影響，但是現(xiàn)在剪扭螺栓、力矩扳手和表面處理工藝已經(jīng)可以解決這個(gè)問題。

剪扭螺栓一端是類似鉚釘?shù)膱A頭，沒有棱角，擰螺栓是通過另一端的花鍵（或稱梅花頭），花鍵和螺栓之間有一個(gè)收縮的細(xì)頸，當(dāng)構(gòu)件和螺栓之間摩擦力產(chǎn)生的力矩達(dá)到頸部的抗扭極限，花鍵就被扭掉了。力矩扳手可以調(diào)節(jié)最大輸出力矩，達(dá)到之后就會打滑，用來擰大六角螺栓可以達(dá)到和剪扭螺栓類似的效果。

不會因?yàn)榻裉炖贤醺忻傲藬Q不上勁，也不會因?yàn)槔贤踅裉焱砩弦ジ舯谔d奮擰過頭（螺栓擰太緊會壞）。表面處理可以在工廠內(nèi)進(jìn)行，噴砂之后現(xiàn)場打磨或者噴砂之后涂防銹漆就可以了，這樣處理之后摩擦系數(shù)還是相當(dāng)穩(wěn)定。

使用摩擦型連接，構(gòu)件之間傳力是通過摩擦力，所以連接性能基本等同于構(gòu)件本身，這是最符合設(shè)計(jì)理念的，強(qiáng)度剛度、疲勞性能都有保障。

你以為我要說螺栓連接萬歲嘛，NO！

但凡現(xiàn)場裝過鋼結(jié)構(gòu)的人，都知道螺栓連接安裝是多么蛋疼。螺栓孔因?yàn)楦鞣N原因死活對不上（制造誤差、焊接變形、受力變形······），就差一毫米螺栓放不進(jìn)去不是什么稀罕事。

用萊因哈特的大錘把剪力銷子打進(jìn)孔里，把孔硬對上了，結(jié)果兩個(gè)構(gòu)件又不貼合了，螺栓擰不緊了?，F(xiàn)場打孔校正的話又可能削弱構(gòu)件過多，有時(shí)要補(bǔ)焊或者做鋼套補(bǔ)孔，這很費(fèi)事。

很多時(shí)候不能構(gòu)件之間直連需要連接板，還有別忘掉剪扭螺栓那個(gè)被擰掉的花鍵，這些都計(jì)算進(jìn)去會大大增加材料用量，螺栓按重量計(jì)可比普通Q345Q235貴，所以用螺栓連接價(jià)格感人。

焊接就沒有這樣的煩惱，位置相差不要太多都可以直接焊上。焊接還有一點(diǎn)就是速度快，同時(shí)焊槍不僅可以連接還可以切割，施工有錯(cuò)誤可以迅速修正。

焊接大部分時(shí)候都可以構(gòu)件之間直連不需要額外的連接板，材料也比較省。同時(shí)對于電弧焊可焊好的鋼材一般強(qiáng)度不是非常高，焊縫強(qiáng)度可以做到高于母材，加之焊接區(qū)域滿布整個(gè)構(gòu)件，留下了足夠多安全余量，可靠性有足夠保證。

所以在現(xiàn)場安裝時(shí)候焊接是非常常見的，因?yàn)檎娴暮芊奖恪?span>

其實(shí)各種方法不能適用的時(shí)候都是在于不能在【特定環(huán)境下用足夠低的成本得到需要的穩(wěn)定質(zhì)量】，現(xiàn)場焊接質(zhì)量不穩(wěn)定的原因在于外部環(huán)境不可控，人為操作不可可靠，

所以如果把焊接挪到工廠環(huán)境就大大不一樣，自動化的焊機(jī)，封閉的廠房，焊完之后還有矯直、打磨、熱處理等工序幫助調(diào)節(jié)焊接變形，減小殘余應(yīng)力，有大型的探傷設(shè)備幫助檢測焊縫質(zhì)量可以進(jìn)行修補(bǔ)。

因此在工廠環(huán)境下生產(chǎn)一些非標(biāo)構(gòu)件最好的辦仍然是焊接。而鉚釘同樣的可以利用一些更好的技術(shù)得到提升，比如加熱過程，早先是炭爐，現(xiàn)在出現(xiàn)了電爐，利用渦流加熱的原理快速加熱鉚釘。

鉚釘由于加熱后再降溫，會對板件有相當(dāng)大的壓力，可以壓緊板件，而且由于鉚釘本身韌性比較好，對于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)有時(shí)還會采用，修補(bǔ)一些老鋼橋也仍然需要繼續(xù)使用鉚釘，比如下圖，選自廣州日報(bào)修補(bǔ)海珠橋的新聞。

因?yàn)橥聊敬执蟊康奶攸c(diǎn)，這種熱鉚釘在土木領(lǐng)域確實(shí)式微，但是連接一些輕靈的蒙皮、薄板時(shí)候，冷鉚釘（比如最常見的拉鉚釘）比螺栓輕省料，加之薄板不易焊接，又能適用于不同類型材料的連接，而且連接需要的強(qiáng)度不大，還是挺合適的。

土木領(lǐng)域一般用于連接一些薄壁型鋼、壓型鋼板，都是很薄的構(gòu)件，大家最常見的就是施工工地的臨時(shí)圍擋。

所以，用什么方式連接，得考慮:

1、對力學(xué)性能的要求;

2、施工的條件;

3、允許的錢。

每種連接方式都有自己適用的范圍。

對于航空航天這樣的領(lǐng)域鉚釘還是有很多用途，不過那不是我的專業(yè)，等其他航空航天的朋友來講更多。

我從造船角度總結(jié)一下：

鉚接（riveted）在二戰(zhàn)之前的船舶建造上普遍應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)了。 盡管在船舶業(yè)淘汰，現(xiàn)代飛機(jī)制造依然在使用鉚接，但是現(xiàn)代飛機(jī)的鉚接與二戰(zhàn)前的船舶鉚接有很大區(qū)別。由于需要減輕空重，飛機(jī)材料大部分采用的是鋁（aluminum）和復(fù)合材料（composites）。鋁不容易焊接，而復(fù)合材料不能焊接?？紤]飛機(jī)也必須得防水，鉚接是飛機(jī)建造的最佳選擇。

螺栓連接（bolted）大多只用于陸地建筑（樓房、橋梁、起重機(jī)、船舶/海洋平臺甲板上安裝的設(shè)施）。螺栓連接的結(jié)構(gòu)容易拆，但是不防滲水，螺栓本身也容易生銹（水可以堆積在螺栓的槽里）。

焊接（welded）基本上是當(dāng)今船舶業(yè)唯一使用的部件連接方法（完全替代了鉚接riveted），同時(shí)也用于陸地建筑。相比螺栓連接，焊接的優(yōu)點(diǎn)是不滲水。相比鉚接，焊接的優(yōu)點(diǎn)是速度快，當(dāng)代的焊接技術(shù)質(zhì)量也更加可靠。缺點(diǎn)是不易拆，拆除時(shí)必須炸掉或者切掉，損壞原材料的重用性。

鉚接為什么被船舶業(yè)淘汰呢？除了建造速度慢以外，二戰(zhàn)前的鉚接（riveted）船體結(jié)構(gòu)可以比喻成一塊蘇打餅干，而以現(xiàn)代焊接（welded）技術(shù)建造的新泰坦尼克號可以被比喻成一塊橡皮泥。

任何大型金屬結(jié)構(gòu)的要害實(shí)際上是位于部件的連接點(diǎn)！無論是船、飛機(jī)、車輛還是火箭都是如此。兩張連接起來的板子不可能強(qiáng)于一張一次性合成的板子。

關(guān)于焊接：保守為上，你不能完全相信工廠里的焊接結(jié)果。即使焊接材料比母材料強(qiáng)，交界線上的母材料在焊接后依然會弱化。切記！

前面的各位已經(jīng)說得很好了，我就以實(shí)際工程為例說一下吧（我就擅長寓教于樂啊怎么辦），以一個(gè)門式鋼架的鋼結(jié)構(gòu)廠房為例。因?yàn)殂T接對于普通鋼結(jié)構(gòu)建筑物成本高、施工難度大，所以我們就討論一下焊接和螺栓連接吧。

我們對一個(gè)帶吊車的廠房的要求有如下幾點(diǎn)：

1、廠房自身滿足可靠性要求，即安全性、舒適性、耐久性。

2、吊車是動力設(shè)備，所以需要滿足吊車的動力荷載需求。

3、廠房在廠區(qū)搬離后是否需要拆除，材料可重復(fù)利用的空間又有多少。

首先，從門鋼的鋼柱和基礎(chǔ)連接說起。柱腳分剛接和鉸接，對于動力設(shè)備，我們傾向于做成剛接，因?yàn)榈踯嚨膭雍奢d，尤其是水平的剎車荷載很容易造成整體失穩(wěn)。

那柱腳處我們可以采用焊接或螺栓連接的方式，可是，焊接在此處操作性不高。因?yàn)橹_和柱下基礎(chǔ)連接，如果是滿焊，很容易造成焊縫不飽滿等問題，并且很難保證在焊接過程中柱子的穩(wěn)定性。

你撅著屁股一邊看著手里的焊條，一邊看著上面晃晃悠悠要倒的柱子害怕不，你說！

其次，再說梁柱節(jié)點(diǎn)，這個(gè)就無所謂了，只要是做成剛接，螺栓和焊接均可，但是焊縫容易生銹，而做鋼結(jié)構(gòu)的廠家得靠譜，螺栓孔要是有點(diǎn)偏差，分分鐘哭死你。

再次，抗風(fēng)柱這種必須搞成鉸接的，就別猶豫了，拿著螺栓咣咣一頓，擰上多痛快。

最后，牛腿這種長得難看，看著頭疼的，焊一焊多好，為啥？用螺栓分分鐘擰死你。。再看看，敲黑板了！有那么大地方擰那么多螺栓嘛！

最最后，要是某天真的是廠子黃了（老板別打我），螺栓連接的多好擰，倆人一天就擰仨廠房，晚上背著就賣了去了~~

綜上所述，如果連接需要是鉸接時(shí)，請用螺栓。如果是剛接時(shí)，看情況、看難度、看焊工哥哥心情和水平。。

螺栓連接省事、需要技術(shù)水平不高、但是對廠家要求較高。

焊接連接省錢、對材料可悍性要求較高，對焊工要求較高，完事還要請檢測單位進(jìn)行檢測，但是廠家很愉快，不至于差幾毫米你去鬧場子，所以他會愿意給你打折的。

但是，如果最終想著萬一政府拆遷征了你家廠子的地，用螺栓連接就可以今天要了廠房的賠償款，明天就找塊地又像搭積木一樣搭起來了~