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1、钢结构的焊接钢结构的焊接(hnji)连接连接第一页，共97页。4.7 直角角焊缝的强度计算4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求4.9 直角角焊缝连接的计算4.10 斜角角焊缝连接的计算4.11 部分焊透的对接焊缝连接的计算4.12 焊缝的质量等级4.13 焊接残余应力(yngl)和残余变形第1页/共96页第二页，共97页。4.1 钢结构的连接(linji)方法 钢结构连接钢结构连接钢结构是一种由预制材料（钢材）制作，通钢结构是一种由预制材料（钢材）制作，通过工厂加工成构件过工厂加工成构件(gujin)(gujin)，再经工地现场拼装而形成的结，再经工地现场拼装而形成的结构，因此，构件构，因此，构
2、件(gujin)(gujin)与构件与构件(gujin)(gujin)之间的连接节点是之间的连接节点是形成钢结构并保证结构安全正常工作的重要组成部分。形成钢结构并保证结构安全正常工作的重要组成部分。 连接的要求：足够的强度、刚度和延性。连接的要求：足够的强度、刚度和延性。 连接方法：销钉、螺栓、铆钉、焊缝。连接方法：销钉、螺栓、铆钉、焊缝。 销钉连接因使用不便已摒弃，铆钉也基本为焊缝连接和螺栓销钉连接因使用不便已摒弃，铆钉也基本为焊缝连接和螺栓连接取代。焊缝连接和螺栓连接是目前的主要连接方式。连接取代。焊缝连接和螺栓连接是目前的主要连接方式。第2页/共96页第三页，共97页。铆钉连接铆钉连接
3、螺栓连接螺栓连接 焊缝连接焊缝连接 第3页/共96页第四页，共97页。4.2 焊接(hnji)方法简介 电弧焊 气体保护(boh)焊 电渣焊 气焊 电阻焊（1 1）手工电弧焊）手工电弧焊（2 2）自动埋弧焊）自动埋弧焊（3 3）半自动埋弧焊）半自动埋弧焊第4页/共96页第五页，共97页。电弧电弧焊焊气焊气焊电阻焊电阻焊电渣焊电渣焊利用通电后焊接材料（焊条或焊丝）和焊件之间产生电弧，熔化焊接利用通电后焊接材料（焊条或焊丝）和焊件之间产生电弧，熔化焊接材料形成焊缝，需要使用焊条：材料形成焊缝，需要使用焊条：手工电弧焊：手工电弧焊： Q235E43系列，系列， Q345E50系列系列Q390E55系
4、列系列 不同钢种连接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条不同钢种连接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条 质量不易保证，用于现场焊质量不易保证，用于现场焊自动（半自动）埋弧焊：自动（半自动）埋弧焊： Q235H08、H08A、H08MnA焊丝，焊丝， Q345、Q390 H08A、H08E、H10Mn2 质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝用于薄钢板利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝用于薄钢板和小型结构焊接和小型结构焊接利用电流通过待连接焊件的表面产生的热量融化金属、通过压力使之利
5、用电流通过待连接焊件的表面产生的热量融化金属、通过压力使之熔合用于厚度不超过熔合用于厚度不超过12mm钢板和薄壁型钢焊接钢板和薄壁型钢焊接利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成连接连接气体保护焊气体保护焊采用采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝气体（代替焊剂）、焊丝，电弧使焊丝熔化形成焊缝电弧使焊丝熔化形成焊缝CO2气体保护被焊金属与空气接触气体保护被焊金属与空气接触第5页/共96页第六页，共97页。采用采用(ciyng)涂有焊药的焊条涂有焊药的焊条通电后，焊条与焊件之间产生电弧通电后，焊条与焊件之间产生电弧高热量使
6、焊条熔化而形成焊缝高热量使焊条熔化而形成焊缝设备简单，适应性强设备简单，适应性强，应用最广泛，应用最广泛质量质量(zhling)波动大波动大，生产率低，劳动强，生产率低，劳动强度大度大导线导线手工手工(shugng)(shugng)电弧电弧焊焊第6页/共96页第七页，共97页。采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下 通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成(xngchng)焊缝焊缝熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金属面上熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金属面上半半自自动动埋埋弧弧焊焊 焊缝质量好，生产焊缝质量好，生产(shngchn)效率高效率高 需专用焊接设
7、备，成本高需专用焊接设备，成本高全全自自动动埋埋弧弧焊焊 自动自动(zdng)(zdng)、半自动、半自动(zdng)(zdng)埋弧焊埋弧焊第7页/共96页第八页，共97页。焊接速度快，熔化深度大焊接速度快，熔化深度大可手工焊，也可自动化操作可手工焊，也可自动化操作目前工厂很常用的焊接方法目前工厂很常用的焊接方法室外施焊要有避风措施，防止室外施焊要有避风措施，防止(fngzh)气孔、焊坑气孔、焊坑缺陷缺陷采用采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝气体（代替焊剂）、焊丝电弧使焊丝熔化形成焊缝电弧使焊丝熔化形成焊缝CO2气体保护被焊金属气体保护被焊金属(jnsh)与空气与空气接触接触焊丝焊丝气体气体(
8、qt)(qt)保护焊保护焊第8页/共96页第九页，共97页。非消耗非消耗 熔嘴式熔嘴式采用管状焊条采用管状焊条(熔嘴熔嘴),焊丝从管内进入焊丝从管内进入电流通过熔渣产生的电阻热，熔化焊件和焊丝形成焊缝电流通过熔渣产生的电阻热，熔化焊件和焊丝形成焊缝常用于高层建筑等箱形柱内部的横隔板常用于高层建筑等箱形柱内部的横隔板( bn)焊接焊接有消耗和非消耗熔嘴式电渣焊之分有消耗和非消耗熔嘴式电渣焊之分消耗熔嘴式消耗熔嘴式 电渣焊电渣焊第9页/共96页第十页，共97页。采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂家适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂
9、家(chn ji)备用此焊接设备备用此焊接设备气焊气焊(qhn)(qhn)第10页/共96页第十一页，共97页。不采用不采用(ciyng)焊焊接材料接材料电流通过焊件表面电流通过焊件表面的电阻，产生热量的电阻，产生热量熔化金属，再加压熔化金属，再加压力而焊合力而焊合适宜板厚不大于适宜板厚不大于12 mm的焊接的焊接冷弯薄壁型钢连接冷弯薄壁型钢连接常采用常采用(ciyng)此此焊接方法焊接方法 电阻电阻(dinz)(dinz)焊焊第11页/共96页第十二页，共97页。4.3 焊接结构的特性(txng)和焊缝连接材质易变脆材质易变脆产生残余应力、残余变形、焊接缺陷产生残余应力、残余变形、焊接缺陷(
10、quxin)对钢结构疲劳、稳定有不利影响对钢结构疲劳、稳定有不利影响较多地依赖焊工的技能水平较多地依赖焊工的技能水平质量检验要求较高时检验工作量较大质量检验要求较高时检验工作量较大缺点缺点(qudin) 优点优点构造简单构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件省工省料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面施工快速施工快速 可自动化操作可自动化操作连接的密闭性好，刚度大，整体性好连接的密闭性好，刚度大，整体性好焊接结构的特性焊接结构的特性第12页/共96页第十三页，共97页。 热裂纹热裂纹 冷裂纹冷裂纹气孔
11、气孔 烧烧 穿穿 夹夹 渣渣 根部未焊透根部未焊透边缘未熔合边缘未熔合 焊缝层间未熔合焊缝层间未熔合 咬咬 边边 焊瘤焊瘤 焊缝焊缝(hn fn)缺陷缺陷第13页/共96页第十四页，共97页。检检验验标标准准三三 级级肉眼外观检查肉眼外观检查二级二级 肉眼肉眼(ruyn)(ruyn)外观检查外观检查 超声波超声波用于有较大拉应力的较重要连接用于有较大拉应力的较重要连接不得存在裂纹、表面气孔、夹渣、电不得存在裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷弧擦伤等缺陷一级一级 肉眼外观检查肉眼外观检查 超声波超声波 X X射线射线用于抗动力、疲劳荷载用于抗动力、疲劳荷载(hzi)(hzi)的重要的重要连接不
12、得存在未满焊、咬边、根部连接不得存在未满焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷伤等缺陷用于一般连接所有焊缝均应作外观检验用于一般连接所有焊缝均应作外观检验(jinyn)，不允许有可见裂纹等缺陷。其它缺，不允许有可见裂纹等缺陷。其它缺陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；超声波超声波检测设备检测设备焊缝质量检验焊缝质量检验无损检测：一级焊缝全数检验，无损检测：一级焊缝全数检验， 二级焊缝抽检二级焊缝抽检2020以上以上第14页/共96页第十五页，共97页。焊接接头焊接接头(ji tu)(ji tu)形式和焊
13、缝类别形式和焊缝类别对接对接(du (du ji)ji)焊缝焊缝角焊缝角焊缝(hn fn)(hn fn)对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝（1）焊缝接头形式）焊缝接头形式对接接头对接接头搭接接头搭接接头T形接头形接头角形接头角形接头第15页/共96页第十六页，共97页。（2）焊缝）焊缝(hn fn)类型类型用料经济，传力平稳用料经济，传力平稳(pngwn)，动力性能好，动力性能好较厚的板需开剖口，费工较厚的板需开剖口，费工施工简便施工简便传力不均，应力集中严重传力不均，应力集中严重(ynzhng)，搭接时费料，搭接时费料对接焊缝对接焊缝直焊缝直焊缝斜焊缝斜焊缝角焊缝角焊缝侧焊缝侧焊缝（与力平行）（与
14、力平行）端焊缝端焊缝（与力垂直）（与力垂直）第16页/共96页第十七页，共97页。直边缝直边缝单边单边V形缝形缝双边双边V形缝形缝板厚板厚 t 20 mm对接焊缝对接焊缝(hn fn)坡坡口形式口形式第17页/共96页第十八页，共97页。不同宽度不同宽度不同厚度不同厚度(hud)连接连接可不设斜坡可不设斜坡引弧板引弧板对接焊缝对接焊缝(hn fn)其它构造其它构造第18页/共96页第十九页，共97页。直角焊缝直角焊缝斜角焊缝斜角焊缝普通型普通型深熔型深熔型 平坡平坡(pn p)型型角焊缝角焊缝(hn fn)构构造造适宜动力荷载，但施焊不便适宜动力荷载，但施焊不便施焊方便，最常用施焊方便，最常用
15、第19页/共96页第二十页，共97页。间断间断(jindun)(jindun)焊缝焊缝连续连续(linx)(linx)焊焊缝缝不重要或受力小的构件(gujin)，可采用间断焊缝连接连续焊缝与间断焊缝连续焊缝与间断焊缝第20页/共96页第二十一页，共97页。（3）焊缝）焊缝(hn fn)的施焊方式的施焊方式俯焊俯焊横焊横焊 立焊立焊 仰焊仰焊 质量好质量好质量一般质量一般质量差质量差第21页/共96页第二十二页，共97页。4.4 焊缝(hn fn)代号单面焊缝单面焊缝(hn fn)的标注方的标注方法法第22页/共96页第二十三页，共97页。双面焊缝的标注双面焊缝的标注(bio zh)方方法法第2
16、3页/共96页第二十四页，共97页。 当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不能表达清楚时，当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不能表达清楚时，可在标注焊缝代号的同时可在标注焊缝代号的同时(tngsh)，在图上加栅线表示焊缝。，在图上加栅线表示焊缝。 (a）正面焊缝（b）背面焊缝（c）安装焊缝（d)背面安装焊缝第24页/共96页第二十五页，共97页。4.5 对接焊缝(hn fn)的计算和构造（1）焊缝）焊缝(hn fn)截面截面焊缝截面厚度焊缝所连接焊缝截面厚度焊缝所连接(linji)(linji)板件的较薄厚度；板件的较薄厚度；焊缝截面计算长度焊缝截面计算长度 采用引弧板时，焊缝全长有效；采用引弧
17、板时，焊缝全长有效； 未采用引弧板时，计算焊缝长度未采用引弧板时，计算焊缝长度= =焊缝长度减去焊缝长度减去2t2t（2）传力特性传力特性（1 1）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力（2 2）力线没有转折（或基本没有转折）力线没有转折（或基本没有转折） 第25页/共96页第二十六页，共97页。 构件钢材 对接焊缝 角焊缝 焊缝质量为下列等级时，抗拉wtf 焊接方法 和焊条型号 牌号 厚度或直径 （mm） 抗压 wcf 一级、二级 三级 抗剪 wvf 抗拉、抗压 和抗弯 wff 16 215 215 185 125 1640 205 205 175 120 4
18、060 200 200 170 115 自动焊、 半自动焊和E43型焊条的手工焊 Q235 钢 60100 190 190 160 110 160 16 310 310 265 180 1635 295 295 250 170 3550 265 265 225 155 自动焊、 半自动焊和E50型焊条的手工焊 Q345 钢 50100 250 250 210 145 200 16 350 350 300 205 1635 335 335 285 190 3550 315 315 270 180 Q390 钢 50100 295 295 250 170 220 16 380 380 320 22
19、0 1635 360 360 305 210 3550 340 340 290 195 自动焊、 半自动焊和E55型焊条的手工焊 Q420 钢 50100 325 325 275 185 220 （3）焊缝）焊缝(hn fn)强度强度一、二级焊缝一、二级焊缝(hn fn)(hn fn)强度强度与焊件母材相同与焊件母材相同；三级焊缝；三级焊缝(hn (hn fn)fn)强度较母强度较母材低。材低。第26页/共96页第二十七页，共97页。1.1.确定计算确定计算(j sun)(j sun)截面上的内力（荷载效应）截面上的内力（荷载效应）2.2.2. 2. 确定焊缝质量检验等级确定焊缝质量检验等级3
20、.3. 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等及应力状态等4.4.3. 3. 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值5.5. 抗拉强度；抗压强度；抗剪强度抗拉强度；抗压强度；抗剪强度 6.6.4. 4. 计算计算(j sun)(j sun)焊缝截面特性焊缝截面特性7.7. 截面面积截面面积A A、惯性矩、惯性矩I I、截面模量、截面模量W W、面积矩、面积矩S S等等8.8.5. 5. 应力计算应力计算(j sun)(j sun)9.9.6. 6. 强度校核强度校核（4）计算）计算(j sun)步骤步骤第27页/共96页第二十八页
21、，共97页。直焊缝直焊缝引弧板引弧板wcwtwwfftlN 或N 轴心拉力或压力轴心拉力或压力tw 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw 焊缝计算长度，焊缝计算长度，有引弧板有引弧板lwL， 无引弧板无引弧板lwL2t（较小板厚）（较小板厚） 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度wcwtff 或焊缝应力焊缝应力(yngl)验算验算式中：式中：（5）焊缝）焊缝(hn fn)轴心受力轴心受力直缝直缝直缝直缝第28页/共96页第二十九页，共97页。斜焊缝斜焊缝焊缝应力焊缝应力简化验算简化验算wcwtwwfftlN sin或 coswvwwf
22、tlNlw 斜焊缝计算长度，斜焊缝计算长度， 对接焊缝抗剪设计强度对接焊缝抗剪设计强度 wVf规范规定规范规定当当 ，可不验算。，可不验算。5 . 1tg斜缝斜缝（6）焊缝）焊缝(hn fn)轴心受力轴心受力斜缝斜缝第29页/共96页第三十页，共97页。弯矩弯矩 M剪力剪力 V平板梁平板梁 工字形梁工字形梁应力应力(yngl)分布分布应力应力(yngl)分布分布弯矩弯矩M剪力剪力 V轴力轴力 N应力应力(yngl)分布分布)(maxwcwtxffWMwvwwwftIVSmaxwtzsf1 . 132121（7）梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用焊缝应力验算焊缝应力验算第3
23、0页/共96页第三十一页，共97页。与一般与一般(ybn)梁连接计算不同：可假定剪力仅由梁或牛腿腹板梁连接计算不同：可假定剪力仅由梁或牛腿腹板承受承受 弯矩弯矩 M 剪力剪力 V梁柱连接处梁柱连接处柱牛腿处柱牛腿处atw焊缝截面焊缝截面应力分布应力分布wAV（8）牛腿焊接）牛腿焊接(hnji)弯矩、剪力作弯矩、剪力作用用第31页/共96页第三十二页，共97页。)(11wcwtwwffIMyANwtzswwwfAVIMyAN1 . 13, ,2222222wtzswwwfAVIMyAN1 . 13,2323333wtwwfIMyAN44wwthA0焊缝有效(yuxio)抗剪面积，wA整个(zhn
24、gg)焊缝截面的面积； （9）牛腿焊接）牛腿焊接(hnji)弯矩、剪力、轴弯矩、剪力、轴力作用力作用第32页/共96页第三十三页，共97页。例例1 1：设计：设计5005001414钢板的对接焊缝连接。钢板承受钢板的对接焊缝连接。钢板承受轴向拉力，其中轴向拉力，其中(qzhng)(qzhng)恒荷载和活荷载标准值恒荷载和活荷载标准值引起的轴心拉力值分别为引起的轴心拉力值分别为700kN700kN和和400kN400kN，相应的荷，相应的荷载分项系数为载分项系数为1.21.2和和1.41.4。已知钢材为。已知钢材为Q235-B.FQ235-B.F（A3FA3F），采用），采用E43E43型焊条手
25、工电弧焊，三级质量标型焊条手工电弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。准，施焊时未用引弧板。第33页/共96页第三十四页，共97页。解：解：kNN14004 .14002 .17002/185mmNfwt 23/1 .20414)10500/(101400/mmNtlNw 22/215/185mmNfmmNfwt 但但1 1焊缝承受的轴心焊缝承受的轴心(zhu xn)(zhu xn)拉力设计值为：拉力设计值为：2 2三级对接三级对接(du ji)(du ji)焊缝抗拉强度设计值焊缝抗拉强度设计值 3 3先考虑先考虑(kol)(kol)用直焊缝验算其强度用直焊缝验算其强度第34页/共96页第三十
26、五页，共97页。 直焊缝强度不够直焊缝强度不够(bgu)(bgu)，故应采用斜焊缝。，故应采用斜焊缝。按照按照（tgtg 1.51.5，即，即560560）的要求布置斜焊缝。）的要求布置斜焊缝。第35页/共96页第三十六页，共97页。 例例2: 8m2: 8m跨度简支梁的截面跨度简支梁的截面(jimin)(jimin)和荷载和荷载( (设计设计值值, ,包括梁自重包括梁自重),),拟在离支座拟在离支座 2.5m 2.5m 处做翼缘和处做翼缘和腹板的工厂拼接腹板的工厂拼接, ,试设计其拼接对接焊缝。已知钢试设计其拼接对接焊缝。已知钢材为材为Q235-B.FQ235-B.F（A3FA3F），采用）
27、，采用E43E43型焊条手工电弧型焊条手工电弧焊，三级质量标准，用引弧板施焊。焊，三级质量标准，用引弧板施焊。 第36页/共96页第三十七页，共97页。解：解：kNmqabM2 .10312/ )5 . 28(5 . 21502/ kNalqV225)5 . 22/8(150)2/( 1 离支座离支座(zh zu)2.5m处的内力（设计值）为处的内力（设计值）为第37页/共96页第三十八页，共97页。2计算计算(j sun) 梁截面梁截面参数：参数：463310289812/ )10002401032250(mmIW 366max10616. 5516/102898mmyIWWW 361111
28、0032. 250816250mmyASw 362610282. 32/5001010032. 2mmSw 第38页/共96页第三十九页，共97页。2266/185/6 .183)10616. 5/(102 .1031mmNfmmNWMwtw 22463/125/5 .25)10102898/(10282. 310225mmNfmmNtIVSwvWW 3验算验算(yn sun)强度：强度：第39页/共96页第四十页，共97页。26611/9 .177)102898/(500102 .1031mmNIMyW 266311/8 .15)10102898/(10032. 210225mmNtIVSW
29、W 22222121/5 .2031851 . 11 . 1/0 .1808 .1539 .1773mmNfmmNwtcq 第40页/共96页第四十一页，共97页。端焊缝端焊缝侧焊缝侧焊缝 计算截面计算截面 均取均取焊缝焊缝45喉部为有效截面喉部为有效截面（假定破坏截面）（假定破坏截面）有效焊缝高度有效焊缝高度 h e 0.7 h f ( (焊缝高度焊缝高度) )h fh fh e有效截面有效截面（1）角焊缝）角焊缝(hn fn)的计的计算截面算截面hfhehfh1h2deh-h-焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)厚度、厚度、h1h1熔熔深深h2h2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根4
30、.6 直角(zhjio)角焊缝的受力性能第41页/共96页第四十二页，共97页。不应太小不应太小 否则不能焊透，导致实际承载力不足；否则不能焊透，导致实际承载力不足； 焊缝冷却焊缝冷却(lngqu)(lngqu)太快容易开裂。太快容易开裂。角焊缝角焊缝(hn fn)焊脚尺寸焊脚尺寸 hf不应太大不应太大 否则焊缝冷却否则焊缝冷却(lngqu)(lngqu)后产生较大变形；后产生较大变形； 较薄焊件容易烧穿。较薄焊件容易烧穿。hft1t2tt1hf焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸 计算焊缝长度计算焊缝长度lw 每条连续焊缝的长度每条连续焊缝的长度2h f（每端扣（每端扣h f
31、 ）第42页/共96页第四十三页，共97页。（2）角焊缝）角焊缝(hn fn)的应力状的应力状态态-侧缝侧缝主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，主要受剪应力，分布不均，两头大中间小， 焊缝越长应力不均匀程度越高焊缝越长应力不均匀程度越高强度相对强度相对(xingdu)(xingdu)较低，塑性较好较低，塑性较好破坏常发生在近似破坏常发生在近似4545斜平面上斜平面上第43页/共96页第四十四页，共97页。角焊缝应力状态角焊缝应力状态(zhungti)远比侧焊缝复杂远比侧焊缝复杂正、剪应力都有，且分布很不均匀正、剪应力都有，且分布很不均匀根部应力集中最厉害，常常是开裂的起源点根部应力集中最厉害
32、，常常是开裂的起源点焊缝破坏强度高，但塑性差焊缝破坏强度高，但塑性差端焊缝应力端焊缝应力分布分布ABCD（2）角焊缝的应力）角焊缝的应力(yngl)状态状态-端端缝缝破坏(phui)模式第44页/共96页第四十五页，共97页。90侧焊缝侧焊缝0端焊缝端焊缝荷载荷载(hzi)变变形曲线形曲线（2）角焊缝）角焊缝(hn fn)的应力状态的应力状态-端缝与端缝与侧缝的比较侧缝的比较第45页/共96页第四十六页，共97页。4.7 直角(zhjio)角焊缝的强度计算（1） 角焊缝的计算角焊缝的计算(j sun)应力应力基本基本(jbn)公公式：式：22223wfxfyfxfyfzff 第46页/共96页
33、第四十七页，共97页。wfewfNhlf22wfffffwfewffNhlf第47页/共96页第四十八页，共97页。破坏破坏(phui)面面wf2/223)(3f试验试验(shyn)公公式式 NyNx= fh he el lw w45O45Oh hf f第48页/共96页第四十九页，共97页。简化简化(jinhu)公式公式 wf2f2f)(ff 端焊缝强度增大系数端焊缝强度增大系数 f直角焊缝直角焊缝斜角焊缝斜角焊缝 1.01.22 静载、静载、 间接动载间接动载 1.0 直接动载直接动载 fwffff当当 0 时fwfff 0 时式中：式中：f 平行平行焊缝长度方向的计算应力焊缝长度方向的计
34、算应力 f 垂直垂直焊缝长度方向的计算应力焊缝长度方向的计算应力 wff 角焊缝强度设计值角焊缝强度设计值 危险点危险点weyflhNwexflhN2f f：得 1.22整理上式，并令 23f 第49页/共96页第五十页，共97页。（1 1）最小焊脚尺寸）最小焊脚尺寸(ch cun)hf,min(ch cun)hf,min)(5 . 12min,计计算算数数值值只只进进不不舍舍！thf 式中式中: t2-: t2-较厚焊件厚度较厚焊件厚度(hud)(hud)。 当当t24mm时时, hf,min = t2 对于对于(duy)自动埋弧焊自动埋弧焊hf,min可减去可减去1mm; 对于对于(duy
35、)T型连接单面角焊缝型连接单面角焊缝hf,min应加上应加上1mm; 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求第50页/共96页第五十一页，共97页。（2 2）最大焊脚尺寸）最大焊脚尺寸(ch cun)hf,max(ch cun)hf,max hf,max1.2t1 hf,max1.2t1 式中式中: t1-: t1-较薄焊件厚度较薄焊件厚度(hud)(hud)。对于板件边缘对于板件边缘(binyun)(binyun)的角焊缝：的角焊缝：当当 t t6mm6mm时，时，h hf,maxf,maxt t；当当 t t 6mm 6mm时，时， h hf,maxf,max t t -(1 -(12)mm2
36、)mm；钢管构件除外钢管构件除外对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的孔短径的1/31/3。第51页/共96页第五十二页，共97页。（4 4）侧缝的最大计算长度）侧缝的最大计算长度fwhl60 当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；但当内力沿侧焊缝但当内力沿侧焊缝(hn fn)(hn fn)全长分布时，不受上式限制。全长分布时，不受上式限制。（3 3）角焊缝）角焊缝(hn fn)(hn fn)的最的最小计算长度小计算长度mmhlfw408且不得小于当焊
37、件的焊接长度当焊件的焊接长度(chngd)(chngd)不受限制时，在满足最大焊缝长度不受限制时，在满足最大焊缝长度(chngd)(chngd)的要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！的要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！第52页/共96页第五十三页，共97页。（5 5）断续）断续(dun x)(dun x)角焊缝角焊缝e e为断续角焊缝为断续角焊缝(hn fn)(hn fn)的净距；的净距；t t为较薄焊件的厚度；为较薄焊件的厚度；l l为每段角焊缝为每段角焊缝(hn fn)(hn fn)的长度。的长度。（受拉构件）（受拉构件）（受压构件）（受压构件）t30t15e0mm5h10lf第53
38、页/共96页第五十四页，共97页。（6 6）搭接连接的构造）搭接连接的构造(guzo)(guzo)要求要求板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：A A、为避免应力传递过分弯折导致、为避免应力传递过分弯折导致(dozh)(dozh)应力不均：应力不均：blw B B、为避免焊缝横向、为避免焊缝横向(hn xin)(hn xin)收缩引起的板件拱曲太大：收缩引起的板件拱曲太大：）（或或）（mm12tmm200mm12tt16b111不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！bwlt1t2第54页/共96页第五十五页，共97页。
39、C C、角焊缝的端部位、角焊缝的端部位(bwi)(bwi)于构件转角处时，应作于构件转角处时，应作2hf2hf的绕角的绕角焊，且转角处必须连续施焊。焊，且转角处必须连续施焊。D D、在搭接连接中，搭接长度不得、在搭接连接中，搭接长度不得(bu de)(bu de)小于焊件较小厚度的小于焊件较小厚度的5 5倍，倍，且不得且不得(bu de)(bu de)小于小于25mm25mm。t1t225,51tb2hfl第55页/共96页第五十六页，共97页。4.9 直角角焊缝连接(linji)的计算计算计算(j sun)步骤步骤轴力、剪力及联合作用轴力、剪力及联合作用弯矩及与轴力、剪力的共同作用弯矩及与轴
40、力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用焊缝群截面特性计算焊缝群截面特性计算计算长度：非连续焊缝计算长度计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-nhf 连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除hf焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等 应力计算应力计算强度校核强度校核确定确定、ffwf2f2f)(f焊缝焊缝(hn fn)（焊缝（焊缝(hn fn)群）内力分析群）内力分析第56页/共96页第五十七页，共97页。两边侧焊两边侧焊两边端焊两边端焊验验算算 端焊缝强度提高系数端焊缝强度提高系数验验
41、算算认为焊缝有效截面上应力均匀分布认为焊缝有效截面上应力均匀分布一条单独的焊缝，每端扣除一条单独的焊缝，每端扣除hf（1）拼接板连接）拼接板连接 承受承受(chngshu)轴力轴力N作用作用第57页/共96页第五十八页，共97页。验算验算(yn sun)四周围焊四周围焊当焊缝受直接当焊缝受直接(zhji)动力荷载时：动力荷载时：由端焊缝由端焊缝1N1122再验算侧焊缝再验算侧焊缝N1lw1N2，lw2减小拼接板减小拼接板角部应力集中角部应力集中四周菱形围焊四周菱形围焊简化验算简化验算 无论静载、动载无论静载、动载12NNN第58页/共96页第五十九页，共97页。肢背焊缝肢背焊缝肢尖焊缝肢尖焊缝
42、blw2lw1两边两边(lingbin)侧焊侧焊由平衡条件由平衡条件N1、N2 不均匀不均匀(jnyn)分配分配（2）角钢与拼接）角钢与拼接(pn ji)板连接板连接 承受轴承受轴力力N作用作用第59页/共96页第六十页，共97页。角钢类型角钢类型连接形式连接形式内力分配系数内力分配系数肢背肢背K1肢尖肢尖K2等肢角钢等肢角钢0.700.30不等肢角钢不等肢角钢短肢连接短肢连接0.750.25不等肢角钢不等肢角钢长肢连接长肢连接0.650.35第60页/共96页第六十一页，共97页。blw2lw1三面三面(sn min)围焊围焊由端焊缝强度验算确定由端焊缝强度验算确定由平衡由平衡第61页/共9
43、6页第六十二页，共97页。梁柱梁柱(lin zh)连接受弯矩连接受弯矩M、剪力、剪力V、轴力、轴力N 作作用用wffwawMaNfafIMyAN危险点危险点 a：验算验算wffbffbf22 ,wvfbwbwMbNfbAVIMyAN危险点危险点 b：仅腹板仅腹板焊缝截面焊缝截面梁柱连接梁柱连接 整个焊缝截面整个焊缝截面 焊缝应力分布焊缝应力分布 弯矩弯矩 轴力轴力 剪力剪力 加劲肋加劲肋整个截面整个截面Aw, Iw（3）梁柱连接）梁柱连接(linji) 弯矩、剪力、弯矩、剪力、轴力作用轴力作用第62页/共96页第六十三页，共97页。焊缝截面焊缝截面 V(a+e)轴力轴力N产生产生(chnshn
44、g)A点点的应力的应力weVf ylhV剪力剪力V产生的产生的A点应点应力力扭矩扭矩T产生的应力：焊缝为弹性体，板为刚性产生的应力：焊缝为弹性体，板为刚性(n xn)体，绕形心体，绕形心 o 旋转旋转（4）牛腿焊接）牛腿焊接(hnji) 扭矩、剪力、扭矩、剪力、轴力作用轴力作用zwxyzwTf yzwyyzwTxfzwTITrrrITrITrrrITrITrf , weNf xlhN第63页/共96页第六十四页，共97页。Vf yTf yfNf xTf xfX方向合应力：方向合应力：Y方向合应力：方向合应力：wfffff22验算：验算：A A点：点：极惯性矩极惯性矩 Izw=Ixw+Iywzw
45、xxzwTf yzwyyzwTxfzwTITrrrITrITrrrITrITrf , 第64页/共96页第六十五页，共97页。4.10 斜角角焊缝连接(linji)的计算 计算规定与直角角焊缝公式相同，但不考虑正面计算规定与直角角焊缝公式相同，但不考虑正面角焊缝的强度设计值增大系数，即角焊缝的强度设计值增大系数，即=1.0=1.0；焊缝计算；焊缝计算高度有具体规定。高度有具体规定。 T T形接头斜角角焊缝夹角形接头斜角角焊缝夹角(ji jio)(ji jio)应满足应满足6060135135, ,如不满足则不宜作受力焊缝（钢管如不满足则不宜作受力焊缝（钢管节点除外）。节点除外）。4.11 部分
46、焊透的对接(du ji)焊缝连接的计算 按角焊缝的计算公式。按角焊缝的计算公式。 在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的对接焊缝在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的对接焊缝不宜采用部分焊透的对接焊缝。不宜采用部分焊透的对接焊缝。第65页/共96页第六十六页，共97页。 36040018018057080 120 8010920kN920kN66400920kN36066920kN1027081481488例例3 3：如图所示拼接板的平接连接，主板截面为：如图所示拼接板的平接连接，主板截面为1414400mm,400mm,承承受轴心力设计值受轴心力设计值N=920KNN=920KN（静力荷
47、载），钢材为（静力荷载），钢材为Q235Q235，采用，采用E43E43型系列焊条，手工焊。试设计拼接板尺寸型系列焊条，手工焊。试设计拼接板尺寸(ch cun)(ch cun)，两，两方案：（方案：（a a）用侧面角焊缝；）用侧面角焊缝； （b b）用三面围焊。）用三面围焊。第66页/共96页第六十七页，共97页。解：解：（1 1）拼接板截面选择）拼接板截面选择 根据拼接板和主板承载能力相等原则，拼接板根据拼接板和主板承载能力相等原则，拼接板钢材亦采用钢材亦采用(ciyng)Q235(ciyng)Q235，两块拼接板截面面积之和应不，两块拼接板截面面积之和应不小于主板截面面积。小于主板截面面积
48、。 拼接拼接(pn ji)板厚度板厚度 ： t1=401.4/(236)=0.78cm,取取8mm, 故每块拼接故每块拼接(pn ji)板截面为板截面为8360mm 考虑拼接板要侧面考虑拼接板要侧面(cmin)施焊，取施焊，取 拼接板宽度为拼接板宽度为360mm(主板和拼接板宽度差略大于主板和拼接板宽度差略大于2hf)。第67页/共96页第六十八页，共97页。（2）焊缝）焊缝(hn fn)设计设计 ：直角角焊缝直角角焊缝(hn fn)的强度设计值为的强度设计值为ftw=160N/mm2。设设hf=6mmmmthf6 . 5145 . 15 . 1maxminmmthf6 . 982 . 12
49、. 1minmaxhf=8-(12) = 67 mm ( t=86 mm )第68页/共96页第六十九页，共97页。kNNfdNwf2012010621604201416.344422因因b200mm（b200mm当当t12mm),加直径为加直径为20mm的电铆钉的电铆钉4个，其设计强度个，其设计强度(qingd)与角焊缝相同，电铆钉承担力：与角焊缝相同，电铆钉承担力：(a) 采用侧面采用侧面(cmin)角焊缝时：角焊缝时：被拼接两板间留出隙缝被拼接两板间留出隙缝(x fn)10mm, 拼接板长度为拼接板长度为57cm。cmcmfhNNlwffw28,75.2710 .166 . 07 . 0
50、420192017 . 04取侧面角焊缝的实际长度为侧面角焊缝的实际长度为cmllw57122812第69页/共96页第七十页，共97页。KNNflhNwffwf5905902851016022.13626.07.07.02 （b）采用三面）采用三面(sn min)围焊时：正面角焊缝承担力为围焊时：正面角焊缝承担力为cmcmfhNNlwffw13,8 .125 . 00 .166 . 07 . 045909205 . 07 . 04 取cmllw27113212 拼接拼接(pn ji)板长板长度为度为侧面侧面(cmin)角焊缝的实际长度为角焊缝的实际长度为第70页/共96页第七十一页，共97页