3.2.3焊縫連接(角焊縫)

1、 3-4 角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算斜角角焊縫斜角角焊縫 主要用于鋼管連接中，135或 60不宜用作受力焊縫（鋼管除外）.1角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算直角角焊縫直角角焊縫 截面形式 ：（a）普通焊縫）普通焊縫 （b）平坡焊縫）平坡焊縫 （c）深熔焊縫）深熔焊縫 1.最小焊腳尺寸最小焊腳尺寸 hf maxmin5 . 1thf2.最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸 hf minmax2 . 1 thf邊緣焊接件 保證最小承載力，冷卻過快產(chǎn)生裂紋焊件變形大，易脆裂，易燒穿3.最小焊縫計算長度最小焊縫計算長度 lw 40hf（受動力荷載）；60hf （其他情況）；內(nèi)力分布兩

2、端大、中間小內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布則不受此限。 8hf 或 40mm，取兩者較大值局部受熱嚴(yán)重，起落弧坑相距太近 4.最大焊縫計算長度最大焊縫計算長度 lw 5.搭接最小長度搭接最小長度5t1或或 25mm，取兩者較大值，取兩者較大值（t1 為較薄焊件厚度） 6.端部端部焊接焊接7.轉(zhuǎn)角焊接轉(zhuǎn)角焊接繞角焊繞角焊在次要構(gòu)件或次要焊接連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應(yīng)大于斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應(yīng)大于15t（對受壓構(gòu)件）（對受壓構(gòu)件）或或30t（對受拉構(gòu)件），（對受拉構(gòu)件），t為較薄焊件的厚度 342 角焊縫的受力特點(diǎn)角焊縫的受力特點(diǎn)l.角焊縫的受力特點(diǎn)角焊縫的受力特點(diǎn)有效厚度

3、 ：兩焊腳邊的夾角 hf 焊腳尺寸。 60或135尚應(yīng)滿足其他構(gòu)造要求。cos2efhh0.7efhh直角：:按焊縫有效截面計算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力；按焊縫有效截面計算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力；:按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；: :正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)：正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)：對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)， 對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)， 2角焊縫的強(qiáng)度及實(shí)用計算法角焊縫的強(qiáng)度及實(shí)用計算法斜角角焊縫：斜角角焊縫： wfffff22fff1.

4、22f1.0f3.4.3 角 焊 縫 的 計 算 1. 軸向力作用下的計算軸向力作用下的計算 (1)(1)正面角焊縫縫正面角焊縫縫（2 2）側(cè)面角焊縫）側(cè)面角焊縫(3) (3) 軸力與剪力共同作用軸力與剪力共同作用（4 4） P48P48 wfffff22wfffe wNfh lwffe wNfh l2. 2. 角鋼桿件與節(jié)點(diǎn)板焊接連接角鋼桿件與節(jié)點(diǎn)板焊接連接(1)(1)角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算 K1、 K2焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1 、N2 分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。211122eNNK NbeNNK Nb1212 +2 wwwwefef

5、fNNllh fh fh計算長度實(shí)際長度 ：計算長度（2 2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算）角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)力為：1132231212NK NNNK NN1212 wwwwefefNNllh fh f33wfe wfNh lf（3 3）角鋼用）角鋼用“L”L”型焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算型焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計算 由 N2 = 0得：32132NK NNNN1212 wwwwefefNNllh fh f例例 某桁架的腹桿，截面為某桁架的腹桿，截面為2L14010，Q235-BF鋼，手工焊鋼，手工焊,E43型焊條。構(gòu)件承受靜力荷載，由恒載標(biāo)準(zhǔn)

6、值產(chǎn)生的型焊條。構(gòu)件承受靜力荷載，由恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的NGK =300 kN，由活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的由活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的NQK=580 kN。構(gòu)件與。構(gòu)件與16 mm厚的節(jié)點(diǎn)板相連厚的節(jié)點(diǎn)板相連接，如圖所示。試分別設(shè)計下列情況時此節(jié)點(diǎn)的連接接，如圖所示。試分別設(shè)計下列情況時此節(jié)點(diǎn)的連接: (1)采用三面圍焊時；采用三面圍焊時； (2)采用兩側(cè)面角焊縫時；采用兩側(cè)面角焊縫時；(3)采用采用L形圍焊時形圍焊時。 解：解：1)采用三面圍焊采用三面圍焊max1.51.5 166fhtmmmin1.21.2 1012fhtmm(12)10(12)(98)fhtmm =8fhmm取1.2 300 1.4 5801

7、172GGKQQKNNNkN3221172 10214.1215/54.756 10NfN mmA330.720.7 8 2 140 1.22 160306.1 10306.1wfffNhbfNkN 11322310.7 1172306.1/ 2667.35210.3 1172306.1/ 2198.552NK NNkNNK NNkN311322667.35 10=372.4mm60h =480mm2 0.7 8 160198.55 10 = 110.88=64mm2 0.7 8 160wfwefwfwefNlh fNlmmhh f 2）當(dāng)用兩側(cè)面角焊縫時11220.7 1172820.40.

8、3 1172351.6NK NkNNK NkN311322820.4 10=457.8mm60h =480mm2 0.7 8 160351.6 10 = 196.28=64mm2 0.7 8 160wfwefwfwefNlh fNlmmhh f 3)當(dāng)用當(dāng)用L形圍縫時形圍縫時 因而本例題不能采用因而本例題不能采用L形圍焊。形圍焊。32132=2 0.3 1172=703.21172703.2468.8NK NkNNNNkN333703.2 102 0.7 (5) 1.22 1602 0.7 (1405) 1.22 160=19.1mm10mmfNhbt 3.3.在彎矩（扭矩）、軸力、剪力共同作

9、用下的角焊縫計算在彎矩（扭矩）、軸力、剪力共同作用下的角焊縫計算 圖示連接 ?假設(shè)焊縫為彈性體，被連接件是剛體，假設(shè)焊縫為彈性體，被連接件是剛體，力矩矢量方向在焊縫平面內(nèi)，為彎矩；力矩矢量方向在焊縫平面內(nèi)，為彎矩；力矩矢量方向垂直于焊縫平面，為扭矩。力矩矢量方向垂直于焊縫平面，為扭矩。為彎矩。M、V和和N共同作用下，焊縫上或下端點(diǎn)最危險處應(yīng)滿足：共同作用下，焊縫上或下端點(diǎn)最危險處應(yīng)滿足：22fwffff只承受上述M、N、V的某一、兩種荷載時，取其相應(yīng)的應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。362Mfe wMh l2Vfe wVh l2Nfe wNh lNM + Vfffff式中點(diǎn)2及點(diǎn)3： 4. 牛腿在彎矩、剪力共同

10、作用下的角焊縫連接計算:MVe 翼緣豎向剛度較差，不能承受剪力，所以全部剪力均由豎向焊縫承受，彎矩由翼緣與腹板角焊縫共同承受。點(diǎn)1：Mwfff22fwffff例例 計算計算 圖示角焊縫連接中的圖示角焊縫連接中的hf 。圖中尺寸單位為：圖中尺寸單位為：mm。 已知連接承受動荷載，需驗(yàn)算疲勞已知連接承受動荷載，需驗(yàn)算疲勞. .鋼材為鋼材為 Q235BF ，焊條為焊條為E43型型, ,解解 1212180 V=24012090120 180240 900NFkNFkNMFF，2 160/wffN mm3180 105992 0.7(240 10)322ffffNhhh3240 107452 0.7(

11、240 10)322ffffVhhh2222559745160fwffffffhh1.0f滿足要求。 解得 hf 5.8mm 取 hf = 6mm minmax1.51.5104.7fhtmmmaxmin1.21.2 89.6fhtmmminmaxfffhhh例、例、某某T型牛腿，角焊縫連接，型牛腿，角焊縫連接，F(xiàn)=250kN(設(shè)計值），設(shè)計值），Q235鋼，鋼，E43型型 焊條，靜荷載，試確定焊腳尺寸。焊條，靜荷載，試確定焊腳尺寸。解：解：1、確定焊縫計算長度（兩條、確定焊縫計算長度（兩條L型焊縫型焊縫)豎焊縫：豎焊縫：lw12005195mm，水平焊縫： lw2（20016）/2-587m

12、m,取lw285mmmm9 .6785219522/1951952eeehhhy2239 .67852)9 .672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105 . 25 FV23622N/mm7 .874102361)5 .67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1 .64390105 . 21952eeeVfhhhV43mm102361eh2、求焊縫形心及慣性矩：求焊縫形心及慣性矩：3、力向形心轉(zhuǎn)移、力向形心轉(zhuǎn)移4、控制點(diǎn)分項(xiàng)應(yīng)力（下邊緣點(diǎn)）、控制點(diǎn)分項(xiàng)應(yīng)力（下邊緣點(diǎn)） wfffff22mm616064122. 17

13、 .874122eehhmm6 . 87 . 067 . 0efhhmm9fhmm6165 . 15 . 1maxminthhffmm2 .19162 . 12 . 1minmaxthhff5、焊縫強(qiáng)度計算：、焊縫強(qiáng)度計算：6、焊腳尺寸確定：、焊腳尺寸確定： ?。?5. 扭矩、剪力、軸力共同作用下搭接連接角焊縫: 扭矩T作用下各點(diǎn)應(yīng)力計算（以A點(diǎn)為例）：Ix+Iy為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，rx、ry為焊縫角點(diǎn)到焊縫形心的坐標(biāo)距離。fxyTxyTrIIfyTxxyTrII fxfyNVe we wNVh lh l注意計算時需判斷應(yīng)力最大點(diǎn)！+ + fxfxfyfyTNTV22fwffff例

14、例 圖示一圍焊縫連接，已知圖示一圍焊縫連接，已知 試驗(yàn)算該連接是否安全。試驗(yàn)算該連接是否安全。解解 將F移向焊縫形心O，三面圍焊縫受力： 12200 300 8 37060 80flmm lmmhmm FkNxmm emm，370370 8029600NFkNTF ekN mm 2 160/wffN mm 在計算焊縫的面積和其極慣性矩時，近似取 l1 和 l2 為其計算長度，即既不考慮焊縫的實(shí)際長度稍大于 l1 和 l2 ，也不扣除水平焊縫的兩端缺陷8mm。 在N力作用下，焊縫各點(diǎn)受力均勻； 在T作用下，水平焊縫右邊兩個端點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力最大， 但在右上端點(diǎn)其應(yīng)力的水平分量與N力產(chǎn)生的同方向，因而

15、焊縫在外力F作用下， 該點(diǎn)最危險。 20.70.7 8200+300+200 =3920f wAh lmm （）324322410.7 8 300 +2 0.7 8 200 150 =6300 12120.7 8 200 +2 0.7 8 200100-60+0.7 8 300 60 =1710 12xyIcmIcm ，（） 該連接安全。 7272.96 1015055.4/8.01 10fyTxyTrN mmII32370 10=94.4/ 3920fNNN mmA2222251.7()(94.455.4)155.7160/1.221.22fwfffN mm7272.96 10(20060)

16、51.7/8.01 10fTxxyTrN mmII 焊接應(yīng)力焊接應(yīng)力：焊接后冷卻時，焊縫與焊縫附近的鋼材不能自由收縮，：焊接后冷卻時，焊縫與焊縫附近的鋼材不能自由收縮，由此約束而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力。由此約束而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力。3.5 焊接應(yīng)力與焊接變形 焊接變形：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)在焊接過程中，局部區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)在焊接過程中，局部區(qū)域受到很強(qiáng)的高溫作用，在此不均勻的加熱和冷卻過程中產(chǎn)受到很強(qiáng)的高溫作用，在此不均勻的加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。生的變形稱為焊接變形。 （1 1）形成）形成 兩塊鋼板上施焊時，產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫附近溫度高達(dá)兩塊鋼板上施焊時，產(chǎn)生不均勻

17、的溫度場，焊縫附近溫度高達(dá)16001600 C C，其鄰近區(qū)域溫度較低，且冷卻很快。冷卻時鋼材收縮，冷，其鄰近區(qū)域溫度較低，且冷卻很快。冷卻時鋼材收縮，冷卻慢的區(qū)域收縮受到限制，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻快的區(qū)域受到壓卻慢的區(qū)域收縮受到限制，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻快的區(qū)域受到壓應(yīng)力。應(yīng)力。1. 焊接應(yīng)力的形成和對鋼結(jié)構(gòu)的影響焊接應(yīng)力的形成和對鋼結(jié)構(gòu)的影響使構(gòu)件提前進(jìn)入彈塑性工作階段。使構(gòu)件提前進(jìn)入彈塑性工作階段。降低壓桿的穩(wěn)定性；降低壓桿的穩(wěn)定性；降低疲勞強(qiáng)度降低疲勞強(qiáng)度 由于焊接應(yīng)力使焊縫處于三向應(yīng)力狀態(tài)，阻礙了塑性變形，由于焊接應(yīng)力使焊縫處于三向應(yīng)力狀態(tài)，阻礙了塑性變形，裂紋易發(fā)生和發(fā)展；裂紋易發(fā)

18、生和發(fā)展；對常溫下承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度沒有影響，但剛度降低；對常溫下承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度沒有影響，但剛度降低；（3 3）焊接應(yīng)力的影響）焊接應(yīng)力的影響厚度方向應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。厚度方向應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。橫向應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力橫向應(yīng)力：垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力 縱向應(yīng)力：沿著焊縫長度方向的應(yīng)力縱向應(yīng)力：沿著焊縫長度方向的應(yīng)力 （2 2）焊接應(yīng)力的分類）焊接應(yīng)力的分類 表現(xiàn)主要有：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、表現(xiàn)主要有：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等。如圖角變形

19、、波浪變形、扭曲變形等。如圖 2. 焊接變形的產(chǎn)生和防止焊接變形的產(chǎn)生和防止 焊接變形是由于焊接過程中焊區(qū)的收縮變形引起的，焊接變形是由于焊接過程中焊區(qū)的收縮變形引起的，表現(xiàn)在構(gòu)件局部的鼓起、歪曲、彎曲或扭曲等。表現(xiàn)在構(gòu)件局部的鼓起、歪曲、彎曲或扭曲等。（4 4）對于小構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后回火，然后慢慢冷卻，）對于小構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后回火，然后慢慢冷卻，以消除焊接應(yīng)力。以消除焊接應(yīng)力。3. 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法：（1 1）采用適當(dāng)?shù)暮附映绦颍┎捎眠m當(dāng)?shù)暮附映绦?如分段焊、分層焊；如分段焊、分層焊；（2 2）盡可能采用對稱焊縫，使其變形相反而抵消；）盡可能采用對

20、稱焊縫，使其變形相反而抵消；（3 3）施焊前使結(jié)構(gòu)有一個和焊接變形相反的預(yù)變形；）施焊前使結(jié)構(gòu)有一個和焊接變形相反的預(yù)變形； 4. 合理的焊縫設(shè)計合理的焊縫設(shè)計 （4 4）避免仰焊。）避免仰焊。（3 3）焊縫盡可能對稱布置，連接過渡平滑，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象；）焊縫盡可能對稱布置，連接過渡平滑，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象；（2 2）焊縫尺寸不宜太大；）焊縫尺寸不宜太大；（1 1）避免焊縫集中、三向交叉焊縫；）避免焊縫集中、三向交叉焊縫；1.1.手工焊焊條如何選擇？手工焊焊條如何選擇？2.2.對接焊縫有哪些構(gòu)造要求？對接焊縫有哪些構(gòu)造要求？3.3.角焊縫的焊腳尺寸如何確定？角焊縫的焊腳尺寸如何確定？4.4.角

21、焊縫的計算長度有何要求？角焊縫的計算長度有何要求？5.5.減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法。減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法。6.6.焊接殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)有哪些影響。焊接殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)有哪些影響。材料為材料為Q235和和Q345鋼的構(gòu)件需焊接，采用手工電弧焊鋼的構(gòu)件需焊接，采用手工電弧焊 ( )采用采用E43焊條。焊條。A不得不得 B可以可以 C不宜不宜 D 必須必須2 鋼結(jié)構(gòu)連接中所使用的焊條應(yīng)與被連接構(gòu)件的強(qiáng)度相匹配，鋼結(jié)構(gòu)連接中所使用的焊條應(yīng)與被連接構(gòu)件的強(qiáng)度相匹配，通常在被連接構(gòu)件選用通常在被連接構(gòu)件選用Q345時，焊條選用時，焊條選用( )。AE55 B E50 C E43 D 前三種均可

22、前三種均可3 產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的主要因素之一是，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的主要因素之一是，( )。A鋼材的塑性太低鋼材的塑性太低 (B)鋼材的彈性模量太高鋼材的彈性模量太高(C)焊接時熱量分布不均焊接時熱量分布不均 (D)焊縫的厚度太小焊縫的厚度太小4 不需要驗(yàn)算對接焊縫強(qiáng)度的條件是斜焊縫的軸線和外力不需要驗(yàn)算對接焊縫強(qiáng)度的條件是斜焊縫的軸線和外力N之間的之間的夾角滿足夾角滿足( )。A tan1.5 B tan 1.5 C 70 D 70 5 在動荷載作用下，側(cè)面角焊縫的計算長度不宜大于在動荷載作用下，側(cè)面角焊縫的計算長度不宜大于( )。A60hf B 40hf C 80 hf D 120hf6 直角角焊縫的有效厚度直角角焊縫的有效厚度he為為( )。A 0.7hf B 4mm C 1.2hf D1.5hf7 等肢角鋼與鋼板相連接時，肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)為等肢角鋼與鋼板相連接時，肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)為A 0.7 B 0.75 C 0.65 D 0.358 對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，計算正面直角焊縫時對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，計算正面直角焊縫時A要考慮正面角焊縫強(qiáng)度的提高要考慮正面角焊縫強(qiáng)度的提高 B 取取 fl.0計算計算C 與側(cè)面角焊縫的計算式相同與側(cè)面角焊縫的計算式相同 D取取 fl.22計算計算9 斜角焊縫