第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接

1、第三章 鋼結(jié)構(gòu)連接 土木工程專業(yè)本科 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 焊接應(yīng)力和焊接變形焊接應(yīng)力和焊接變形 螺栓連接的構(gòu)造螺栓連接的構(gòu)造 高強(qiáng)螺栓連接的工作性能和計(jì)算高強(qiáng)螺栓連接的工作性能和計(jì)算 普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算 焊接方法和焊縫連接形式焊接方法和焊縫連接形式 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 第第3.13.1節(jié)節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法 1. 1. 概述概述 2. 2. 焊縫連接焊縫連接 3. 3. 螺栓連接螺栓連接 4. 4. 鉚釘連接鉚釘連接 本節(jié)目錄本節(jié)目錄 1. 1. 概述概述 連接的作用

2、是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)連接的作用是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu) 件件, ,或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu), ,以保證其共同工作。以保證其共同工作。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚 釘連接三種。釘連接三種。 焊接連接焊接連接 螺栓連接螺栓連接 鉚釘連接鉚釘連接 2. 2. 焊縫連接焊縫連接 對(duì)接焊縫連接對(duì)接焊縫連接 角焊縫連接角焊縫連接 焊縫連接焊縫連接 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連；優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連； 用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面；用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面； 制作加工方便

3、，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；制作加工方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作； 連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。 缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆； 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形降低受壓構(gòu)件承載力；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形降低受壓構(gòu)件承載力； 對(duì)裂紋敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到對(duì)裂紋敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到 整體，低溫冷脆問題較為突出。整體，低溫冷脆問題較為突出。 3. 3. 螺栓連接螺栓連接 普通螺栓連接普通螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接 螺栓連接螺栓連接 粗制螺栓粗制螺栓 C級(jí)級(jí) 精制螺栓精制螺栓 A、B級(jí)級(jí)

4、摩擦型高強(qiáng)度螺栓摩擦型高強(qiáng)度螺栓 承壓型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓 鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合, , 常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。 鉚釘連接的塑性、韌性較好，連接變形小，承受動(dòng)鉚釘連接的塑性、韌性較好，連接變形小，承受動(dòng) 力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷 載的結(jié)構(gòu)。載的結(jié)構(gòu)。 但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很 少采用。少采用。 4 4 鉚釘連接鉚釘連接 鉚釘連接鉚釘連接 第第3.

5、23.2節(jié)節(jié) 焊接方法和焊縫連接形式焊接方法和焊縫連接形式 1. 1. 鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 2. 2. 焊縫連接形式及焊縫形式焊縫連接形式及焊縫形式 3. 3. 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) 本節(jié)目錄本節(jié)目錄 1 1、手工電弧焊、手工電弧焊 一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 （1 1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。 焊機(jī)焊機(jī) 導(dǎo)線導(dǎo)線 熔池熔池 焊條焊條 焊鉗焊鉗 保護(hù)氣體保護(hù)氣體 焊件焊件 電弧電弧 （4 4）焊條的表示方法：）焊條的表示方法：E后面加后面加4個(gè)數(shù)字個(gè)數(shù)字 E表示焊條

6、表示焊條(Electrode) 前兩位前兩位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（N/mm2) 后兩位后兩位數(shù)字?jǐn)?shù)字表示適用焊接位置、電流種類及藥皮類型等。表示適用焊接位置、電流種類及藥皮類型等。 （2 2）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作靈活方便，適于任意空間位）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作靈活方便，適于任意空間位 置的焊接，持別適于焊接短焊縫。置的焊接，持別適于焊接短焊縫。 （3 3）缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于）缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于 焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動(dòng)大。焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動(dòng)大。 （5 5）焊條的選擇）焊條的選擇 焊條

7、應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；不同鋼種的鋼材焊接，焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；不同鋼種的鋼材焊接， 宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。如：宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。如： Q390、Q420鋼鋼E55型焊條型焊條(E5500-5518) Q345鋼鋼E50型焊條型焊條(E5000-5048) Q235鋼鋼E43型焊條型焊條（E4300-E4328) 2 2、埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）、埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)） （1 1）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊 方法。方法。 焊絲焊絲 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 送絲器送絲器悍劑漏斗悍劑漏斗 悍劑悍劑 悍件悍件 熔渣熔渣 悍縫金屬

8、悍縫金屬 （2 2）優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度）優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度 低；電弧熱量集中，熔深大，熱影響區(qū)??；工藝條件穩(wěn)低；電弧熱量集中，熔深大，熱影響區(qū)??；工藝條件穩(wěn) 定，焊縫的化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。定，焊縫的化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。 （3 3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置 受限等。受限等。 （4 4）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配， 如：如：Q235-H08、H08A、H08MnA; Q345、Q390-H08A、

9、 H08E、H08Mn等。等。 3 3、氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊 氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù) 介質(zhì)，在電弧周圍造成局部的保護(hù)層，使被熔化的鋼材介質(zhì)，在電弧周圍造成局部的保護(hù)層，使被熔化的鋼材 不與空氣接觸。其優(yōu)點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快，不與空氣接觸。其優(yōu)點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快， 熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。 1 1、焊縫連接形式、焊縫連接形式 二、焊縫連接形式及焊縫形式二、焊縫連接形式及焊縫形式 按被連接鋼材的相互位置，可分為：按被連接鋼材的相互位置，可分為： （1 1）對(duì)接連接）對(duì)接

10、連接 有拼接蓋板的對(duì)接連接有拼接蓋板的對(duì)接連接 （2 2）搭接連接）搭接連接 （3 3）T T形連接形連接 （4 4）角部連接）角部連接 （5 5）焊釘連接）焊釘連接 N （6 6）槽焊連接）槽焊連接 N 2 2、焊縫形式、焊縫形式 （1 1） 正交正交 平行平行 斜交斜交 對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫 角焊縫角焊縫 正對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫 斜對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫 按按 受受 力力 方方 向向 正面角焊縫正面角焊縫 側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫 斜焊縫斜焊縫 正交正交 斜交斜交 （2 2）角焊縫沿長度方向的布置分為：）角焊縫沿長度方向的布置分為： 連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。連續(xù)角焊縫：受力性能較好

11、，為主要的角焊縫形式。 斷續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，用于斷續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，用于 次要構(gòu)件或受力小的連接。次要構(gòu)件或受力小的連接。 長度長度b10hf或或50mm 受壓時(shí)間斷距離受壓時(shí)間斷距離l15t; ; 受拉時(shí)受拉時(shí)l30t， 其中其中t為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。 b b l l 間隔角焊縫間隔角焊縫 連續(xù)角焊縫連續(xù)角焊縫 （3 3）角焊縫按施焊位置分為：）角焊縫按施焊位置分為： 船形位置焊船形位置焊 （平焊）（平焊） 立立 焊焊 立立 焊焊 仰焊仰焊 仰焊仰焊 仰焊仰焊 橫焊橫焊 橫焊橫焊 橫焊橫焊 平焊平焊 1 1、焊縫缺陷、焊縫缺陷 三、

12、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)三、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) 焊縫缺陷是指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱焊縫缺陷是指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱 影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。 常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾 渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要 求、焊縫成形不良等。求、焊縫成形不良等。 裂紋裂紋焊瘤焊瘤燒穿燒穿弧坑弧坑氣孔氣孔 夾渣夾渣咬邊咬邊未熔合未熔合未焊透未焊透 2 2、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) 外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；外觀檢查：檢查外觀

13、缺陷和幾何尺寸； 內(nèi)部無損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。（超聲波檢驗(yàn)、內(nèi)部無損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。（超聲波檢驗(yàn)、X射射 線或線或射線透照或拍片）射線透照或拍片） 3 3、焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用、焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001規(guī)定規(guī)定 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。 三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； （1 1）焊縫質(zhì)量等級(jí)）焊縫質(zhì)量等級(jí) 一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外

14、觀檢查外，還要求一定數(shù)量的 超聲波探傷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng)超聲波探傷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng) 采用射線探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合國家相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。采用射線探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合國家相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500172003)中，對(duì)焊縫質(zhì)中，對(duì)焊縫質(zhì) 量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：量等級(jí)的選用有如下規(guī)定： 需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的 橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于 作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。作用力方向的

15、縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。 （2 2）焊縫等級(jí)選用）焊縫等級(jí)選用 在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材 等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 重級(jí)工作制和起重量重級(jí)工作制和起重量500kN的中級(jí)工作制吊的中級(jí)工作制吊 車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn) 板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，質(zhì)量不板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，質(zhì)量不 應(yīng)低于二級(jí)。應(yīng)低于二級(jí)。 角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般

16、為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載 且需要驗(yàn)算疲勞和起重量且需要驗(yàn)算疲勞和起重量500kN的中級(jí)工作制吊車的中級(jí)工作制吊車 梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。 （3 3）焊縫焊縫符號(hào)符號(hào) 標(biāo)標(biāo) 注注 方方 法法 相同焊縫相同焊縫安裝焊縫安裝焊縫雙面焊縫雙面焊縫單面焊縫單面焊縫 三角圍焊三角圍焊塞焊縫塞焊縫對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫 角焊縫角焊縫 形形 式式 hf O O hf hf a c v 90或或135或或6mm時(shí)時(shí)，hf,maxt-(12)mm 當(dāng)當(dāng) t6mm時(shí)時(shí)，hf,maxt h hf f t t t t1 1 t1t t t t t1 1 h hf f 貼邊焊縫貼邊焊縫

17、 （2 2）最小焊腳尺寸）最小焊腳尺寸 為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬 組織，導(dǎo)致母材開裂，組織，導(dǎo)致母材開裂， hf,min 還還應(yīng)滿足以下要求應(yīng)滿足以下要求: : ,min 1.5 f ht 式中式中: : t較厚焊件厚度較厚焊件厚度 另外：對(duì)埋弧自動(dòng)焊另外：對(duì)埋弧自動(dòng)焊hf,min可減小可減小1mm; ; 對(duì)對(duì)T形連接單面角焊縫形連接單面角焊縫h hf,min f,min應(yīng)增加 應(yīng)增加1mm; ; 當(dāng)當(dāng)t4mm時(shí)時(shí), , hf,min=t 取整取整mmmm數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后只進(jìn)不舍。數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后只進(jìn)不舍。 h hf f t t t

18、t1 1 t t1 1t t （3 3）設(shè)計(jì)焊角尺寸）設(shè)計(jì)焊角尺寸hf 應(yīng)滿足應(yīng)滿足 （1 1）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度 ,min,maxfff hhh 2 2、焊縫計(jì)算長度的構(gòu)造要求、焊縫計(jì)算長度的構(gòu)造要求 側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均 兩端大而中間小。焊縫越長，應(yīng)力集中越顯著。如果兩端大而中間小。焊縫越長，應(yīng)力集中越顯著。如果 焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù) 加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；但是當(dāng)焊縫長度超過某一限加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；但是當(dāng)焊縫長度超過某一

19、限 值后，可能首先在焊縫兩端發(fā)生破壞而逐漸向中間發(fā)值后，可能首先在焊縫兩端發(fā)生破壞而逐漸向中間發(fā) 展，最終導(dǎo)致焊縫破壞。展，最終導(dǎo)致焊縫破壞。 當(dāng)實(shí)際長度大于以上限值時(shí)，計(jì)算時(shí)超出部分不予當(dāng)實(shí)際長度大于以上限值時(shí)，計(jì)算時(shí)超出部分不予 考慮；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時(shí)，考慮；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時(shí)，lw不受此限制不受此限制. . fw hl60 故側(cè)面焊縫計(jì)算長度：故側(cè)面焊縫計(jì)算長度： （2 2）側(cè)面角焊縫的最小計(jì)算長度）側(cè)面角焊縫的最小計(jì)算長度 對(duì)于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)對(duì)于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán) 重且起滅弧坑相距太近，使焊縫不可靠。焊縫越短應(yīng)力重且起滅

20、弧坑相距太近，使焊縫不可靠。焊縫越短應(yīng)力 集中也越嚴(yán)重，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定：集中也越嚴(yán)重，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定： 840 wf lhmm且 此規(guī)定適合正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。此規(guī)定適合正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。 （3 3）側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度）側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度 當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)：當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)： max,wwmin,w lll 3 3、搭接連接的構(gòu)造要求、搭接連接的構(gòu)造要求 N N N N l lw w 2h2hf f 2h2hf f N N N N l l2 2 l l1 1 b b 鋼板拱曲鋼板拱曲 試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載

21、力與b / lw有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)b / lw 1 1時(shí)，連接承載力隨比值增大明顯下降，這是由于應(yīng)力時(shí)，連接承載力隨比值增大明顯下降，這是由于應(yīng)力 傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均所致，為防止連接強(qiáng)傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均所致，為防止連接強(qiáng) 度過分降低，規(guī)范規(guī)定：度過分降低，規(guī)范規(guī)定： b /lw 1 1 為避免因焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，要求：為避免因焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，要求： b16t（t 12mm）或或190mm（t12mm） 式中：式中：b為兩側(cè)焊縫的距離；為兩側(cè)焊縫的距離； lw為側(cè)焊縫計(jì)算長度；為側(cè)焊縫計(jì)算長度； t為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。 在搭

22、接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5 倍，且不得小于倍，且不得小于25mm。 當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng) 將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開。避開 起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。 1 5 25mm t 且 t t1 1 t t2 2 （t t1 1t t2 2） 2hf 2h2hf f2h2hf f 焊縫繞角焊縫繞角2hf 三三 直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式 分析計(jì)算直角角焊縫時(shí)，作如下假定和簡化處理分析計(jì)算直角角焊縫時(shí)，作如下假定和簡

23、化處理: : 假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為45； 不計(jì)焊縫熔入焊不計(jì)焊縫熔入焊 件的深度和焊縫表面的件的深度和焊縫表面的 弧線高度，偏安全地取弧線高度，偏安全地取 破壞面上等腰三角形的破壞面上等腰三角形的 高為直角角焊縫的有效高為直角角焊縫的有效 厚度厚度he，he0.7hf。 1 1、基本假定、基本假定 h hc c 焊腳尺寸焊腳尺寸 焊根焊根 熔深熔深 焊縫厚度焊縫厚度 有效厚度有效厚度 凸度凸度 焊趾焊趾 有效厚度有效厚度he與焊縫計(jì)算長度與焊縫計(jì)算長度lw的乘積稱為破壞面的的乘積稱為破壞面的 有效截面面積。計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。有效截面面

24、積。計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。 2 2、有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)、有效截面上的應(yīng)力狀態(tài) 在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力：在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力： 正應(yīng)力正應(yīng)力 垂直于焊縫有效截面（面外垂直）垂直于焊縫有效截面（面外垂直） 剪應(yīng)力 剪應(yīng)力 平行于焊縫長度方向（面內(nèi)平行）平行于焊縫長度方向（面內(nèi)平行） 剪應(yīng)力剪應(yīng)力 垂直于焊縫長度方向（面內(nèi)垂直）垂直于焊縫長度方向（面內(nèi)垂直） 圖圖3.3.10 3 3、破壞時(shí)的極限條件、破壞時(shí)的極限條件 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦用式推薦用式(3-1)確定角焊縫的極確定角焊縫的極 限強(qiáng)度限強(qiáng)度: : 222w

25、 u 1.8()(3 1)f 式中：式中： fuw -焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度 222w u 3()(32)f 出于偏于安全考慮出于偏于安全考慮, ,且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算 應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)(ECCS)，將將(3-1)的的1.8改改 為為3即：即： 222w 11f 333 3f （） 我國我國規(guī)范規(guī)范采用了以上折算應(yīng)力公式，但由于我國采用了以上折算應(yīng)力公式，但由于我國 規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條件確定的，規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條件確定的， 故引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后上式又可表達(dá)為故引

26、入抗力分項(xiàng)系數(shù)后上式又可表達(dá)為 以下圖為例，推導(dǎo)直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的實(shí)用公式。以下圖為例，推導(dǎo)直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的實(shí)用公式。 4 4、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式、直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式 ffw角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f f 對(duì)于有效截對(duì)于有效截 面既不是正應(yīng)力也面既不是正應(yīng)力也 不是剪應(yīng)力，但可不是剪應(yīng)力，但可 分解為分解為 和和 。 N N f f + + V V V V N N 破壞截面破壞截面 在在V作用下，在有效截面內(nèi)產(chǎn)生與焊縫長度方向平行作用下，在有效截面內(nèi)產(chǎn)生與焊縫長度方向平行 的剪應(yīng)力為：的剪應(yīng)力為： （3-4） f e w V h l 在在N作用下作用下,產(chǎn)生與有效截

27、面成產(chǎn)生與有效截面成45交角的平均應(yīng)力為交角的平均應(yīng)力為 f e w N h l （3-5） 可將可將 f 分解為分解為 和和 ，如下，如下 2 f （3-6） 將式將式（3-4）和式和式（3-6）代入式代入式（3-3），），得得 w ff ff f3 2 3 2 2 22 ：得 1.22整理上式，并令 2 3 f 2 2 (37 ) fw ff f f 上式即為規(guī)范給定的直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式。上式即為規(guī)范給定的直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式。 f 正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。 靜載時(shí)靜載時(shí) f 1.22， 對(duì)直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)，對(duì)直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)， f

28、 1.0 。 對(duì)正面角焊縫，對(duì)正面角焊縫， f0，力力N與焊縫長度方向垂直，則與焊縫長度方向垂直，則 對(duì)側(cè)面角焊縫對(duì)側(cè)面角焊縫 ， f0，力力V與焊縫長度方向平行，則與焊縫長度方向平行，則 w fff e w N f h l （3-83-8） w ff e w V f h l （3-93-9） 式中：式中：he=0.7=0.7hf； lw角焊縫計(jì)算長度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條角焊縫計(jì)算長度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條 焊縫取其實(shí)際長度減去焊縫取其實(shí)際長度減去2hf。 四四 直角角焊縫連接的計(jì)算直角角焊縫連接的計(jì)算 1 1、軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算、軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算 （1）承受斜向軸心力的）

29、承受斜向軸心力的T形角焊縫連接形角焊縫連接 方法一：分力法求解方法一：分力法求解 將力將力N分解為垂直于焊縫分解為垂直于焊縫 和平行于焊縫的分力：和平行于焊縫的分力： Nx=Nsin ，Ny=Ncos 計(jì)算應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力： sin (310) f we N l h N Nx x N Ny y N N 2 w l 2 w l f f N cos (311) f we N l h 代入式代入式3-7驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，即驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，即: : 2 2 (3 12) fw ff f f 方法二：直接法求解方法二：直接法求解 將式將式3-10和式和式3-11代入式代入式3-12，可得，可得: : 22 w

30、f fe we w sincosNN f hlhl 2 2w f e wf sin cos N f h l 3 2 f 將將 代入上式，得代入上式，得 22 2w f e we w 2sinsin cos1 33 NN f h lh l （3-133-13） w f fe w N f h l 則受斜向軸心力角焊縫的計(jì)算公式為：則受斜向軸心力角焊縫的計(jì)算公式為： 令：令： 3 sin 1 1 2 f 為斜焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。為斜焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)。 1.221.201.141.121.081.041.021.00 f 907060504030200 查查 f 表表 當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊

31、縫群的中當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中 心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。 蓋板對(duì)接連接蓋板對(duì)接連接可采用兩側(cè)側(cè)面角焊縫連接，正面可采用兩側(cè)側(cè)面角焊縫連接，正面 角焊縫連接和三面圍焊連接。角焊縫連接和三面圍焊連接。 （2 2）軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接）軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接 僅采用側(cè)面角焊縫連接僅采用側(cè)面角焊縫連接 w f we f f lh N lw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫 計(jì)算長度的總和。計(jì)算長度的總和。 4 w ff e w N f h l 圖中圖中 N NN N l lw w 采用三面圍焊連接（矩形蓋板）采用三面圍焊連

32、接（矩形蓋板） w ffwe Nfl h w ff we NN f l h 先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力 lw連接一側(cè)的正面角焊連接一側(cè)的正面角焊 縫計(jì)算長度的總和?？p計(jì)算長度的總和。 再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度 lw連接一側(cè)的側(cè)面角焊連接一側(cè)的側(cè)面角焊 縫計(jì)算長度的總和縫計(jì)算長度的總和 N NN N lw lw 或直接由下式計(jì)算：或直接由下式計(jì)算： w f fe w N f h l 圖中：圖中： 2 w ffwe Nflh 4 w ff we NN f l h 24 w f feww e N f hll h 或或 N NN N lw lw 采用三面圍

33、焊連接（菱形蓋板）采用三面圍焊連接（菱形蓋板） w f fe w N f h l 312 244 w f fewwefew N f hll hhl N NN N lw1 lw3 3 lw2 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群福阡撹旒苤?，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群福?或三面圍焊，特殊情況也允許采用或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊。腹桿受軸心力作形圍焊。腹桿受軸心力作 用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與 角鋼桿件的軸線重合。角鋼桿件的軸線重合。 （3 3）承受軸心力的角鋼角焊縫連接）承受軸

34、心力的角鋼角焊縫連接 如左圖鋼桁架節(jié)點(diǎn)，弦如左圖鋼桁架節(jié)點(diǎn)，弦 桿和腹桿采用雙角鋼組成的桿和腹桿采用雙角鋼組成的T 形截面，腹桿通過節(jié)點(diǎn)板與形截面，腹桿通過節(jié)點(diǎn)板與 弦桿連接。弦桿連接。 6-1106-110 10-15010-150 6-1106-110 10-15010-150 8 8 170170190190 130130 120120 285 25285 25 僅用側(cè)面焊縫連接僅用側(cè)面焊縫連接 NNN 21 12 -N eNb e 解上式，得解上式，得 由力及力矩平衡得：由力及力矩平衡得： （3-143-14） 11 b e NNk N b 肢背焊縫肢背焊縫 x xx x lw1 w1

35、 lw2 w2 N N N N1 1 N N2 2 c b 肢尖焊縫肢尖焊縫 22 e NNk N b （3-153-15） k1角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)；角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)； k2角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)。角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)。 式中：式中： 在在N1、N2作用下，作用下，肢背、肢尖焊肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度為：縫的計(jì)算長度為： （3-163-16） 1 w1 w f1f 20.7 N l hf 2 w 2 w f 2f 20.7 N l hf （3-173-17） hf1肢背焊縫的焊角尺寸；肢背焊縫的焊角尺寸； hf2肢尖焊縫的焊角尺寸。肢尖焊縫的焊角尺寸。 式中：式中：

36、 角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù) 0.350.350.650.65 不等邊角鋼不等邊角鋼 （長邊相連）（長邊相連） 0.250.250.750.75 不等邊角鋼不等邊角鋼 （短邊相連）（短邊相連） 0.30.30.70.7等邊角鋼等邊角鋼 肢尖肢尖 k2肢背肢背 k1 內(nèi)力分配系數(shù)內(nèi)力分配系數(shù) 截面及連接情況截面及連接情況 采用三面圍焊采用三面圍焊 設(shè)計(jì)時(shí)先假定正面角焊縫的焊腳尺寸設(shè)計(jì)時(shí)先假定正面角焊縫的焊腳尺寸h f3 ，并求出它，并求出它 所分擔(dān)的內(nèi)力所分擔(dān)的內(nèi)力N3 ： w fff33 7 . 02fbhN（3-183-18） 通過平衡關(guān)系，可得肢背

37、和肢尖焊縫通過平衡關(guān)系，可得肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力分擔(dān)的內(nèi)力為為: : x xx x lw1 w1 lw2 w2 N N N N1 1 N N2 2 c bN N3 3 利用式利用式3-16和和3-17可得可得肢背、肢尖焊肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度。縫的計(jì)算長度。 113 1 2 Nk NN 肢背焊縫肢背焊縫（3-193-19） 223 1 2 Nk NN 肢尖焊縫肢尖焊縫 （3-203-20） 采用采用L形圍焊形圍焊 x xx x lw1 w1 N N N N1 1 c bN N3 3 令令N20，由式，由式3-20，得：，得： L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：形圍焊角焊縫計(jì)算公式為： （3-22

38、3-22） 13 NNN 若求出得若求出得hf3大于大于hfmax , ,則不能采用則不能采用L形圍焊形圍焊 32 2Nk N（3-213-21） 由水平平衡關(guān)系，得：由水平平衡關(guān)系，得： 1 w1 w f1f 3 f 3 w ffw3 20.7 20.7 N l hf N h fl （3-233-23） （3-243-24） w3f 3 lbh 未采用繞角焊時(shí)未采用繞角焊時(shí) 采用繞角焊時(shí)采用繞角焊時(shí) w3 lb 2 2、受彎矩、受彎矩M 、軸力、軸力N 、剪力、剪力V聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算 （1 1）偏心斜拉力作用）偏心斜拉力作用 在偏心斜拉力作用下，角焊縫可看作同時(shí)承受軸

39、心在偏心斜拉力作用下，角焊縫可看作同時(shí)承受軸心 力力Nx、剪力、剪力Ny和彎矩和彎矩M=Nxe的共同作用。的共同作用。 有效截面有效截面 he e lw A M=NM=Nx xe e N Nx x A A N N N Ny y e e A 由由N Nx x由由N Ny y A 由由M M xx N ee w 2 NN Ah l 由軸心拉力由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：產(chǎn)生的應(yīng)力： 由彎矩由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：產(chǎn)生的最大應(yīng)力： M 2 ee w 6 2 MM Wh l x fA 2 e we w 6 22 NM h lh l 因因A點(diǎn)應(yīng)力為最大，所以是設(shè)計(jì)控制點(diǎn)。對(duì)點(diǎn)應(yīng)力為最大，所以是設(shè)計(jì)控制點(diǎn)。

40、對(duì)A點(diǎn)：點(diǎn)： A點(diǎn)由軸心拉力點(diǎn)由軸心拉力Nx和彎矩和彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力方向相同，產(chǎn)生的應(yīng)力方向相同， 直接疊加得：直接疊加得： A點(diǎn)由剪力點(diǎn)由剪力Ny產(chǎn)生的應(yīng)力：產(chǎn)生的應(yīng)力： yy fA ee w 2 NN Ah l 2 2w fA fAf f f 則角焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式為：則角焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式為： （2 2）V、M共同作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算共同作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算 假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩由全部焊縫承受假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩由全部焊縫承受 對(duì)于翼緣最外纖維對(duì)于翼緣最外纖維1點(diǎn)處：點(diǎn)處： w 1 f1ff w 2 hM f I f2 f2 f1 f1 M M V V 1 1 腹

41、板焊縫腹板焊縫 f f1 1 2 2 翼緣焊縫翼緣焊縫 x xx x h h1 1h h2 2 式中式中: :Iw全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩； h1上、下翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離。上、下翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離。 對(duì)對(duì)翼緣與腹板焊縫交點(diǎn)翼緣與腹板焊縫交點(diǎn)2處：處： 2 f2 w 2 hM I f2 e2 w2 V h l （） h2 腹板焊縫的實(shí)際長度；腹板焊縫的實(shí)際長度； lw2腹板焊縫的計(jì)算長度；腹板焊縫的計(jì)算長度； he2腹板焊縫有效截面高度；腹板焊縫有效截面高度； 式中：式中： e2 w2 h l （）腹板焊縫有效截面面積之和。腹

42、板焊縫有效截面面積之和。 則腹板焊縫在則腹板焊縫在2點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算式為：點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算式為： 2 2w f2 f2f f f 工字梁與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計(jì)算方法是工字梁與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計(jì)算方法是 假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，此假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，此 時(shí)彎矩時(shí)彎矩M化為一對(duì)水平力化為一對(duì)水平力H=M/h。則：。則： 腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式： w ff e2 w2 2 H f h l w fff e1 w1 H f h l 翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式： （3 3）承受扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算）承受

43、扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算 搭接搭接扭矩扭矩 頂接頂接彎矩彎矩 注意區(qū)分偏心受力時(shí)：注意區(qū)分偏心受力時(shí)： Vy Vy O O r r r r T T x xx x Tx Tx Ty Ty A A y y y y A A r r1 1 r ry y 0.7h0.7hf f 0.7h0.7hf f x xx x l lt t x x0 0 y y y y l l2 2 e e1 1e e2 2 A A V V T T A A r r r r T T 將將F向焊縫群形心簡化得向焊縫群形心簡化得: : 剪力：剪力：V=F 扭矩：扭矩：T=F(e1+e2) 計(jì)算時(shí)按彈性理論假定計(jì)算時(shí)按彈性理論假定:

44、 : 被連接件絕對(duì)剛性，它有繞焊縫形心被連接件絕對(duì)剛性，它有繞焊縫形心O O旋轉(zhuǎn)的趨旋轉(zhuǎn)的趨 勢(shì)，而焊縫本身為彈性。勢(shì)，而焊縫本身為彈性。 扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直 于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度r成正比。成正比。 在軸心力在軸心力V V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。 經(jīng)過分析，可知：經(jīng)過分析，可知：A點(diǎn)和點(diǎn)和A點(diǎn)為該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)點(diǎn)為該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn) T Pxy T rT r III T T作用下作用下A A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: : 將其沿將其沿x軸和

45、軸和y軸分解軸分解: : sin cos yy TxT PP xx TyT PP rT r T r IrI rT rT r IrI Ip為焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的極慣性矩，為焊縫計(jì)算截面對(duì)形心的極慣性矩，Ip=Ix+Iy Ix，Iy焊縫計(jì)算截面對(duì)焊縫計(jì)算截面對(duì)x x、y y軸的慣性矩；軸的慣性矩； rx，ry為焊縫形心到焊縫驗(yàn)算點(diǎn)為焊縫形心到焊縫驗(yàn)算點(diǎn)A A的距離在的距離在x、y方向方向 的投影長度。的投影長度。 剪力剪力V作用下，作用下，A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: : Vy e w V h l A點(diǎn)垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為點(diǎn)垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為: f= Ty+ Vy ， 平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為

46、平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為: : f = Tx 則則A點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算公式：點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算公式： w ff f f f 2 2 即：即： 2 2TyVyw Txf f f 8 f hmm 155, w lmm 【例例3.1】 試驗(yàn)算圖試驗(yàn)算圖3.22所示直角角焊縫的強(qiáng)度。已知焊縫承受的所示直角角焊縫的強(qiáng)度。已知焊縫承受的 靜態(tài)斜向力靜態(tài)斜向力N=280kN( (設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值) )， , ,角焊縫的焊角尺角焊縫的焊角尺 寸寸 , ,實(shí)際長度實(shí)際長度 鋼材為鋼材為Q235B，手工，手工 焊，焊條為焊，焊條為E43型。型。 60 圖圖3.22 3.22 例例3.13.1圖圖 【例例3.2】 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的

47、對(duì)接連接（圖試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接（圖3.24）。已知鋼板寬）。已知鋼板寬 B=270mm,厚度厚度t1=28mm, ,拼接蓋板度拼接蓋板度, , t2=16mm, ,該連接承受該連接承受 的靜態(tài)軸心力的靜態(tài)軸心力N=1400kN（設(shè)計(jì)值）（設(shè)計(jì)值）, ,鋼材為鋼材為Q235B，手工焊，手工焊， 焊條為焊條為E43型。型。 【例例3.33.3】 試確定圖試確定圖3.25所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及 肢尖焊縫的長度。已知角鋼為肢尖焊縫的長度。已知角鋼為212510, ,與厚度為與厚度為8mm的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn) 板連接板連接, ,其肢背搭接長度

48、為其肢背搭接長度為300mm, ,焊腳尺寸均為焊腳尺寸均為hf=8mm, ,鋼材為鋼材為 Q235B, ,手工焊手工焊, ,焊條為焊條為E43型。型。 第第3.43.4節(jié)節(jié) 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 1. 1. 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造 2. 2. 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 本節(jié)目錄本節(jié)目錄 一一 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造 (1) (1)對(duì)手工焊，對(duì)手工焊，焊件厚度焊件厚度t6mm；對(duì)埋弧焊；對(duì)埋弧焊 t10mm時(shí)可不做坡口，采用直邊縫。時(shí)可不做坡口，采用直邊縫。 1 1、對(duì)接焊縫的坡口形式、對(duì)接焊縫的坡口形式 對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡對(duì)接焊縫的

49、焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡 口形式與焊件厚度有關(guān)?？谛问脚c焊件厚度有關(guān)。 C=0.5C=0.52mm2mm 直邊縫直邊縫 (2) (2)當(dāng)當(dāng)焊件厚度焊件厚度t=720mm時(shí)，宜采用單邊時(shí)，宜采用單邊V V形形或雙或雙 邊邊V形坡口形坡口。 (3) (3) 當(dāng)當(dāng)t20mm時(shí)，宜采用時(shí)，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。形坡口。 U U形坡口形坡口 C=3C=34mm4mmp p C=3C=34mm4mm p p K K形坡口形坡口 C=2C=23mm3mm 單邊單邊V V形坡口形坡口 C=2C=23mm3mm 雙邊雙邊V V形坡口形坡口 p p 2 2、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺

50、點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、傳力均勻、無明顯的優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、傳力均勻、無明顯的 應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。 缺點(diǎn)：經(jīng)常需開坡剖口，焊件下料精度要求高。缺點(diǎn)：經(jīng)常需開坡剖口，焊件下料精度要求高。 3 3、對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理、對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理 （1 1）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷， 故焊接時(shí)可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。故焊接時(shí)可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。 引弧板和引出板引弧板和引出板 引弧板引弧板 引出板引出板 C=3C=34mm4mm p p X X形坡口形坡口 （2 2）當(dāng)板

51、件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，時(shí)， 應(yīng)做坡度不大于應(yīng)做坡度不大于1:2.51:2.5的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力 集中。對(duì)于直接受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)，集中。對(duì)于直接受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)， 斜角坡度應(yīng)不大于斜角坡度應(yīng)不大于1:4。 改變寬度改變寬度 1:2.51:2.5 1:2.51:2.5 改變厚度改變厚度 1:2.51:2.5 二二 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 對(duì)接焊縫分為：焊透和部分焊透兩種，后面不做特對(duì)接焊縫分為：焊透和部分焊透兩種，后面不做特 殊說明，均指焊透的對(duì)接焊縫。殊說明，均指焊透的對(duì)

52、接焊縫。 對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu) 件強(qiáng)度計(jì)算相同。件強(qiáng)度計(jì)算相同。 1 1、軸心受力的對(duì)接焊縫、軸心受力的對(duì)接焊縫 ww tc w N ff l t 或 lw焊縫計(jì)算長度，無引弧板和引出板時(shí)，焊縫計(jì)算焊縫計(jì)算長度，無引弧板和引出板時(shí)，焊縫計(jì)算 長度取實(shí)際長度減去長度取實(shí)際長度減去2t；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長度。；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長度。 t連接件的較小厚度，對(duì)連接件的較小厚度，對(duì)T形接頭為腹板的厚度形接頭為腹板的厚度 。 ftw、fcw對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 t t a a N N N N

53、 N N N N （2 2）直對(duì)接焊縫需要計(jì)算焊縫強(qiáng)度的只有兩種情況：）直對(duì)接焊縫需要計(jì)算焊縫強(qiáng)度的只有兩種情況： 沒有引弧板時(shí)需要計(jì)算；沒有引弧板時(shí)需要計(jì)算； 受拉情況下的三級(jí)焊縫。受拉情況下的三級(jí)焊縫。 其余：其余： w t ff w c ff w vv ff （1 1）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受 剪的對(duì)接焊縫以及受拉的一、二級(jí)焊縫，均與母材等強(qiáng)，剪的對(duì)接焊縫以及受拉的一、二級(jí)焊縫，均與母材等強(qiáng)， 不用計(jì)算。不用計(jì)算。 受拉三級(jí)對(duì)接焊縫受拉三級(jí)對(duì)接焊縫以以5N/mm2倍數(shù)取整倍數(shù)取整0.85 w t ff 說明：說明： （3 3）當(dāng)不

54、滿足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接，如）當(dāng)不滿足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接，如 下：下： w c w t sin ff tl N w 或 w v w f tl N cos lw斜焊縫計(jì)算長度。設(shè)引弧板時(shí)，斜焊縫計(jì)算長度。設(shè)引弧板時(shí)，lwb/sin；不；不 設(shè)引弧板時(shí)，設(shè)引弧板時(shí)，lwb/sin2t。 fvw對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 經(jīng)計(jì)算，當(dāng)經(jīng)計(jì)算，當(dāng)tg1.5時(shí)，對(duì)接斜焊縫強(qiáng)度不低于母材，時(shí)，對(duì)接斜焊縫強(qiáng)度不低于母材， 可不用檢算?？刹挥脵z算。 t t a a N N N N N N N N 2 2、承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫、承受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫 焊縫

55、內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力 與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值 應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件： w V ww w max 2 3 f tl V tI VS w maxt 2 w 6 w MM f Wl t （1 1）板件間對(duì)接連接）板件間對(duì)接連接 lw t t M M V VV V M M lw t t M 焊縫承受的設(shè)計(jì)彎矩；焊縫承受的設(shè)計(jì)彎矩； Ww焊縫計(jì)算截面模量。焊縫計(jì)算截面模量。 V 焊縫承受的設(shè)計(jì)剪力；焊縫承受的設(shè)計(jì)剪力； Iw 焊縫計(jì)算截面慣性矩

56、；焊縫計(jì)算截面慣性矩； Sw 計(jì)算剪應(yīng)力處以上（或以下）焊縫計(jì)算截面對(duì)計(jì)算剪應(yīng)力處以上（或以下）焊縫計(jì)算截面對(duì) 中和軸的面積矩。中和軸的面積矩。 （2 2）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算 對(duì)于工字形截面梁的對(duì)接接頭，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力對(duì)于工字形截面梁的對(duì)接接頭，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力 與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力：與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力： max w t w M f W max max w V w VS f I t w t 2 1 2 1 1 . 13f （2 2）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算）工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算 式中

57、：式中： 1、 1為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 1.1考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，故將強(qiáng)考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，故將強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高。度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高。 計(jì)算截面計(jì)算截面 翼緣與腹板交接處翼緣與腹板交接處 1 1 max max 1 1 max max M M M MV V V V 3 3、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫 軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用 下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為： maxmax w

58、 NMt ww NM f AW ， 1 1 max max 1 1 max max 柱柱 牛腿牛腿 N N V V 1 1 焊縫計(jì)算截面焊縫計(jì)算截面 max max 由由M=VeM=Ve e e 由由N N由由V V h h0 0 h h t t max max w V w VS f I t 22 NM11 31.1 w t f（+） 腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力: : tI VS w 1 1 h h W M 0 w M1 式中式中 焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長度是否減少，焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長度是否減少， 焊縫強(qiáng)度要否折減外，其計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完

59、焊縫強(qiáng)度要否折減外，其計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完 全相同。全相同。 【例例3.83.8】試驗(yàn)算下圖所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中試驗(yàn)算下圖所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中 a=540mm,t=22mm,a=540mm,t=22mm,軸心力的設(shè)計(jì)值為軸心力的設(shè)計(jì)值為N=2150kNN=2150kN。鋼材為。鋼材為 Q235BQ235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43E43型，焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)型，焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn), ,施施 焊時(shí)加引弧板和引出板。焊時(shí)加引弧板和引出板。 例例3.83.8圖圖 【解解】由附表由附表1.21.2可知，可知， w2w2 tv 175N mm ,120N mmff。

60、 直縫連接其計(jì)算長度直縫連接其計(jì)算長度 w 540mml ，焊縫正應(yīng)力為：，焊縫正應(yīng)力為： 3 2w2 t w 2150 10 181.0N mm175N mm 540 22 f l t N = 不滿足要求不滿足要求, ,改用斜對(duì)接焊縫改用斜對(duì)接焊縫, ,取截割斜度為取截割斜度為1.5:11.5:1，即，即 56 w 540 651mm sinsin56 a l 故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為： 3 2w2 t w sin2150 10sin56 124.5N mm175N mm 651 22 f l t N = ，焊縫長度，焊縫長度: : 剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為： 3 2w2 v w