第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接1

1、第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接1 1、鋼結(jié)構(gòu)連接的原則：、鋼結(jié)構(gòu)連接的原則： 安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便、安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便、節(jié)約鋼材。節(jié)約鋼材。2 2、鋼結(jié)構(gòu)連接的類型、鋼結(jié)構(gòu)連接的類型 焊接連接（焊接連接（Welds Connections ) Welds Connections ) 對(duì)接焊對(duì)接焊縫、角焊縫縫、角焊縫 鉚釘連接（鉚釘連接（Rivets Connections Rivets Connections ） 螺栓連接（螺栓連接（Bolts Bolts ConnectionsConnections ）普通螺普通螺栓、高強(qiáng)螺栓栓、高強(qiáng)螺栓第一節(jié)第

2、一節(jié) 連接的類型連接的類型一、連接方法一、連接方法 有那有那些些? ?焊接焊接鉚接鉚接螺栓連接螺栓連接膠水粘貼膠水粘貼 二各種連接的特點(diǎn)二各種連接的特點(diǎn) 1 1 焊接：不削弱斷面、構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)約鋼材、焊接：不削弱斷面、構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)約鋼材、 密閉性好、可自動(dòng)化；密閉性好、可自動(dòng)化； 加熱金相改變、加熱金相改變、 殘余應(yīng)力應(yīng)變殘余應(yīng)力應(yīng)變 焊接方法：焊接方法： 1 1 手工電弧焊手工電弧焊 2 2自動(dòng)電弧焊自動(dòng)電弧焊 3 3氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 2 2 鉚接：塑性好、韌性好、傳力可靠；鉚接：塑性好、韌性好、傳力可靠； 削弱斷面制孔打錨費(fèi)工、削弱斷面制孔打錨費(fèi)工、 3 3 螺栓：操作簡(jiǎn)單、便于拆卸螺

3、栓：操作簡(jiǎn)單、便于拆卸 削弱斷面制孔打錨費(fèi)工、削弱斷面制孔打錨費(fèi)工、 普通螺栓普通螺栓:A:A級(jí)級(jí),B,B級(jí)級(jí),C,C級(jí)（粗）級(jí)（粗） 高強(qiáng)螺栓：摩擦型高強(qiáng)螺栓：摩擦型 適用于動(dòng)載適用于動(dòng)載 承壓型承壓型 不能用于動(dòng)載不能用于動(dòng)載焊縫圖示焊縫圖示自動(dòng)焊自動(dòng)焊焊接原理焊接原理焊接實(shí)例焊接實(shí)例水下焊接水下焊接鉚接示意鉚接示意加熱到加熱到900-1000，迅速插入釘孔迅速插入釘孔用風(fēng)壓鉚釘槍或液用風(fēng)壓鉚釘槍或液壓鉚釘機(jī)把釘端壓壓鉚釘機(jī)把釘端壓成釘頭成釘頭鉚接實(shí)例鉚接實(shí)例螺栓連接示意螺栓連接示意焊接與鉚接和螺栓連接比較焊接與鉚接和螺栓連接比較鉚接與螺栓連接鉚接與螺栓連接螺栓連接受、拉壓力螺栓連接受、拉

4、壓力普通螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接普通螺栓與高強(qiáng)螺栓傳力示意普通螺栓與高強(qiáng)螺栓傳力示意普通螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接普通螺栓與高強(qiáng)螺栓傳力示意普通螺栓與高強(qiáng)螺栓傳力示意正對(duì)接焊縫與斜對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫連接方式連接方式項(xiàng)目項(xiàng)目焊接連接焊接連接鉚釘連接鉚釘連接螺栓連接螺栓連接優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單、制構(gòu)造簡(jiǎn)單、制作加工方便、自作加工方便、自動(dòng)化程度高、密動(dòng)化程度高、密閉性好、結(jié)構(gòu)剛閉性好、結(jié)構(gòu)剛度大、度大、用料經(jīng)濟(jì)，用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面，接不削弱截面，接頭緊湊頭緊湊塑性韌性好、塑性韌性好、傳力可靠、傳力可靠、質(zhì)量易于檢質(zhì)量易于檢查和保證查和保證操作簡(jiǎn)單、便

5、于拆操作簡(jiǎn)單、便于拆卸卸高強(qiáng)螺栓連接緊密、高強(qiáng)螺栓連接緊密、耐疲勞性能好、可耐疲勞性能好、可承受動(dòng)載承受動(dòng)載缺點(diǎn)缺點(diǎn)熱影響區(qū)鋼材變熱影響區(qū)鋼材變脆、存在焊接殘脆、存在焊接殘余應(yīng)力和殘余變余應(yīng)力和殘余變形、對(duì)鋼材內(nèi)部形、對(duì)鋼材內(nèi)部缺陷很敏感低溫缺陷很敏感低溫冷脆問(wèn)題較為突冷脆問(wèn)題較為突出出鉚接工藝和鉚接工藝和構(gòu)造復(fù)雜、構(gòu)造復(fù)雜、費(fèi)鋼費(fèi)工費(fèi)鋼費(fèi)工（現(xiàn)已少用）（現(xiàn)已少用）費(fèi)鋼費(fèi)工、費(fèi)鋼費(fèi)工、削弱截削弱截面面各種連接的有缺點(diǎn)各種連接的有缺點(diǎn)2.1 2.1 焊縫連接方法焊縫連接方法 1 1、電弧焊、電弧焊 電弧焊按操作方法又可分為電弧焊按操作方法又可分為手工電弧焊手工電弧焊( (見圖見圖3-2)3-2)

6、和和( (半半) )自動(dòng)埋弧焊自動(dòng)埋弧焊( (見圖見圖3-3)3-3)，前者施焊靈活，前者施焊靈活，后者生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好。后者生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好。 1 1）原理原理：電焊機(jī)的一個(gè)電極連接于鋼焊件，另：電焊機(jī)的一個(gè)電極連接于鋼焊件，另一個(gè)電極連接于焊把，焊把夾住焊條。將焊條與一個(gè)電極連接于焊把，焊把夾住焊條。將焊條與焊件接觸形成焊件接觸形成“短路短路”，焊條與焊件間遂發(fā)生電，焊條與焊件間遂發(fā)生電子放射而產(chǎn)生電弧。電弧溫度甚高，把焊件鋼材子放射而產(chǎn)生電弧。電弧溫度甚高，把焊件鋼材局部熔化形成熔池，同時(shí)焊條上的金屬熔化吹入局部熔化形成熔池，同時(shí)焊條上的金屬熔化吹入熔池，冷卻后形成焊縫金屬。

7、熔池，冷卻后形成焊縫金屬。第二節(jié)第二節(jié) 焊縫連接焊縫連接2 2）焊條：）焊條： 藥皮的作用：穩(wěn)定電?。桓艚^氧氮?dú)怏w侵藥皮的作用：穩(wěn)定電?。桓艚^氧氮?dú)怏w侵入；緩慢冷卻；改善焊縫性能。入；緩慢冷卻；改善焊縫性能。 焊條型號(hào)：用焊條型號(hào)：用ExxxxExxxx表示，前兩個(gè)數(shù)字表示表示，前兩個(gè)數(shù)字表示焊條熔敷金屬或?qū)雍缚p的焊條熔敷金屬或?qū)雍缚p的抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度，第，第3 3位數(shù)位數(shù)字表示焊條適用于字表示焊條適用于焊接位置焊接位置，0 0與與1 1表示焊條適表示焊條適用于全方位焊接（平焊、橫焊、立焊、仰焊），用于全方位焊接（平焊、橫焊、立焊、仰焊），2 2表示焊條適用于平焊與平角焊，表示焊條適用于平

8、焊與平角焊，4 4表示焊條適表示焊條適用于向下立焊。第用于向下立焊。第3 3、4 4位數(shù)字表示位數(shù)字表示藥皮類型和藥皮類型和使用交流或直流電源使用交流或直流電源，當(dāng)為，當(dāng)為1010、1515時(shí)，僅適用時(shí)，僅適用于直流電源，于直流電源，1515、1616、1818為低氫型，適用于直為低氫型，適用于直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)。接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)。焊條的采用：焊條的采用： Q235Q235鋼：鋼：E43E43型（型（420MPa420MPa）E4300E4300E4328E4328； Q345(16Mn)Q345(16Mn)鋼：鋼：E50E50型（型（490MPa490MPa）E5000E5000E5048E

9、5048； Q390Q390、Q420Q420（15MnV15MnV）鋼：）鋼： E55E55型（型（540MPa540MPa）E5500E5500551855183 3）自動(dòng)埋弧焊）自動(dòng)埋弧焊 通電后，電弧發(fā)生在裸焊絲與焊件母材之間，電通電后，電弧發(fā)生在裸焊絲與焊件母材之間，電弧不外露，是埋在焊劑層內(nèi)發(fā)生的，故名埋弧焊?；〔煌饴叮锹裨诤竸觾?nèi)發(fā)生的，故名埋弧焊。 電焊機(jī)自動(dòng)向前移動(dòng)電焊機(jī)自動(dòng)向前移動(dòng)自動(dòng)埋弧焊自動(dòng)埋弧焊。 電焊機(jī)靠人工移動(dòng)電焊機(jī)靠人工移動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊半自動(dòng)埋弧焊。Q235Q235鋼：鋼：H08H08、H08AH08A焊絲焊絲 + + 高錳型焊高錳型焊 劑（劑（HJ4xx)H

10、J4xx) H08MnA H08MnA焊絲焊絲 + + 低錳型或無(wú)錳型焊劑低錳型或無(wú)錳型焊劑(HJ2xx)(HJ2xx)低合金鋼：低合金鋼：H10Mn2H10Mn2、H10MnSiH10MnSi焊絲焊絲 + + 焊劑焊劑 例：例：HJ403H80MnAHJ403H80MnA2 2、 電阻焊電阻焊 電阻焊是利用電流通過(guò)焊電阻焊是利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面時(shí)的電阻所產(chǎn)生件接觸點(diǎn)表面時(shí)的電阻所產(chǎn)生的熱量，來(lái)熔化焊件金屬，再的熱量，來(lái)熔化焊件金屬，再利用壓力使其焊合。它適用于利用壓力使其焊合。它適用于焊接厚度為焊接厚度為6-12mm6-12mm的鋼板，焊的鋼板，焊點(diǎn)應(yīng)主要承受剪力，其抗拉點(diǎn)應(yīng)主要承受剪

11、力，其抗拉( (撕裂撕裂) )能力較差。能力較差。3 3、 電渣焊電渣焊 電渣焊是利用電流通過(guò)熔渣所產(chǎn)生的熱阻，電渣焊是利用電流通過(guò)熔渣所產(chǎn)生的熱阻，來(lái)熔化金屬，使之焊合。特別適用于焊接來(lái)熔化金屬，使之焊合。特別適用于焊接40mm40mm厚厚度以上的焊件，而且焊件可以不開坡口。度以上的焊件，而且焊件可以不開坡口。4 4、 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊( (CO2) 氣體保護(hù)焊是用焊槍中噴出的惰性氣體氣體保護(hù)焊是用焊槍中噴出的惰性氣體保護(hù)施焊過(guò)程中的電弧、熔池和高溫焊縫金保護(hù)施焊過(guò)程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護(hù)氣體代替焊劑，屬，用保護(hù)氣體代替焊劑，自動(dòng)送入焊絲代自動(dòng)送入焊絲代替焊條的一種焊接方法

12、。主要用于手工操作，替焊條的一種焊接方法。主要用于手工操作，與手工電弧焊相比較，速度快、焊接變形小。與手工電弧焊相比較，速度快、焊接變形小。 COCO2 2氣體保護(hù)焊采用高錳高硅型焊絲，具氣體保護(hù)焊采用高錳高硅型焊絲，具有較強(qiáng)的抗銹能力，焊縫不易產(chǎn)生氣孔，適有較強(qiáng)的抗銹能力，焊縫不易產(chǎn)生氣孔，適用于碳素鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及其他合金用于碳素鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及其他合金鋼的焊接。鋼的焊接。2.2 2.2 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量控制焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量控制1 1、 焊縫缺陷焊縫缺陷 尺寸偏差、咬邊、弧坑、未熔合、母材被燒穿、尺寸偏差、咬邊、弧坑、未熔合、母材被燒穿、氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤、未焊透氣孔、

13、夾渣、裂紋、焊瘤、未焊透( (圖圖3-4)3-4)等等2 2、缺陷的危害缺陷的危害 削弱焊縫有效面積；應(yīng)力集中；裂紋處易斷裂削弱焊縫有效面積；應(yīng)力集中；裂紋處易斷裂3 3、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)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： 級(jí)：外觀檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)、局部級(jí)：外觀檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)、局部X X射線檢射線檢驗(yàn)，抗動(dòng)力、抗疲勞結(jié)構(gòu)；驗(yàn)，抗動(dòng)力、抗疲勞結(jié)構(gòu)； 級(jí)：外觀檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)，受較大拉力或級(jí)：外觀檢驗(yàn)、超聲波檢驗(yàn)，受較大拉力或動(dòng)載的對(duì)接焊縫；動(dòng)載的對(duì)接焊縫； 級(jí)：外觀檢驗(yàn)，一般鋼結(jié)構(gòu)，抗拉強(qiáng)度折減級(jí)：外觀檢驗(yàn)，一般鋼結(jié)構(gòu)，抗拉強(qiáng)度折減15%15%。圖圖3-4 3-4

14、焊縫缺陷焊縫缺陷(a)裂紋；裂紋； (b)焊瘤；焊瘤；(c)燒穿；燒穿；(d)弧坑；弧坑；(e)氣孔；氣孔；(f)夾渣；夾渣；(g)咬邊；咬邊； (h)未熔合未熔合 ；(i)未焊透。未焊透。焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與螺栓連接相比較，具有如下與螺栓連接相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1 1）焊縫連接不需鉆孔，截面尺寸無(wú)削弱，不）焊縫連接不需鉆孔，截面尺寸無(wú)削弱，不需要額外的連接鋼板，省工省料，經(jīng)濟(jì)；需要額外的連接鋼板，省工省料，經(jīng)濟(jì)；（2 2）焊接結(jié)構(gòu)密封性好，剛度大和整體性好；）焊接結(jié)構(gòu)密封性好，剛度大和整體性好；（3 3）可用于鋼管間的）可用于鋼管間的Y Y形和形和T T形復(fù)雜連接。形復(fù)雜連

15、接。缺陷缺陷： 在附近的主體金屬中形成在附近的主體金屬中形成“熱影響區(qū)熱影響區(qū)”（大致（大致56mm)56mm)，易導(dǎo)致材質(zhì)變脆；，易導(dǎo)致材質(zhì)變脆； 焊縫易存在各種焊縫易存在各種缺陷缺陷：焊接殘余應(yīng)力、焊：焊接殘余應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)變、局部裂紋、咬邊、氣孔、夾渣、接殘余應(yīng)變、局部裂紋、咬邊、氣孔、夾渣、母材被燒穿等。母材被燒穿等。2.3 2.3 焊縫連接形式及焊縫形式焊縫連接形式及焊縫形式1、焊縫連接的形式：、焊縫連接的形式：對(duì)接、搭接、對(duì)接、搭接、T T形連接和角部連接形連接和角部連接對(duì)接接頭對(duì)接接頭: :被連接件在同一平面內(nèi)。具有傳力平被連接件在同一平面內(nèi)。具有傳力平順、用料經(jīng)濟(jì)，但焊件邊緣

16、需加工，順、用料經(jīng)濟(jì)，但焊件邊緣需加工，間隙和坡口間隙和坡口尺寸要求嚴(yán)格；尺寸要求嚴(yán)格；搭接接頭：搭接接頭：被連接件相互交搭。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、被連接件相互交搭。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、應(yīng)用廣，但傳力不均勻、費(fèi)料的特點(diǎn)；施工方便、應(yīng)用廣，但傳力不均勻、費(fèi)料的特點(diǎn)；T T形接頭形接頭：被連接件互相垂直。具有省工省料、：被連接件互相垂直。具有省工省料、適于組合截面，但應(yīng)力集中嚴(yán)重，抗疲勞性能差適于組合截面，但應(yīng)力集中嚴(yán)重，抗疲勞性能差的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。角部連接角部連接：主要用于制作箱形截面。：主要用于制作箱形截面。 2 2、焊縫形式：焊縫形式：按焊縫構(gòu)造分：按焊縫構(gòu)造分： 對(duì)接焊縫（對(duì)接焊縫（坡口焊縫）

17、坡口焊縫）-正對(duì)接焊縫和斜對(duì)正對(duì)接焊縫和斜對(duì)接焊縫接焊縫 角焊縫角焊縫 側(cè)面角焊縫、正面角焊縫和斜焊?jìng)?cè)面角焊縫、正面角焊縫和斜焊縫；縫；按工作性質(zhì)分：按工作性質(zhì)分： 強(qiáng)度焊縫強(qiáng)度焊縫僅承受內(nèi)力僅承受內(nèi)力 密強(qiáng)焊縫密強(qiáng)焊縫承受內(nèi)力、密閉；承受內(nèi)力、密閉；按焊接位置分：按焊接位置分：平焊、橫焊、立焊、仰焊平焊、橫焊、立焊、仰焊。 焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫二種斷角焊縫二種( (圖圖3-7)3-7)。圖圖3-6 3-6 焊縫形式焊縫形式(a)(a)正對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫 (b)(b)斜對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫 (c)(c)角焊縫角焊縫 圖圖3-7 3

18、-7 連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫圖圖3-8 3-8 焊縫施焊位置焊縫施焊位置(a)(a)平焊平焊 (b)(b)橫焊橫焊 (c)(c)立焊立焊 (d)(d)仰焊仰焊 焊縫代號(hào)焊縫代號(hào) 表表3-13-12.4 2.4 焊縫圖紙表示焊縫圖紙表示 焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)3 3部分組成部分組成 當(dāng)焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能當(dāng)焊縫分布比較復(fù)雜或用上述標(biāo)注方法不能表達(dá)清楚時(shí)，在標(biāo)注焊縫代號(hào)的同時(shí)，可在圖形表達(dá)清楚時(shí)，在標(biāo)注焊縫代號(hào)的同時(shí)，可在圖形上加?xùn)啪€表示，見圖上加?xùn)啪€表示，見圖3-93-9，甚至可加注必要的說(shuō)，甚至可加注必要的

19、說(shuō)明，直至表達(dá)無(wú)歧義。明，直至表達(dá)無(wú)歧義。圖3-9 用柵線表示焊縫第三節(jié)第三節(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3.1 3.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造1 1、特點(diǎn)特點(diǎn)： 傳力平順、用料經(jīng)濟(jì)，但焊件邊緣需加工，傳力平順、用料經(jīng)濟(jì)，但焊件邊緣需加工，間隙和坡口尺寸要求嚴(yán)格。間隙和坡口尺寸要求嚴(yán)格。2 2、坡口形式：、坡口形式： 對(duì)接焊縫又稱坡口焊，坡口形式的選用，應(yīng)根對(duì)接焊縫又稱坡口焊，坡口形式的選用，應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)手工電弧焊焊接手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸接頭的基本型式與尺寸和和埋弧焊焊接接頭的埋弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸基本型式與

20、尺寸的要求進(jìn)行。的要求進(jìn)行。 （1 1）直邊縫（）直邊縫（t10mmt10mm，c=0.5c=0.52mm)2mm) （2 2）單邊）單邊V V形或形或V V形縫（形縫（t=10t=1020mm, c=220mm, c=23mm)3mm) （3 3）U U形、形、K K形或形或X X形縫（形縫（t t20mm, c=320mm, c=34mm)4mm) （4 4）對(duì)于）對(duì)于V V形和形和U U形縫需補(bǔ)焊根部形縫需補(bǔ)焊根部 （5 5）對(duì)于厚度相差）對(duì)于厚度相差4mm4mm以上以及寬度不同時(shí)，做以上以及寬度不同時(shí)，做小大于小大于1 1：2.52.5的坡角，減小應(yīng)力集中的坡角，減小應(yīng)力集中 （6 6

21、）在焊縫起滅弧處，易出現(xiàn)弧坑，影響焊縫）在焊縫起滅弧處，易出現(xiàn)弧坑，影響焊縫承載力，應(yīng)設(shè)置引弧板；板長(zhǎng)埋弧焊大于承載力，應(yīng)設(shè)置引弧板；板長(zhǎng)埋弧焊大于50mm50mm，手，手工電弧焊和氣體保護(hù)焊大于工電弧焊和氣體保護(hù)焊大于20mm20mm；焊接完畢，用氣；焊接完畢，用氣割將引弧板切除，并將焊件邊緣修磨平整，嚴(yán)禁用割將引弧板切除，并將焊件邊緣修磨平整，嚴(yán)禁用錘將其擊落。錘將其擊落。 （7 7）對(duì)于無(wú)法使用引弧板施焊時(shí)，每條焊縫的）對(duì)于無(wú)法使用引弧板施焊時(shí)，每條焊縫的有效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度lwlw應(yīng)較實(shí)際長(zhǎng)度減少應(yīng)較實(shí)際長(zhǎng)度減少2t2t（t t為較薄焊件的為較薄焊件的厚度）厚度）圖圖3-10 3-10 對(duì)

22、接焊縫的坡口形式對(duì)接焊縫的坡口形式(a)(a)直邊縫直邊縫 (b)(b)單邊單邊V V形坡口形坡口 (c)V(c)V形坡口形坡口 (d)U(d)U形坡口形坡口 (e)K(e)K形坡口形坡口 (f)X(f)X形坡口形坡口圖圖311圖圖3123.2 3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算 焊透焊透和和不不焊透兩種焊透兩種3.2.1 3.2.1 焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算 對(duì)接焊縫的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度強(qiáng)度與所用鋼材的牌號(hào)、焊條型與所用鋼材的牌號(hào)、焊條型號(hào)及焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。號(hào)及焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān)。 1 1、軸心受力的對(duì)接焊縫、軸心受力的對(duì)接焊縫 焊縫缺陷對(duì)受壓、受剪的對(duì)

23、接焊縫影響不大，焊縫缺陷對(duì)受壓、受剪的對(duì)接焊縫影響不大，故認(rèn)為受壓、受剪的對(duì)接焊縫強(qiáng)度于母材等強(qiáng)，故認(rèn)為受壓、受剪的對(duì)接焊縫強(qiáng)度于母材等強(qiáng)，但受拉的對(duì)接焊縫對(duì)缺陷甚為敏感，但受拉的對(duì)接焊縫對(duì)缺陷甚為敏感，三級(jí)檢驗(yàn)的三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫允許存在的缺陷較多焊縫允許存在的缺陷較多( (缺陷與焊件面積之比超缺陷與焊件面積之比超過(guò)過(guò)5) )，其抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的，其抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的8585，而一、，而一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等，故等，故受壓、受剪和一、二級(jí)檢驗(yàn)的受拉對(duì)接焊受壓、受剪和一、二級(jí)檢驗(yàn)的受拉對(duì)接焊縫可不進(jìn)行計(jì)算?？p可不進(jìn)行計(jì)算。

24、三級(jí)檢驗(yàn)的軸心受力的對(duì)接焊縫三級(jí)檢驗(yàn)的軸心受力的對(duì)接焊縫( (圖圖3-13)3-13)，可按下，可按下式計(jì)算：式計(jì)算：wcwtwfftlN或 N N軸心拉力或壓力；軸心拉力或壓力；f ft tw w和和f fc cw w對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； t t 在對(duì)接連接中，是連接板件中的薄板厚度，在對(duì)接連接中，是連接板件中的薄板厚度，不考慮焊縫的加高部分，不考慮焊縫的加高部分，在在T T形接頭中為腹板厚度形接頭中為腹板厚度； l lw w對(duì)接焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)接焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)，為實(shí)加引弧板時(shí)，為實(shí)際長(zhǎng)度，不加引弧板時(shí)，為實(shí)際長(zhǎng)度減去際長(zhǎng)度，不加引弧板

25、時(shí)，為實(shí)際長(zhǎng)度減去2t（t為較薄焊為較薄焊件的厚度）件的厚度） 可采用斜焊縫加長(zhǎng)焊縫長(zhǎng)度，當(dāng)夾角滿足可采用斜焊縫加長(zhǎng)焊縫長(zhǎng)度，當(dāng)夾角滿足tg1.5tg1.5時(shí)，可不進(jìn)行靜力強(qiáng)度驗(yàn)算，即認(rèn)為時(shí)，可不進(jìn)行靜力強(qiáng)度驗(yàn)算，即認(rèn)為sinsin2 20.85 0.85 （67.267.2）時(shí)斜焊縫與母材等強(qiáng)。）時(shí)斜焊縫與母材等強(qiáng)。(3-1)(3-1)圖圖3-13 3-13 對(duì)接焊縫受軸心力對(duì)接焊縫受軸心力例例3-1 3-1 試驗(yàn)算圖試驗(yàn)算圖3-133-13所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中a=540mma=540mm，t t22mm22mm，軸心力的設(shè)計(jì)值為，軸心力的設(shè)計(jì)值為N=

26、2150kNN=2150kN。鋼材為。鋼材為Q235-BQ235-B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43E43型，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施型，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板。焊時(shí)加引弧板。解：直縫連接時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度解：直縫連接時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度=540mm=540mm。22317518122540102150mmNfmmNtlNwtw 焊縫正應(yīng)力為：焊縫正應(yīng)力為：cmsinsinalw655654不滿足要求，改用斜對(duì)接焊縫，取截割斜度為不滿足要求，改用斜對(duì)接焊縫，取截割斜度為1.51.5：1 1，即，即焊縫長(zhǎng)度為：焊縫長(zhǎng)度為：故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：22317512522650

27、56sin102150sinmmNfmmNtlNwtw剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：223120842265056cos102150cosmmNfmmNtlNwvw 這就說(shuō)明當(dāng)這就說(shuō)明當(dāng) 時(shí)，焊縫強(qiáng)度能時(shí)，焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必計(jì)算。夠保證，可不必計(jì)算。51.tan采用斜焊縫時(shí)（采用斜焊縫時(shí)（級(jí)焊縫，級(jí)焊縫， tg1.5tg1.5時(shí)）時(shí)）ffbtNtlNffbtNtlNwvwwtw58. 0cossincos85. 0sinsin22.2.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wvwwwwtwwftlVtIVSftlMWM236max2max(3-3)(3-3)并應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)

28、力為：并應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力為：wcwtff1.1 1.132121或(3-4)(3-4) 1.1 1.1考慮到最大折算應(yīng)力只在局部考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)出現(xiàn)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)(3-2)(3-2)正應(yīng)力為：正應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：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wcwtwwffWMtlN或minmaxwvwwwftlVtIVS23max正應(yīng)力為：正應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：折算應(yīng)力為：折算應(yīng)力為：wcwtff1.1 1 . 132121或3AaI20mKNM 45KNV80例例3-2 3

29、-2 驗(yàn)算驗(yàn)算 熱軋普通工字鋼熱軋普通工字鋼 的對(duì)接的對(duì)接焊縫強(qiáng)度。對(duì)接截面承受彎矩焊縫強(qiáng)度。對(duì)接截面承受彎矩 ，剪力剪力 采用手工焊焊條采用手工焊焊條E43E43型型( (按按級(jí)焊級(jí)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)縫質(zhì)量檢驗(yàn)) )。圖圖3-15 3-15 工字鋼對(duì)接焊縫示意圖工字鋼對(duì)接焊縫示意圖42369cmIx39236 cm.Wx31136 cm.SxxwIIxwWW xwSS2215mmNffwtwc2125mmNfwv223621595.189109 .2361045mmNfmmNWMwtww解：由型鋼表中查出解：由型鋼表中查出由附表由附表1.21.2查得查得2231254566107236911361

30、080mmNfmmN.dIVSwvww此外，還要驗(yàn)算腹板邊緣此外，還要驗(yàn)算腹板邊緣A A點(diǎn)對(duì)接焊縫的折算應(yīng)力：點(diǎn)對(duì)接焊縫的折算應(yīng)力：23651671023691086845mmN.wA351075701010141cm.Sw238651107236951071080mmN.wA 2222225 .2362151 . 106.19086.5135 .1673mmNmmNwAwAA A點(diǎn)以下翼緣焊縫截面對(duì)中和軸的面積矩點(diǎn)以下翼緣焊縫截面對(duì)中和軸的面積矩所以所以對(duì)接焊縫滿足強(qiáng)度要求。對(duì)接焊縫滿足強(qiáng)度要求。3.2.2 3.2.2 部分焊透的對(duì)接焊縫部分焊透的對(duì)接焊縫 當(dāng)受力很小，焊縫主要起聯(lián)系作用；或

31、焊縫當(dāng)受力很小，焊縫主要起聯(lián)系作用；或焊縫受力雖然較大，但采用焊透的對(duì)接焊縫將使強(qiáng)度受力雖然較大，但采用焊透的對(duì)接焊縫將使強(qiáng)度不能充分發(fā)揮時(shí)，可采用不焊透的對(duì)接焊縫。不能充分發(fā)揮時(shí)，可采用不焊透的對(duì)接焊縫。當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)：060she0 . 1f當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)：060she75. 0mmshe3第四節(jié)第四節(jié) 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算3.4.1 3.4.1 受力情況和構(gòu)造要求受力情況和構(gòu)造要求3-18 3-18 角焊縫的連接形式角焊縫的連接形式(a)(a)側(cè)焊縫側(cè)焊縫 (b)(b)圍焊縫圍焊縫 (c)(c)端焊縫端焊縫 (d)(d)側(cè)焊縫側(cè)焊縫(a)(a)普通式普通式 (b)(b)平坡式

32、平坡式 (c)(c)深熔式深熔式角焊縫的截面形式角焊縫的截面形式3-19 直角角焊截面形式直角角焊截面形式(a)普通式普通式 (b)平坡式平坡式 (c)深熔式深熔式3-20 斜角角焊截面形式斜角角焊截面形式角焊縫的截面角焊縫的截面?zhèn)让娼呛缚p、正面角焊縫側(cè)面角焊縫、正面角焊縫1、側(cè)面角焊縫、側(cè)面角焊縫 特點(diǎn)特點(diǎn)：焊縫長(zhǎng)度方向與力作用線平行，主要承受剪應(yīng)：焊縫長(zhǎng)度方向與力作用線平行，主要承受剪應(yīng)力，應(yīng)力分布不均勻，兩頭大，中間?。黄茐那爸饾u趨力，應(yīng)力分布不均勻，兩頭大，中間小；破壞前逐漸趨向均勻，塑性好，剪切彈模低（向均勻，塑性好，剪切彈模低（G=E/2.6），強(qiáng)度低。），強(qiáng)度低。 剪切破壞發(fā)生在

33、焊縫截面三角形最小厚度的平面上剪切破壞發(fā)生在焊縫截面三角形最小厚度的平面上（有效截面）（有效截面）he=hfcos45 0.7hf，Ae=0.7hflw2、正面角焊縫、正面角焊縫 特點(diǎn)特點(diǎn)：焊縫長(zhǎng)度方向與力作用線垂直，承受正應(yīng)力和剪：焊縫長(zhǎng)度方向與力作用線垂直，承受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用，焊根處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，其破壞形式可能是拉應(yīng)力的作用，焊根處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，其破壞形式可能是拉斷或剪壞，在靜力作用下，其強(qiáng)度高于側(cè)焊縫。斷或剪壞，在靜力作用下，其強(qiáng)度高于側(cè)焊縫。強(qiáng)度較高（較側(cè)焊縫高強(qiáng)度較高（較側(cè)焊縫高35% 左右），塑性與韌性較差左右），塑性與韌性較差4.1.2 4.1.2 角焊縫的構(gòu)造要求角焊

34、縫的構(gòu)造要求（1 1）考慮起弧和滅弧的弧坑影響，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為）考慮起弧和滅弧的弧坑影響，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為實(shí)際長(zhǎng)度減去實(shí)際長(zhǎng)度減去 。（2 2）最小焊腳尺寸）最小焊腳尺寸h hf minf min-避免焊縫冷卻過(guò)快，焊縫金屬避免焊縫冷卻過(guò)快，焊縫金屬易淬硬，塑性降低易淬硬，塑性降低)( 15 . 1)( 15 . 1)( 5 . 1maxmaxmaxmmthmmthmmthfffthmmtf時(shí)，則取4T T形連接單面焊縫：形連接單面焊縫：當(dāng)焊件厚度當(dāng)焊件厚度手工焊：手工焊：自動(dòng)焊：自動(dòng)焊：式中式中 t t 為較為較厚厚焊件的厚度（焊件的厚度（mm)mm)fh2（3 3）最大焊腳尺寸）

35、最大焊腳尺寸h hf maxf max-避免過(guò)燒，減小焊接應(yīng)力和焊避免過(guò)燒，減小焊接應(yīng)力和焊接變形接變形 t t為較為較薄薄焊件的厚度。焊件的厚度。板件厚度為板件厚度為t t1 1的板邊焊縫尚應(yīng)滿足：的板邊焊縫尚應(yīng)滿足： （1) 1) （2 2）3-21 3-21 角焊縫厚度規(guī)定角焊縫厚度規(guī)定;611thmmtf時(shí)，當(dāng)。時(shí)，當(dāng)mmthmmtf)21 (611（4 4） 焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度-避起落弧點(diǎn)（該處端部易避起落弧點(diǎn)（該處端部易塌落）相距太近塌落）相距太近 （5)5) 側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)面角焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度-剪應(yīng)力分布不均勻，焊剪應(yīng)力分布不均勻，焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力差越大

36、縫越長(zhǎng)，應(yīng)力差越大 l lw w若超出上述規(guī)定值，超長(zhǎng)部分不予考慮。若超出上述規(guī)定值，超長(zhǎng)部分不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)（均布荷載），其計(jì)算長(zhǎng)度不受此限若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)（均布荷載），其計(jì)算長(zhǎng)度不受此限制。制。 當(dāng)焊件的兩側(cè)僅有側(cè)面角焊縫，當(dāng)焊件的兩側(cè)僅有側(cè)面角焊縫，l lw wbb，且，且b b16tmin (tmin12mm)或或l lw w 190mm(tmin12mm) -避免焊縫橫向收避免焊縫橫向收縮引起板件的拱曲過(guò)大減小應(yīng)力不均勻程度?？s引起板件的拱曲過(guò)大減小應(yīng)力不均勻程度。 b b為兩側(cè)焊為兩側(cè)焊縫的距離?？p的距離。（6）在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度在搭接連接中，

37、搭接長(zhǎng)度l 5t 5tminmin及及l(fā) l25mm 25mm -減小減小接頭處焊接應(yīng)力及因傳力不均產(chǎn)生的次應(yīng)力。接頭處焊接應(yīng)力及因傳力不均產(chǎn)生的次應(yīng)力。mmlhlwfw40,8且fwhl60 靜力荷載靜力荷載 動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載fwhl40fwhl60 靜力荷載靜力荷載 動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載fwhl40圖圖3-22 3-22 側(cè)面角焊縫受力情況和破壞情況側(cè)面角焊縫受力情況和破壞情況圖圖3-23 3-23 焊縫的受力情況焊縫的受力情況（7 7）繞角焊和圍焊）繞角焊和圍焊當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，為避免起落弧位當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，為避免起落弧位于應(yīng)力集中較大的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)連續(xù)作長(zhǎng)度為于應(yīng)力

38、集中較大的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)連續(xù)作長(zhǎng)度為2h2hf f的繞的繞角焊，并計(jì)入焊縫有效長(zhǎng)度。角焊，并計(jì)入焊縫有效長(zhǎng)度。(8(8）在次要構(gòu)件或次要焊縫中，由于焊縫受力不大，可）在次要構(gòu)件或次要焊縫中，由于焊縫受力不大，可采用間斷焊縫。采用間斷焊縫。e15te15t（受壓構(gòu)件）（受壓構(gòu)件）e30te30t（受拉構(gòu)件）（受拉構(gòu)件） t t為較為較薄薄焊件厚度焊件厚度每段角焊縫應(yīng)符合最小計(jì)算長(zhǎng)度要求，每段角焊縫應(yīng)符合最小計(jì)算長(zhǎng)度要求，e e為兩角焊為兩角焊縫之間的凈距?？p之間的凈距。(9(9）直接承受動(dòng)載結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫宜采用）直接承受動(dòng)載結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫宜采用1 1：1.51.5（長(zhǎng)邊順內(nèi)力方向）的不等腳角

39、焊縫，側(cè)面角焊縫仍采（長(zhǎng)邊順內(nèi)力方向）的不等腳角焊縫，側(cè)面角焊縫仍采用等腳角焊縫，角焊縫表面宜為直線或凹形。用等腳角焊縫，角焊縫表面宜為直線或凹形。mmhlfw5010或3.4.2 3.4.2 角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算一、一、角焊縫計(jì)算的基本公式角焊縫計(jì)算的基本公式 角焊縫的應(yīng)力分量：角焊縫的應(yīng)力分量：垂直于角焊縫有效截面的正應(yīng)力垂直于角焊縫有效截面的正應(yīng)力垂直于角焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力垂直于角焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力平行于角焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力平行于角焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力將作用力將作用力N Ny分解：分解： NcosN NsinN yy由由 和和 引起角焊縫的正應(yīng)力和剪應(yīng)力：引起角焊縫的正

40、應(yīng)力和剪應(yīng)力： yyN NwfyflhN7 . 02wfylhN7 . 0/由由N Nx x引起焊縫方向的剪應(yīng)力：引起焊縫方向的剪應(yīng)力：wfyflhN7 . 02 根據(jù)第四強(qiáng)度理論，計(jì)算復(fù)雜應(yīng)力下的折算應(yīng)力為根據(jù)第四強(qiáng)度理論，計(jì)算復(fù)雜應(yīng)力下的折算應(yīng)力為wfwtff33 2/22）（ )(22wfffff即：f f 為正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，靜載或間接為正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，靜載或間接動(dòng)載取動(dòng)載取1.221.22，動(dòng)載取，動(dòng)載取1.01.03.6P44公式的應(yīng)用公式的應(yīng)用：1、荷載的類型；、荷載的類型；2、側(cè)面角焊縫或正面角焊縫；、側(cè)面角焊縫或正面角焊縫；wffwffflhN7 . 0wfwf

41、fflhN7 . 0設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定：當(dāng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)當(dāng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí): :當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí): : 當(dāng)角焊縫承受斜向軸心力當(dāng)角焊縫承受斜向軸心力N N時(shí)，如圖時(shí)，如圖3-253-25所示，所示，N N與與焊縫成角焊縫成角，應(yīng)先把，應(yīng)先把N N分解為分解為( (垂直于焊縫長(zhǎng)度垂直于焊縫長(zhǎng)度) )和，和，( (平平行于焊縫長(zhǎng)度行于焊縫長(zhǎng)度) )，并求出相應(yīng)的應(yīng)力，并求出相應(yīng)的應(yīng)力 和和 。ffsinNNxcosNNywfxflhN7 . 0wfYflhN7 . 0wfwffflhN7 . 0代入基本公式代入基本公式wfffff22即可，也可經(jīng)

42、整理后由下式計(jì)算：即可，也可經(jīng)整理后由下式計(jì)算：3112sinf 式中式中 為斜向角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，當(dāng)承為斜向角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，當(dāng)承受靜力或間接動(dòng)力荷載時(shí)，其值在受靜力或間接動(dòng)力荷載時(shí)，其值在1( 1( 側(cè)面縫受力側(cè)面縫受力) )與與1.22( 1.22( 正面縫受力正面縫受力) )之之間。當(dāng)承受直接動(dòng)力荷載時(shí)間。當(dāng)承受直接動(dòng)力荷載時(shí) 。f900 . 1f 對(duì)于斜角焊縫對(duì)于斜角焊縫( (圖圖3-20)3-20)的強(qiáng)度仍按上述公的強(qiáng)度仍按上述公式計(jì)算，但取式計(jì)算，但取 ，其有效厚度為：，其有效厚度為：01.f 902coshhfe 90fehh7.0二、常用連接方式的角焊縫計(jì)算二、常用連接方

43、式的角焊縫計(jì)算 1.1.受軸心力焊件的拼接板連接受軸心力焊件的拼接板連接 需要計(jì)算拼接板和連接一側(cè)需要計(jì)算拼接板和連接一側(cè)( (左側(cè)或右側(cè)左側(cè)或右側(cè)) )角角焊縫的強(qiáng)度。焊縫的強(qiáng)度。端焊縫：端焊縫：wffwffflhN7 . 0側(cè)焊縫：側(cè)焊縫：wfwffflhN7 . 0動(dòng)載結(jié)構(gòu)圍焊：動(dòng)載結(jié)構(gòu)圍焊：由圍焊縫有效截由圍焊縫有效截面平均承擔(dān)：面平均承擔(dān)：靜載結(jié)構(gòu)的圍焊：靜載結(jié)構(gòu)的圍焊： 正面角焊縫承正面角焊縫承擔(dān)內(nèi)力：擔(dān)內(nèi)力：側(cè)面角焊縫承側(cè)面角焊縫承擔(dān)內(nèi)力：擔(dān)內(nèi)力： NNNwfwfflhN7 . 0wwffflfhN7 . 0 連接一側(cè)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度之和。連接一側(cè)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度之和。wl圖圖3

44、-26 3-26 軸心力作用下角焊縫連接軸心力作用下角焊縫連接 2.2.受軸心力角鋼的連接受軸心力角鋼的連接圖圖3-27 3-27 角鋼角焊縫上受力分配角鋼角焊縫上受力分配(a)(a)兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群?(b)(b)三面圍焊三面圍焊 (c)L(c)L形焊形焊 內(nèi)力分配：內(nèi)力分配：肢背：肢背：肢尖：肢尖：NkNbeNNkNbeN212121wffwwffwfhNklfhNkl7.07.02211分配系數(shù)分配系數(shù)k1k1、k2k2見表，見表，也可近似采用也可近似采用31,3221KK1 1）當(dāng)用兩側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí)）當(dāng)用兩側(cè)面角焊縫連接角鋼時(shí) 2 2）當(dāng)采用三面圍焊）當(dāng)采用三面圍焊( (圖圖3-2

45、7b)3-27b)時(shí)：時(shí)：227.023223113NNKNNNKNfbhNwfff對(duì)于對(duì)于L L形的角焊縫形的角焊縫( (圖圖3-27c)3-27c)，同理求得，同理求得N N3 3后，可得：后，可得：31NNN 根據(jù)上述方法求得根據(jù)上述方法求得N N1 1、N N2 2以后，再按以后，再按(3-10)(3-10)式計(jì)算側(cè)面角焊縫。式計(jì)算側(cè)面角焊縫。3.3.彎矩、剪力、軸力作用下角焊縫計(jì)算彎矩、剪力、軸力作用下角焊縫計(jì)算圖圖3-31 3-31 受彎、受剪、受軸心力的角焊縫應(yīng)力受彎、受剪、受軸心力的角焊縫應(yīng)力彎矩作用產(chǎn)生正應(yīng)力：彎矩作用產(chǎn)生正應(yīng)力：軸力作用產(chǎn)生均勻正應(yīng)力：軸力作用產(chǎn)生均勻正應(yīng)力

46、：剪力作用產(chǎn)生平行于焊縫的剪力作用產(chǎn)生平行于焊縫的剪應(yīng)力：剪應(yīng)力：彎、剪、軸力聯(lián)合作用：彎、剪、軸力聯(lián)合作用：wMAWMweVAlhVweNAlhNwfVAfNAMAf22對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)：對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)：0 . 1f1 1）焊縫群受扭）焊縫群受扭假定：假定：（1 1）被連接件是絕對(duì)剛）被連接件是絕對(duì)剛性的性的, , 構(gòu)件有繞角焊縫構(gòu)件有繞角焊縫形心轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，而角形心轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，而角焊縫本身是彈性的；焊縫本身是彈性的；（2 2）角焊縫上任一點(diǎn)的）角焊縫上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，應(yīng)力的大形心的連線，應(yīng)力的大小與該點(diǎn)與形心的連線小與該點(diǎn)與

47、形心的連線長(zhǎng)度成正比。長(zhǎng)度成正比。圖圖3-29 3-29 扭矩作用時(shí)角焊縫的應(yīng)扭矩作用時(shí)角焊縫的應(yīng)力力4.4.扭矩作用下角焊縫計(jì)算扭矩作用下角焊縫計(jì)算 焊縫有效截面上距形心最遠(yuǎn)點(diǎn)應(yīng)力最大，焊縫有效截面上距形心最遠(yuǎn)點(diǎn)應(yīng)力最大，為：為： JrTA（3-183-18）yxIIJ 為焊縫有效截面為焊縫有效截面( (圖圖3-29b)3-29b)繞形心繞形心O O的極的極慣性矩慣性矩J 分解到分解到x x軸方向軸方向( (沿焊縫長(zhǎng)度方向沿焊縫長(zhǎng)度方向) )和和y y軸方向軸方向( (垂直焊縫長(zhǎng)度方向垂直焊縫長(zhǎng)度方向) )的分應(yīng)力為：的分應(yīng)力為：yxTAyxTAIITxIITyJTymaxmax0max ,

48、設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式為：為：wfTAfTAf22（3-193-19）2 2）環(huán)焊縫受扭）環(huán)焊縫受扭( (圖圖3-30)3-30) 扭矩作用下環(huán)形角焊縫有效截面只有剪應(yīng)力扭矩作用下環(huán)形角焊縫有效截面只有剪應(yīng)力沿切線方向沿切線方向( (環(huán)向環(huán)向) )作用，計(jì)算公式為：作用，計(jì)算公式為：圖圖3-30 3-30 環(huán)形焊縫受扭環(huán)形焊縫受扭wfffJDT2D.he10 J J焊縫環(huán)形有焊縫環(huán)形有效截面極慣性矩，效截面極慣性矩，焊縫有效厚度焊縫有效厚度 3250Dh.Je時(shí)時(shí)（3-203-20）5.5.扭矩、剪力、軸力共同作用下角焊縫計(jì)算扭矩、剪力、軸力共同作用下角焊縫計(jì)算圖圖3-32 3-32 受扭、受剪、受

49、軸心力的角焊縫應(yīng)力受扭、受剪、受軸心力的角焊縫應(yīng)力計(jì)算步驟如下：計(jì)算步驟如下：1 1）求出焊縫有效截面的形心）求出焊縫有效截面的形心O(O(圖圖3-32)3-32)2 2）將連接所受外力平移到形心）將連接所受外力平移到形心O O，得一扭矩，得一扭矩，剪力剪力V V，軸力，軸力N N；3 3）計(jì)算）計(jì)算T T、V V、N N單獨(dú)作用下危險(xiǎn)點(diǎn)單獨(dú)作用下危險(xiǎn)點(diǎn)A A的應(yīng)力的應(yīng)力weVAlhVweNAlhNJrTyTAJrTxTA4 4）驗(yàn)算危險(xiǎn)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度）驗(yàn)算危險(xiǎn)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度wfVATAfVATAf226 6、塞焊計(jì)算、塞焊計(jì)算( (圖圖3-33)3-33)塞焊設(shè)計(jì)公式為塞焊設(shè)計(jì)公式為wffdnN24

50、（3-233-23）例例34 34 試驗(yàn)算圖試驗(yàn)算圖335335（a a）所示牛腿與鋼柱連接的角焊）所示牛腿與鋼柱連接的角焊縫的強(qiáng)度。鋼材為縫的強(qiáng)度。鋼材為Q235Q235，焊條為，焊條為E43E43型，手工焊。荷載設(shè)計(jì)型，手工焊。荷載設(shè)計(jì)值值N N365KN365KN，偏心距，偏心距e=350mme=350mm，焊腳尺寸，焊腳尺寸mmhf81 圖圖335335（b b）為焊縫有效截面。）為焊縫有效截面。圖圖335mmhf62解：力解：力N在角焊縫形心處引起剪力：在角焊縫形心處引起剪力： 彎矩：彎矩：KNNV365MKNNeM.8 .12735. 03651、考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法：、

51、考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法：全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性距為：全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性距為：482231088. 18 .1726 . 59548 .2026 . 52102123402 . 42mmIw翼緣焊縫翼緣焊縫 的最大應(yīng)力為：的最大應(yīng)力為：22831/19516022. 1/8 .1396 .2051088. 1108 .1272mmNfmmNhIMwffwf翼緣焊縫翼緣焊縫 設(shè)計(jì)控制點(diǎn)設(shè)計(jì)控制點(diǎn)A：由于彎矩由于彎矩M引起的應(yīng)力：引起的應(yīng)力：212/8 .1158 .1396 .205170222mmNhyhhyIMyIMfwwf由于剪力由于剪力V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪

52、應(yīng)力：在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力：232/8 .12734067 . 0210365)(mmNlhVwef控制點(diǎn)控制點(diǎn)A的焊縫強(qiáng)度為：的焊縫強(qiáng)度為：2222222/160/2 .1598 .12722. 18 .115mmNfmmNwffff2、不考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法：、不考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法：翼緣焊縫所傳遞的水平力：翼緣焊縫所傳遞的水平力：KNhMH3 .336380108 .1276翼緣焊縫的強(qiáng)度：翼緣焊縫的強(qiáng)度：22311/195/1 .150)952210(87 . 0103 .336mmNfmmNlhHwffwef由于剪力由于剪力V V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)

53、力：在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力：2232/160/8 .12734067 . 0210365)(mmNfmmNlhVwfwef無(wú)論采用何種計(jì)算方法，剪力均由腹板承擔(dān)，翼無(wú)論采用何種計(jì)算方法，剪力均由腹板承擔(dān)，翼緣焊縫不承擔(dān)剪力的作用，僅僅承受彎矩的作用。緣焊縫不承擔(dān)剪力的作用，僅僅承受彎矩的作用。例例35 35 試驗(yàn)算圖試驗(yàn)算圖336336所示牛腿與鋼柱連接的角焊縫的強(qiáng)所示牛腿與鋼柱連接的角焊縫的強(qiáng)度。鋼材為度。鋼材為Q235Q235，與柱三面圍焊，焊條為，與柱三面圍焊，焊條為E4311E4311型，手工焊。型，手工焊。mml4002mml2001mma200作用力設(shè)計(jì)值：作用力設(shè)計(jì)值： 試

54、設(shè)計(jì)角焊縫。試設(shè)計(jì)角焊縫。 NF5102圖圖336336解：取解：取mmtmmthhmmthfff4 .12142 . 12 . 11011)21 (12)21 (2 . 5125 . 15 . 1maxminmmhf8mmhf64888mmhf48086060焊縫的焊腳尺寸和長(zhǎng)度均滿足構(gòu)造要求。焊縫的焊腳尺寸和長(zhǎng)度均滿足構(gòu)造要求。1、幾何特性計(jì)算：、幾何特性計(jì)算：焊縫重心位置的確定：焊縫重心位置的確定：mmx49)1922400(87 . 0)8200(87 . 0248231016. 1)200192212/400(87 . 0mmIwx472321076. 1)492/192(19221

55、2/192249400(87 . 0mmIwy4878010336. 110176. 01016. 1mmIIIwywx2、內(nèi)力計(jì)算：、內(nèi)力計(jì)算：mmNxlaFFeT.1002. 7)49200200(102)(751NFV51023、焊縫驗(yàn)算：、焊縫驗(yàn)算：2870/1 .10510336. 12001002. 7mmNITry2870/1 .7510336. 1)49192(1002. 7mmNITrxfT25/5 .45)1922400(87 . 0102mmNlhVwefV222222/160/3 .1441 .10522. 15 .451 .75mmNfmmNwffTffvfT可靠?？?/p>

56、靠。3.5 3.5 焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形3.5.1 3.5.1 焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因1 1、 縱向焊接殘余應(yīng)力縱向焊接殘余應(yīng)力（1 1）原因：不均勻溫度場(chǎng)，內(nèi)部高，外部低，）原因：不均勻溫度場(chǎng)，內(nèi)部高，外部低，（2 2）施焊時(shí)，電弧對(duì)鋼板不均勻加熱，致使焊件內(nèi)）施焊時(shí)，電弧對(duì)鋼板不均勻加熱，致使焊件內(nèi)部變形大，外部變形小，達(dá)到熱塑性壓縮狀態(tài)；部變形大，外部變形小，達(dá)到熱塑性壓縮狀態(tài)；（3 3）冷卻時(shí)，由于焊件的整體性，近熱影響區(qū)的焊）冷卻時(shí)，由于焊件的整體性，近熱影響區(qū)的焊縫區(qū)趨向于縮短，產(chǎn)生拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的焊縫縫區(qū)趨向于縮短，產(chǎn)生拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力；產(chǎn)生壓應(yīng)力；2 2、 橫向焊接殘余應(yīng)力橫向焊接殘余應(yīng)力原因