鋼結(jié)構(gòu)角焊縫

1、 （4 4）角焊縫截面型式）角焊縫截面型式 按兩焊腳邊的夾角分按兩焊腳邊的夾角分角焊縫角焊縫直角焊縫直角焊縫（圖（圖3 38a8a、b b、c c）斜角焊縫斜角焊縫（圖（圖3 38d8d、e e、f f、g g）圖圖3-8 3-8 角焊縫的型式角焊縫的型式d)e)f)g)a)c)b)角焊縫角焊縫 直角焊縫：直角焊縫： =90=900 0又分：普通焊縫（又分：普通焊縫（a a圖）、平焊縫（圖）、平焊縫（b b圖）、圖）、 凹焊縫（凹焊縫（c c圖）。圖）。45BACEDhfhfhe圖圖3 38a8aa)c)b)圖中，圖中， h hf f焊腳尺寸，焊腳尺寸， h he e焊縫有效厚度。焊縫有效厚度

2、。 并有，并有， h he e =0.7h =0.7hf f， h he e總是總是45450 0斜面上的最小高度。斜面上的最小高度。 普通焊縫：普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于兩焊腳尺寸都等于h hf f ，常用。但，常用。但應力集中較嚴重（應力集中較嚴重（a a、b b處材料突變嚴重）。處材料突變嚴重）。a)普通焊縫普通焊縫 平焊縫：平焊縫：是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至1.5h1.5hf f而而成。易焊，應力集中介于普通焊縫與凹焊縫成。易焊，應力集中介于普通焊縫與凹焊縫之間。之間。 凹焊縫：凹焊縫：兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應力集中

3、小，用于受動荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強度，力集中小，用于受動荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強度，但手工焊費工。但手工焊費工。b)平焊縫平焊縫c)凹焊縫凹焊縫ab 2 2、焊縫的施焊方位、焊縫的施焊方位 平焊、立焊、橫焊、仰焊。平焊、立焊、橫焊、仰焊。圖圖39 施焊位置施焊位置b)c)a)焊條焊條d) 斜角焊縫：斜角焊縫： 60600 0 120 1200 0 斜角焊縫除用于焊接管道外，斜角焊縫除用于焊接管道外，不作受力焊縫使用。不作受力焊縫使用。d)直角焊縫最常用。直角焊縫最常用。 平焊平焊俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。橫、立、仰焊橫、立、仰焊工地施焊難以避免，施焊環(huán)境差，

4、質(zhì)工地施焊難以避免，施焊環(huán)境差，質(zhì) 量較難保證。仰焊最突出，應盡量避量較難保證。仰焊最突出，應盡量避 免。免。圖圖39 施焊位置施焊位置a)焊條焊條平焊平焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)立焊立焊 3 3、焊接的連接型式、焊接的連接型式 對接對接（圖（圖3 310a10a、b b）、）、 搭接搭接（圖（圖c c、d d）、）、T T型連接型連接（圖（圖e e、f f）。）。圖圖3 310 10 焊接接頭的型式焊接接頭的型式e)雙面角焊縫雙面角焊縫a)力線力線b)力線力線蓋板蓋板c)d)f)K形焊縫形焊縫 對接焊縫對接特對接焊縫對接特點：傳力簡捷、受力性點：傳力簡捷、受力性能好、靜力和疲勞強度能好、

5、靜力和疲勞強度高、省材料。工藝較復高、省材料。工藝較復雜、加工費時。雜、加工費時。 對接又分對接焊縫對接又分對接焊縫對接（對接（a a圖）和雙層蓋圖）和雙層蓋板對接（板對接（b b圖）。圖）。 雙層蓋板對接特點：允許下料尺寸有較大偏差，雙層蓋板對接特點：允許下料尺寸有較大偏差，制造省工。缺點是費鋼費焊條，傳力經(jīng)過蓋板應力集制造省工。缺點是費鋼費焊條，傳力經(jīng)過蓋板應力集中嚴重，因而靜力和疲勞強度較低。中嚴重，因而靜力和疲勞強度較低。c)d)b)力線力線蓋板蓋板 搭接連接的特點和加蓋板的對接連接相同。搭接連接的特點和加蓋板的對接連接相同。 優(yōu)點：是省工省料。優(yōu)點：是省工省料。 缺點：是焊件截面有突

6、變，應力集中嚴重、疲缺點：是焊件截面有突變，應力集中嚴重、疲勞強度低。勞強度低。 適合于在不直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中使用。適合于在不直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中使用。e)雙面角焊縫雙面角焊縫f)K形焊縫形焊縫T型連接的基本形式如型連接的基本形式如e圖，由雙面焊縫組成。圖，由雙面焊縫組成。 為了減輕應力集中，提高疲勞強度，改進為為了減輕應力集中，提高疲勞強度，改進為K型型坡口的對接焊縫（坡口的對接焊縫（f圖），從而可用于重級和特重級圖），從而可用于重級和特重級工作制吊車梁上翼緣和腹板的連接。工作制吊車梁上翼緣和腹板的連接。 前面講了焊縫型式：對接焊縫、角焊縫。前面講了焊縫型式：對接焊縫、角焊縫。 連

7、接型式：由兩類焊縫（對接焊縫、連接型式：由兩類焊縫（對接焊縫、角焊縫）組成的三種連接（對接連接、搭接連接、角焊縫）組成的三種連接（對接連接、搭接連接、T型連接）。型連接）。圖圖3 310 10 焊接接頭的型式焊接接頭的型式e)雙面角焊縫雙面角焊縫a)力線力線b)力線力線蓋板蓋板c)d)f)K形焊縫形焊縫 后面，要講焊縫后面，要講焊縫的驗算。包括兩個方的驗算。包括兩個方面：面： 焊縫的承載能力焊縫的承載能力（設計強度）；（設計強度）； 荷載效應（各種荷載效應（各種荷載時焊縫有效截面荷載時焊縫有效截面的應力及其計算）。的應力及其計算）。 下面就介紹焊縫設計強度問題。下面就介紹焊縫設計強度問題。 4

8、 4、焊縫的強度設計值、焊縫的強度設計值 焊縫強度與焊接方法、焊條型號、被焊接構(gòu)件鋼焊縫強度與焊接方法、焊條型號、被焊接構(gòu)件鋼材的鋼號、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有材的鋼號、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有關(guān)。關(guān)。規(guī)范規(guī)范給出了各種情況的焊縫強度設計值，表。給出了各種情況的焊縫強度設計值，表。3.3 3.3 角焊縫及其連接的構(gòu)造和計算角焊縫及其連接的構(gòu)造和計算圖圖311 直角角焊縫的種類直角角焊縫的種類Na)Nb)Nc) 側(cè)焊縫側(cè)焊縫（a a圖）：外力與焊縫軸線平行，圖）：外力與焊縫軸線平行， 端焊縫端焊縫（b b圖）：外力與焊縫軸線垂直，圖）：外力與焊縫軸線垂直， 斜焊縫斜焊縫（

9、c c圖）：外力與焊縫軸線斜交。圖）：外力與焊縫軸線斜交。 按照作用力和焊縫關(guān)系（圖按照作用力和焊縫關(guān)系（圖3 31111），直角角焊），直角角焊縫分為：縫分為： 焊縫是一塊體，應力狀態(tài)復雜，計算時把直角焊縫是一塊體，應力狀態(tài)復雜，計算時把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度三角形以外的部分去掉，按有效厚度h he e確定最危險截確定最危險截面（順著焊縫方向的平面），通常稱為有效截面，面（順著焊縫方向的平面），通常稱為有效截面，對有效截面進行驗算。對有效截面進行驗算。 有效截面有效截面焊縫兩焊腳面交線（焊縫兩焊腳面交線（aaaa ）與有效）與有效厚度厚度h he e組成的截面（圖組成的截面（圖

10、3 31313中中addadd a a ）。）。hfdcbadcbah he ehfhfhfhe 1 1、應力分析、應力分析 （1 1）側(cè)焊縫）側(cè)焊縫 有效截面上只有有效截面上只有與焊縫與焊縫長度方向平行長度方向平行的剪應力的剪應力 。 圖圖312 這些剪應力實際這些剪應力實際分布不均。試驗表明分布不均。試驗表明兩頭大中間小?？紤]兩頭大中間小?？紤]到出現(xiàn)塑性后應力重到出現(xiàn)塑性后應力重分布，規(guī)范規(guī)定在焊分布，規(guī)范規(guī)定在焊縫長度范圍內(nèi)按均勻縫長度范圍內(nèi)按均勻分布計算。分布計算。NNN N （2 2）端（正面）焊縫）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2 有效截面上有

11、效截面上與焊縫長度方向與焊縫長度方向垂直的正應力垂直的正應力和剪應力和剪應力 。（3 3）一般受力的焊縫）一般受力的焊縫FNV 作用在作用在T字型焊縫上字型焊縫上的一般方向的力的一般方向的力N，分解，分解為平行于焊縫方向的力為平行于焊縫方向的力V和垂直于的焊縫方向力和垂直于的焊縫方向力F。 分解為：分解為： 和和。 V產(chǎn)生產(chǎn)生 ；F產(chǎn)生產(chǎn)生 ，有效截面上有：有效截面上有： 、 、 。（4 4）各種受力情況下焊縫有效截面應力歸納）各種受力情況下焊縫有效截面應力歸納N一般受力焊縫一般受力焊縫 N 側(cè)焊縫側(cè)焊縫N端焊縫端焊縫 有效有效截面截面應力應力 、 、 、 2 2、強度驗算公式、強度驗算公式

12、角焊縫強度驗算，針對有效截面角焊縫強度驗算，針對有效截面cdd c 進行。進行。因為：因為： 理論上，過理論上，過cc 線的所有平面中線的所有平面中這塊面積最?。贿@塊面積最??； 試驗表明，角焊縫破壞發(fā)生在有效截面（試驗表明，角焊縫破壞發(fā)生在有效截面（cdddd c c ）面上。面上。圖圖313ddhebcblwcaahfblwcbcahfhf （1 1）有效截面上的應力狀態(tài)）有效截面上的應力狀態(tài) 前面已經(jīng)說明：前面已經(jīng)說明：最一般情況（同時有端焊縫，側(cè)最一般情況（同時有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個應力焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個應力 、 、 。 正應力，與

13、焊縫長度方向（正應力，與焊縫長度方向（x）面外垂直）面外垂直 剪應應，與焊縫長度方向（剪應應，與焊縫長度方向（x）面內(nèi)平行）面內(nèi)平行 剪應力，與焊縫長度方向（剪應力，與焊縫長度方向（x）面內(nèi)垂直）面內(nèi)垂直圖圖314xyzdcdcaah he e 承受的軸向力承受的軸向力N N與與焊縫長度方向平行。焊縫長度方向平行。 焊縫有效截面上焊縫有效截面上 =0=0 ， =0 =0 （a)a)只有平行與力只有平行與力N N的剪應力的剪應力 （圖（圖3 314a14a），）， 為為兩焊件間角兩焊件間角焊縫有效面積之和，焊縫有效面積之和，每條焊縫計算長度每條焊縫計算長度lw取實際長度減取實際長度減10mm10

14、mm。 （3 3）受軸心力作用的角焊縫設計驗算基本公式）受軸心力作用的角焊縫設計驗算基本公式 側(cè)焊縫側(cè)焊縫dNadccaxlwh he e 圖圖314awelhN = =（b)b)NNwelhyzadcdcah he e 端焊縫端焊縫 承受的軸向力承受的軸向力N N與焊縫長度方向與焊縫長度方向垂直。在焊縫有效截面上，垂直。在焊縫有效截面上， =0=0 （a)a)只有只有 和和 ，將（將（a a）、（）、（b b）代入（）代入（3 31 1）, ,得得圖圖314b N welhN（b)b)wfweflhN = =（3 32)2)或或 NNffwhelw (3(32a)2a) =0=0 （a)a)

15、welhN（b)b) = =2/2/ = = sin45sin45= =，（c)c)將（將（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）代入（）代入（3 31 1）, ,得得wfweflhN22.1（3 33)3)或或 N1.22N1.22ffwhelw (3(33a)3a) wff3321122（3 31 1）端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。因為，應力狀態(tài)不同。因為，應力狀態(tài)不同。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：受靜荷載與間接動荷載作用時，規(guī)定：受靜荷載與間接動荷載作用時，用式（用式（3 33 3）或（）或（3 33a3a）計算，受直接動荷載作）計算，受直接動荷載作用時，考慮到端焊縫塑性

16、性能不好，將系數(shù)用時，考慮到端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)1.221.22去去掉，用式（掉，用式（3 33b3b）計算。）計算。 NNffwhelw (3(33b)3b) wfweflhN22.1（3 33)3)或或 N1.22N1.22ffwhelw (3(33a)3a) N Nffwhelw (3(32a)2a) 基本公式的應用基本公式的應用 實際應用基本公式（實際應用基本公式（3 32 2）（）（3 35 5）時，還需）時，還需解決焊縫長度解決焊縫長度lw和作用在焊縫上的力素和作用在焊縫上的力素N的計算問題。的計算問題。下面將對此作些說明。下面將對此作些說明。 a) 對稱側(cè)焊縫對稱側(cè)焊縫公式

17、公式（3 32a)2a)可寫成：可寫成： NNffwhelw （36）NNabcedfNN其中，其中，lw= 2(ab+de-10mm)2(ab+de-10mm) 或或 2(bc+ef-10mm)2(bc+ef-10mm)圖圖314e b) 對稱端焊縫對稱端焊縫公式公式（3 33a)3a)或（或（3 33b3b）可寫成）可寫成 N1.22N1.22ffwhelw （37）或或 NNffwhelw （37a）式中式中 lw=2(ab-10mm)或或2(cd-10mm)。 abcdNNNN圖圖314f c) 對稱三圍焊縫對稱三圍焊縫NNabef設設 N=N +N N 端焊縫（端焊縫（abab或或c

18、dcd）承擔的軸力）承擔的軸力 N 側(cè)焊縫（側(cè)焊縫（ae、bf或或ec、fd）承擔的軸力）承擔的軸力圖圖314gNNNNabcdef 對端焊縫對端焊縫，有公式（，有公式（33a）或（）或（33b），），則則 N = f1 ffwhelw1 受靜荷載與間接動荷載作用時，受靜荷載與間接動荷載作用時， f1=1.22=1.22；受直接動荷載作用；受直接動荷載作用時，時， f1 = 1.0= 1.0。lw1上下兩面上下兩面ab（或（或cd）的計算長度之和。）的計算長度之和。 另一方面另一方面，有，有 N = N + N 所以所以 N = ffwhe（ f1 lw1 + f2 lw2 ） （38） 對對

19、側(cè)焊縫側(cè)焊縫，把公式（，把公式（32a）寫成：）寫成： N = f2 ffwhelw2lw2上下兩面上下兩面ae、bf或或ec、fd 的計算長度之和，的計算長度之和， f2 取取1.0 。d) d) 不對稱側(cè)焊縫不對稱側(cè)焊縫NNe2e1N1N2b圖圖314h N N1 1、N N2 2與總軸力與總軸力N N之間關(guān)系之間關(guān)系 N N分配至分配至N N1 1、N N2 2 k k1 1角鋼肢背焊縫軸力分配系數(shù)角鋼肢背焊縫軸力分配系數(shù) k k2 2角鋼肢尖焊縫軸力分配系數(shù)角鋼肢尖焊縫軸力分配系數(shù) k k1 1、k k2 2的取值見書的取值見書p.239p.239表表3 31 1。NkNbeN121N

20、kNbeN212（3 39 9）可再用公式（可再用公式（3 32 2）檢算）檢算N N1 1、N N2 2 。wfweflhN = =（3 32)2) 角鋼肢背、肢尖焊縫長度（角鋼肢背、肢尖焊縫長度（lw1、lw2）計算）計算 焊縫總長：焊縫總長： NNffwhelw （a）角鋼肢背焊縫長：角鋼肢背焊縫長： k1 1NNffwhelw1 （b）角鋼肢尖焊縫長：角鋼肢尖焊縫長： k2 2NNffwhelw2 （c）k1 1 k1 1NNffwhek1 1lw （a ）(a) k2 2 k2 2NNffwhe k2 2 lw (a ) 比較式比較式(b)和和(a )，得，得 lw1 =k1 1lw

21、 （39a）比較式比較式(c)和和(a )，得，得 lw2 =k2lw （39b） 用式用式(a)計算焊縫總長度計算焊縫總長度lw；用式；用式(39)計算肢背、計算肢背、肢肢尖長度尖長度lw1和和lw2 。 e) e) 不對稱三圍焊縫不對稱三圍焊縫NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2圖圖314i N N1 1、N N2 2、N N3 3與總軸力與總軸力N N之間關(guān)系之間關(guān)系 先確定端焊縫焊腳尺寸先確定端焊縫焊腳尺寸h hf f，用式（，用式（3 33 3）算出）算出所能承受的內(nèi)力所能承受的內(nèi)力N N3 3。27 . 022. 13bhfNfwf（3 31010） 角鋼肢背、肢尖焊縫長度（角鋼

22、肢背、肢尖焊縫長度（lw1、lw2）計算）計算 端焊縫長：端焊縫長： N3 f ffwhe b （a)a)角鋼肢背焊縫長：角鋼肢背焊縫長： N N1 1ffwhelw1 （b）角鋼肢尖焊縫長：角鋼肢尖焊縫長： N N2 2ffwhelw2 （c）因因 N=N1 1+N2 2+N3有有 N ffwhe（lw1 + lw2+ f b ）由此，單面焊縫總長：由此，單面焊縫總長： lw= lw1 + lw2+ f b （d d）從式（從式（310a） N N1 1= =k1N-NN-N3/2/2 ffwhelw1 = k1ffwhe (lw1 + lw2+ f b )- f ffwhe b/2 = f

23、fwhek1(lw1 + lw2+ f b )- f b/2 lw1 = k1 lw - f b/2 （310c）同理，同理， lw2 =k2 lw - f b/2 （310d）代入式（代入式（3 31 1），得），得 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：受靜荷載與間接動荷載作用時，規(guī)定：受靜荷載與間接動荷載作用時，用式（用式（3 35 5）計算，受直接動荷載作用時，考慮到）計算，受直接動荷載作用時，考慮到端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)1.221.22去掉，用式（去掉，用式（3 35a5a）計算。）計算。式（式（3 35 5）和（）和（3 35a5a）是受）是受 和和 共同作用時的角共同作用時

24、的角焊縫強度驗算公式。外力不一定是帶斜角焊縫強度驗算公式。外力不一定是帶斜角 的的N N，可，可以是彎矩、剪力、軸力共同作用。以是彎矩、剪力、軸力共同作用。wff222. 1( ( ) )2 2（35）wff2( ( ) )2 2（35a）上一講講到公式（上一講講到公式（35）、（）、（35a）如下：）如下：其中其中 、 的意義為：的意義為：FNV 與焊縫長度方向平行，與焊縫長度方向平行，在有效截面內(nèi)。在有效截面內(nèi)。 與焊縫長度方向垂直與焊縫長度方向垂直，與有效截面斜交與有效截面斜交。 可分解為：可分解為： 和和。V產(chǎn)生產(chǎn)生 ；F產(chǎn)生產(chǎn)生 ，（4 4）角焊縫受彎矩、剪力、軸心力共同作用）角焊縫

25、受彎矩、剪力、軸心力共同作用 角焊縫受角焊縫受M M、V V、N N共同作用（圖共同作用（圖3 31616）。）。b)MfNfllf1圖圖316 焊縫受焊縫受M、V、N作用作用a)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBMfNff 剪力剪力V V與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的狀態(tài)，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應力狀態(tài)，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應力 。 軸力軸力N N與焊縫軸線垂直，形與焊縫軸線垂直，形 成垂直于焊縫方向的均勻分布應成垂直于焊縫方向的均勻分布應 力力 N NwfelhVAV7 . 02 = =（3 31010）wfeNflhNAN7

26、 . 02（3 31111）a)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXfh7.0fh7.0lw 在在M M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫方向且按三角形分布的應力于焊縫方向且按三角形分布的應力 M M W We e角焊縫有效截面繞角焊縫有效截面繞x x軸（圖軸（圖3 316c16c）的抵抗矩。）的抵抗矩。27 . 026wfeMflhMWM（3 31212）MfNffb)MfNfllf1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBc)XXfh7.0fh7.0lw有效截面有效截面627 . 02wflhW在在1 1點處，有垂直于焊縫長度方向點處，有垂直于焊縫長度方

27、向的最大應力的最大應力 ，且，且由公式（由公式（3 35 5）或（）或（3 35a5a）受靜荷載與間接動荷載作用受靜荷載與間接動荷載作用受直接動荷載作用受直接動荷載作用 在在“0”0”點（截面形心軸上）有最大彎曲剪應力，點（截面形心軸上）有最大彎曲剪應力，本應成為驗算比較點，但一般說來，此點的換算應本應成為驗算比較點，但一般說來，此點的換算應力比力比“1”1”點小，所以就不計算了。點小，所以就不計算了。 MNwff222. 1( ( ) )2 2（3 31313）wff2( ( ) )2 2（3 313a13a）形心形心MNVo1 3 3、算例、算例 例例3 31 1 驗算圖例驗算圖例3 31

28、 1所示連接的強度。已知板所示連接的強度。已知板寬寬400400mm，厚，厚1818mm , ,受軸心力受軸心力N=1425kNN=1425kN（靜荷載），（靜荷載），鋼材鋼材A3FA3F，手工焊，焊條，手工焊，焊條E43E43型。取型。取hf=8=8mm。 情形一情形一 兩塊矩形蓋板寬兩塊矩形蓋板寬340340mm，后，后1212mm。 情形二情形二 兩塊菱形蓋板寬兩塊菱形蓋板寬340340mm，后，后1212mm。 圖圖319 例題例題31NNNNa)NNNNb) （1） 矩形蓋板矩形蓋板分分 析析 取左半焊件和其上焊縫為分離體，依焊縫性質(zhì)，取左半焊件和其上焊縫為分離體，依焊縫性質(zhì)，三條焊

29、縫分兩類：側(cè)焊縫和端焊縫，且具有對軸力作三條焊縫分兩類：側(cè)焊縫和端焊縫，且具有對軸力作用線的對稱性。用線的對稱性。 將軸心力將軸心力N N分解到焊縫各部分：分解到焊縫各部分：N N1 1、N N2 2。 N N1 1側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。 N N2 2端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。NN210340N1/2N1/2N2abcd起?。浩鸹。篸 d，cd=210-5cd=210-5落?。郝浠。篴, ab=210-5a, ab=210-5 bc=340 bc=340靜荷載：端焊縫有靜荷載：端焊縫有1.221.22 查查規(guī)范規(guī)范確定確定

30、ffw，從表，從表3 31 1中，焊條中，焊條E43E43、角焊縫、角焊縫、Q235Q235鋼，查出焊縫強度設計值，鋼，查出焊縫強度設計值，得得 ffw=160=160 推演驗算公式推演驗算公式側(cè)焊縫：側(cè)焊縫： N1ffwhelw1 （公式（公式32a）端焊縫：端焊縫： N21.22ffwhelw2 （公式（公式33a）N1、 N2合成合成N， N= N1 + N2 N ffwhe（lw1 + 1.22lw2 ） N ffwhe（lwab + lwcd +1.22lwbc ） N ffw0.78(205+205 +1.22340)2驗驗 算算 數(shù)值計算數(shù)值計算得，得， 判斷該計算值是否小于等于

31、判斷該計算值是否小于等于ffw。結(jié)果，結(jié)果， 154.3 ffw = 160 結(jié)論結(jié)論 滿足強度要求。滿足強度要求。3 .1542)34022. 1205205(87 . 010142532)34022. 1205205(87 . 0N （2）菱形蓋板）菱形蓋板分分 析析 取左半焊件和其上焊縫為分離體，因?qū)ΨQ，軸心力取左半焊件和其上焊縫為分離體，因?qū)ΨQ，軸心力N N被分解到焊縫各部分的被分解到焊縫各部分的N N1 1、N N2 2、N N3 3。 N N1 1側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。 N N2 2斜焊縫上，與焊縫軸線夾角為斜焊縫上，與焊縫軸線夾角為 的力。的

32、力。 = arctg(120/280)25= arctg(120/280)25 N N3 3端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。NNN3N1N1N2N255280120120100假定起落弧分假定起落弧分別在側(cè)焊縫的別在側(cè)焊縫的兩部分上，焊兩部分上，焊縫長度各為：縫長度各為：55- -5=50mm。驗驗 算算 確定確定ffw 查查規(guī)范規(guī)范得得 ffw =160N/mm2 推演驗算公式推演驗算公式對側(cè)焊縫：對側(cè)焊縫： N N1 1ffwhelw1 ( (公式公式3 32a)2a)對端焊縫：對端焊縫： N N2 21.221.22ffwhelw2 ( (公式公式3 33a)

33、3a)對斜焊縫：對斜焊縫： N N3 3 f ffwhelw3 ( (公式公式3 34a)4a)N N1 1、N N2 2、N N3 3合成合成N N，有，有 N=NN=N1 1+N+N2 2+N+N3 3 所有焊縫的有效厚度相等，所有焊縫的有效厚度相等，he=0.7=0.7hf ， N N ffw he (lw1 + 1.22+ 1.22lw2 + + f lw3 ) ) 數(shù)值計算數(shù)值計算查表得查表得 f =1.03 =1.03 （ = 25= 25 ）算算 lw1 =4=4(55-5)=4(55-5)=450mm50mm lw2 =2=2100mm100mm lw3 =4=4305mm30

34、5mm代入計算代入計算32122. 1wfwwelllhN150)305403. 1100222. 1504(87 . 01014253 判斷該計算值是否小于等于判斷該計算值是否小于等于ffw。結(jié)果，結(jié)果， 150 ffw = 160 結(jié)論結(jié)論 滿足強度要求。滿足強度要求。例例3 32 2 設計圖設計圖3 32020所示雙不等邊角鋼和節(jié)點板間的所示雙不等邊角鋼和節(jié)點板間的連連 接角焊縫。受動力荷載接角焊縫。受動力荷載N=575(N=575(10001000)kN)kN。鋼材。鋼材Q235Q235，手工，手工 焊，焊條焊，焊條E43E43型。型。N=575 kN2 16010010 2 1251

35、0圖圖3 320 20 例題例題3 32 2（雙角鋼與節(jié)點板間的連（雙角鋼與節(jié)點板間的連接）接）N分分 析析目標：設計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）目標：設計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）操作操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定；焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定； 焊縫總長度應滿足強度要求。焊縫總長度應滿足強度要求。特點：特點： 角鋼肢背和肢尖焊縫長度（角鋼肢背和肢尖焊縫長度（lw1、lw2）分別為）分別為總焊縫長度總焊縫長度lw的的k1、k2倍。倍。k1Nk2Nlw2lw1本問題和圖本問題和圖3 32222不對稱側(cè)焊縫情形相同。不對稱側(cè)焊縫情形相同。（1）只有側(cè)焊）只有側(cè)焊縫縫 確定焊縫強度設計值確定焊縫強度設計

36、值ffw 查查規(guī)范規(guī)范得得 ffw =160N/mm2 計算焊縫總長計算焊縫總長lw 1) 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hf 根據(jù)角鋼板厚為根據(jù)角鋼板厚為10mm，考慮到受動荷作用，擬，考慮到受動荷作用，擬定定hf =6mm，則有，則有he=0.7=0.7hf 。且。且同一節(jié)點上，所有焊同一節(jié)點上，所有焊縫的有效厚度宜相同?？p的有效厚度宜相同。 2)2) 計算焊縫總長計算焊縫總長 由式由式(3(32a) 2a) （注意雙角鋼，單面長度應除（注意雙角鋼，單面長度應除2 2）mmfhNlwfew42816067 .021057523計計 算算 設計設計角鋼肢背和肢尖角鋼肢背和肢尖焊縫長度焊縫長度lw1

37、、lw2 1）確定軸力分配系數(shù)確定軸力分配系數(shù)k1 1、k2 2 本問題屬于不等邊角鋼長邊相連，查表本問題屬于不等邊角鋼長邊相連，查表3 32 2（書（書 p.38p.38），得），得 k1 1=0.65 =0.65 k2 2=0.35=0.35 2 2）肢背、肢尖焊縫肢背、肢尖焊縫計算長度計算長度 l w1 = 0.65= 0.65428=278428=278mm l w2 = 0.35= 0.35428=150428=150mm 3 3）肢背、肢尖焊縫肢背、肢尖焊縫設計長度設計長度 lw1 =278+10=288=278+10=288mm lw2 =150+10=160=150+10=16

38、0mm加加1010mm是考慮是考慮起落弧。起落弧。分分 析析目標：設計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）目標：設計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）操作操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定；焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定； 焊縫總長度應滿足強度要求。焊縫總長度應滿足強度要求。特點：特點： 端焊縫長度為端焊縫長度為b，角鋼肢背和肢尖焊縫長度，角鋼肢背和肢尖焊縫長度 （lw1、lw2）分別為總焊縫長度）分別為總焊縫長度lw按式（按式（310c） 和（和（310d）計算。）計算。本問題和圖本問題和圖3 32323不對稱三面圍焊情形相同。不對稱三面圍焊情形相同。（2）、三面圍焊）、三面圍焊N1N2Nlw1lw2N3b 確定焊縫強

39、度設計值確定焊縫強度設計值ffw 查查規(guī)范規(guī)范得得 ffw =160N/mm2 計算焊縫總長計算焊縫總長lw 1) 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hf 根據(jù)角鋼板厚為根據(jù)角鋼板厚為10mm，考慮到受動荷作用，擬，考慮到受動荷作用，擬定定hf =6mm，則有，則有he=0.7=0.7hf 。且。且同一節(jié)點上，所有焊同一節(jié)點上，所有焊縫的有效厚度宜相同?？p的有效厚度宜相同。 2)2) 計算焊縫總長計算焊縫總長 由式由式(3(32a)2a)和（和（3 33b3b）（注意雙角鋼，單面長）（注意雙角鋼，單面長度應除度應除2 2）mmfhNlwfew42816067 .021057523計計 算算 設計設計角鋼

40、肢背和肢尖角鋼肢背和肢尖焊縫長度焊縫長度lw1、lw2 1）確定軸力分配系數(shù)確定軸力分配系數(shù)k1 1、k2 2已經(jīng)有已經(jīng)有 k1 1=0.65 =0.65 k2 2=0.35=0.35 2 2）肢背、肢尖焊縫肢背、肢尖焊縫計算長度（式計算長度（式3 310c10c、3 310d10d） l w1 = 0.65= 0.65423423160/2=298160/2=298mm l w2 = 0.35= 0.35423423160/2=70160/2=70mm 3 3）肢背、肢尖焊縫肢背、肢尖焊縫設計長度設計長度 lw1 =298+5=203=298+5=203mm，取取205205mm。 lw2

41、=70+5=75=70+5=75mm加加5 5mm是考慮起弧或落弧。是考慮起弧或落弧。 例例3 34 4 設計牛腿與鋼柱間的連接角焊縫（周遍設計牛腿與鋼柱間的連接角焊縫（周遍圍焊），并驗算角焊縫強度。鋼材圍焊），并驗算角焊縫強度。鋼材A3FA3F，手工焊，焊條，手工焊，焊條E43E43型。偏心力型。偏心力N=400kNN=400kN（間接動力荷載引起），（間接動力荷載引起），e=25cme=25cm。NVMa)b)c)fffff圖圖322 例題例題34 (角焊縫受偏心剪角焊縫受偏心剪力力)分分 析析目標：設計目標：設計節(jié)點板和預埋鋼板間的角焊縫節(jié)點板和預埋鋼板間的角焊縫（設計焊腳（設計焊腳 尺

42、寸、驗算焊縫強度，焊縫長度已由其它構(gòu)造尺寸、驗算焊縫強度，焊縫長度已由其它構(gòu)造 要求確定。）要求確定。）操作操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定；焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗擬定； 驗算焊縫強度；驗算焊縫強度； 是一個只有彎矩和剪力作用的問題，荷載是一個只有彎矩和剪力作用的問題，荷載 情況比例情況比例33簡單?？扇院唵??？扇杂檬剑ㄓ檬剑? 311b11b）計）計 算，其中算，其中 = = M。特點：因周邊圍焊，焊縫截面較復雜，計算慣特點：因周邊圍焊，焊縫截面較復雜，計算慣 性矩時忽略繞角部分（留作起落弧用）；性矩時忽略繞角部分（留作起落弧用）； 剪應力由兩條豎向焊縫（牛腿腹板焊縫）剪應力由兩條豎向焊縫（牛腿腹板焊縫

43、） 承受。承受。計計 算算 確定焊縫強度設計值確定焊縫強度設計值ffw 查查規(guī)范規(guī)范得得 ffw =160N/mm2 作用在焊縫上的力素計算作用在焊縫上的力素計算 V=N=400103N M=Ne=40025104=10000104 N-mm 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hf 考慮到牛腿腹板厚為考慮到牛腿腹板厚為10mm，受，受間接動力荷載間接動力荷載。 設計設計 hf =8mm，并將所有焊腳尺寸取相同值。，并將所有焊腳尺寸取相同值。 計算焊縫截面抗剪面積計算焊縫截面抗剪面積Af慣性矩慣性矩Ix A Af f = 0.7 = 0.78 83603602=40322=4032mm2 2 I Ix=

44、0.7= 0.78 8200(205.6-5.6/2)200(205.6-5.6/2)2 22 2 + 0.7 + 0.78(95-5.6)(180-5.6/2)8(95-5.6)(180-5.6/2)2 24 4 + 0.7 + 0.78 83603603 32/122/12 = 19897 = 1989710104 4mm4 4 確定危險點，計算危險點應力確定危險點，計算危險點應力 由應力分布圖知，腹板上端焊縫和翼緣下由應力分布圖知，腹板上端焊縫和翼緣下 側(cè)焊縫交點最危險，該點至中性軸距離為側(cè)焊縫交點最危險，該點至中性軸距離為 y=180mm。 各項應力為：各項應力為： 244/90101

45、98971801010000mmNIMyx 危險點強度驗算危險點強度驗算23/99403210400mmNAVf222222/160/1249922. 19022. 1mmNfmmNwf滿足強度要求。滿足強度要求。 4 4、角焊縫構(gòu)造、角焊縫構(gòu)造 角焊縫構(gòu)造包括三個方面：焊腳尺寸限制、焊縫角焊縫構(gòu)造包括三個方面：焊腳尺寸限制、焊縫長度限制和減小焊縫應力集中的措施。長度限制和減小焊縫應力集中的措施。 （1 1）焊腳尺寸限制）焊腳尺寸限制 限制最小焊腳尺寸限制最小焊腳尺寸(hf min)為什么要限制？為什么要限制？ 焊腳尺寸焊腳尺寸太小，焊接熱量小，冷卻過快，焊太小，焊接熱量小，冷卻過快，焊 件越

46、厚，冷卻越快，導致焊縫變脆，容易產(chǎn)件越厚，冷卻越快，導致焊縫變脆，容易產(chǎn) 生裂紋。為防止此狀況發(fā)生，焊腳尺寸不應生裂紋。為防止此狀況發(fā)生，焊腳尺寸不應 過小。過小。如何限制？如何限制？ 與焊件板厚聯(lián)系起來。與焊件板厚聯(lián)系起來。規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 一般情況：一般情況： t t2 2較厚焊件的板厚（單位：較厚焊件的板厚（單位：mm）特殊情況：特殊情況： 自動焊自動焊（溫度高而均勻）（溫度高而均勻）： T T形連接單面角焊縫形連接單面角焊縫（冷卻快）（冷卻快）： 焊件厚度焊件厚度t4t4mm時：時： hf min= t t （3 319c19c）1.5t2 -1hf min （3 319a19a）

47、1.5t2 +1hf min （3 319b19b）1.5t2hf min （3 31919） 限制最大焊腳尺寸限制最大焊腳尺寸(hf max)為什么要限制？為什么要限制？ 焊腳尺寸焊腳尺寸太大，焊接變形大，易脆裂，殘余太大，焊接變形大，易脆裂，殘余 應力大，對于較薄的焊件容易焊穿。應力大，對于較薄的焊件容易焊穿。如何限制？如何限制？ 也與板厚聯(lián)系起來。也與板厚聯(lián)系起來。規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：一般情況：一般情況： hf max 1.2t1 （3 32020） t t1 1較薄焊件的板厚（單位：較薄焊件的板厚（單位：mm）。）。特殊情況：指角焊縫位于焊件板邊緣（貼邊焊）時特殊情況：指角焊縫位于焊件

48、板邊緣（貼邊焊）時板件（厚度板件（厚度t ）邊緣角焊縫最大焊腳尺寸應符合下列）邊緣角焊縫最大焊腳尺寸應符合下列要求：要求： 當當t6mm時，時， hf maxt ； 當當t6mm時，時， hf maxt - (12)mm 。 設計時，先確定設計時，先確定hf min和和hf max ，再在其間選取一合，再在其間選取一合適值。適值。 hf min hf hf max (321) 應用應用 a) 查例查例33中的焊腳尺寸是否合理？中的焊腳尺寸是否合理？ 所有板件厚度均為所有板件厚度均為10mm，tt hf min ， 取取5mm。 hf max 1.2t1=1.210=12mm。 本例設計本例設計

49、hf =8mm，在，在512之間。合理。之間。合理。 b）查例）查例32中的焊腳尺寸是否合理？中的焊腳尺寸是否合理？ 節(jié)點板厚節(jié)點板厚14mm，角鋼肢板厚，角鋼肢板厚10mm，即，即 t1=10mm, t2=14mm hf min ，取，取6mm。 hf max 1.2t1=1.210=12mm。因有貼邊焊，因有貼邊焊，t=10mm6mm， hf maxt - (12)mm=10-2=8mm。 本利采用本利采用6mm，符合，符合規(guī)范規(guī)范要求。要求。1.5t2 =10 =4.471.5t2 =14 =5.6 （2 2）角焊縫計算長度限制）角焊縫計算長度限制 限制最小計算長度（限制最小計算長度（l

50、wmin）為什么要限制？為什么要限制？ 焊縫長度過?。壕植考訜釃乐?，而起弧落弧距離焊縫長度過?。壕植考訜釃乐?，而起弧落弧距離太小質(zhì)量不可靠。應力集中較嚴重。太小質(zhì)量不可靠。應力集中較嚴重。如何限制？如何限制？ 規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定： lwmin88hf和和4040mm 實際長度則應大于等于實際長度則應大于等于(8 8hf+10和和40+10)40+10)mm。 側(cè)焊縫，端焊縫均適用。側(cè)焊縫，端焊縫均適用。 限制側(cè)焊縫最大計算長度（限制側(cè)焊縫最大計算長度（lwmax）為什么限制？為什么限制？焊縫太長，剪應力分布越不均勻，焊縫兩端產(chǎn)焊縫太長，剪應力分布越不均勻，焊縫兩端產(chǎn)生嚴重應力集中，導致端部過早

51、破壞，對動荷載尤生嚴重應力集中，導致端部過早破壞，對動荷載尤為不利。為不利。規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定：動力荷載時：動力荷載時： lwmax4040hf靜荷載時：靜荷載時： lwmax6060hf 若實際長度若實際長度超過以上數(shù)值，則超過部分不納入超過以上數(shù)值，則超過部分不納入計算長度中。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，計算長計算長度中。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，計算長度不受此限制。度不受此限制。 角焊縫計算長度（角焊縫計算長度（lw）取值）取值 lwminlw lwmax （322） （3）減小角焊縫應力集中的措施）減小角焊縫應力集中的措施 直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，

52、角焊縫表面應加工成平面或凹形。端焊縫宜采用平焊縫或凹焊縫，加工成平面或凹形。端焊縫宜采用平焊縫或凹焊縫，長邊與內(nèi)力方向一致。側(cè)焊縫可用直角焊縫。長邊與內(nèi)力方向一致。側(cè)焊縫可用直角焊縫。 當焊縫端部在當焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時，應將焊焊件轉(zhuǎn)角處時，應將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf，避開起落弧發(fā)生在應力避開起落弧發(fā)生在應力集中的轉(zhuǎn)角處，不利加集中的轉(zhuǎn)角處，不利加不利。不利。b)2hfa)2hf2hf圖圖325 繞角焊縫繞角焊縫3.4 3.4 對接焊縫及其連接的計算對接焊縫及其連接的計算 對接焊縫分焊透和未焊透兩種情況分別計算對接焊縫分焊透和未焊透兩種情況分別計算一、焊透的對接焊縫計算

53、一、焊透的對接焊縫計算 1 1、軸向受力的對接焊縫軸向受力的對接焊縫 （1 1）正焊縫正焊縫驗算截面矩形，只有正應力。驗算截面矩形，只有正應力。 N N軸向拉力或壓力軸向拉力或壓力 焊縫計算長度（有引焊縫計算長度（有引 弧扳時為焊件寬度弧扳時為焊件寬度b ， 無引弧扳時為無引弧扳時為b- 1010mm。wtwftlNwcf或或（3 32323）wl引弧板引弧板NNNNlwt11矩形截面矩形截面b圖圖326 t t兩連接件中較小的厚度，兩連接件中較小的厚度，T T形連接時為腹板形連接時為腹板 厚度厚度ftw對接焊縫抗拉設計強度，按不同質(zhì)檢級別定，對接焊縫抗拉設計強度，按不同質(zhì)檢級別定， 除除3級

54、質(zhì)檢外與鋼材同。級質(zhì)檢外與鋼材同。fcw對接焊縫抗壓設計強度，與鋼材同。對接焊縫抗壓設計強度，與鋼材同。 焊縫抗拉強度質(zhì)檢分級由焊縫抗拉強度質(zhì)檢分級由“鋼結(jié)構(gòu)工程施工及鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范驗收規(guī)范”規(guī)定，分規(guī)定，分I、II、III級。達到級。達到 I、II級質(zhì)級質(zhì)量時（量時（x光光 射線檢查射線檢查），焊縫抗拉設計強度和母材），焊縫抗拉設計強度和母材相同，相同，III級質(zhì)量（只外觀檢查）的抗拉設計強度約級質(zhì)量（只外觀檢查）的抗拉設計強度約為為I、II級的級的0.85。 對接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達到對接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達到一、二級，則無需焊縫抗拉強度驗算。一、二級

55、，則無需焊縫抗拉強度驗算。 只有以下兩種情況，才需對正焊縫進行抗拉強只有以下兩種情況，才需對正焊縫進行抗拉強度驗算：度驗算： 未使用引弧板施焊；未使用引弧板施焊； III級焊縫質(zhì)量。級焊縫質(zhì)量。 此時，正焊縫長度不夠此時，正焊縫長度不夠（b/0.85=1.18b），需改用斜），需改用斜焊縫增加焊縫長度。焊縫增加焊縫長度。圖圖328 對接斜縫承受軸心對接斜縫承受軸心力力b1.18bb1.18b （2 2）斜焊縫）斜焊縫驗算截面矩形，有驗算截面矩形，有 、 。NNlwNNt NNcosNsin NwtwftlNsinwcf或或 wvwftlNcos 焊縫長度方向與作用力方向間夾角。焊縫長度方向與作

56、用力方向間夾角。 斜焊縫計算長度。斜焊縫計算長度。 對接焊縫抗剪設計強度。對接焊縫抗剪設計強度。 “規(guī)范規(guī)范”規(guī)定規(guī)定 時，不檢算焊縫強度。時，不檢算焊縫強度。 wl wvfb0.67b1.2b5 . 1tg（324）5 .167.0bb 2 2、受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫 （1）焊縫驗算截面為矩形）焊縫驗算截面為矩形有有 、 。 MMVVlwtlwt驗算截面驗算截面62wxtlW82maxwtlS123wxtlI 焊縫截面的截面模量焊縫截面的截面模量 焊縫截面慣性矩焊縫截面慣性矩 焊縫截面對中性軸的靜面矩焊縫截面對中性軸的靜面矩xWxImaxS 分別驗算、wtwxftlMWM2max6wv