鋼結(jié)構(gòu)角縫連接

1、一、角焊縫的形式和強(qiáng)度一、角焊縫的形式和強(qiáng)度1 1、角焊縫的分類、角焊縫的分類定義：焊縫位于兩個(gè)被連接板定義：焊縫位于兩個(gè)被連接板 件的邊緣位置。件的邊緣位置。（1 1）、按焊腳間的夾角）、按焊腳間的夾角不同：不同：l 直角角焊縫直角角焊縫 =90=900 0l 斜角角焊縫斜角角焊縫 90900 0 銳角角焊縫銳角角焊縫 90 90 900 0 西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程（2 2）、按外力作用方向與焊縫軸線之間的夾角）、按外力作用方向與焊縫軸線之間的夾角不同：不同：l 側(cè)焊縫側(cè)焊縫 n n力平行于焊縫軸線力平行于焊縫軸線 =0=0l 端焊縫端焊縫 ( (正面角焊縫正面角焊縫) ) n n力垂直于

2、焊縫軸線力垂直于焊縫軸線 =90=90l 斜焊縫斜焊縫 n n力與焊縫軸線斜交力與焊縫軸線斜交9090 西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程（3 3）、按截面形式）、按截面形式: : 普通焊縫普通焊縫l 平坡焊縫平坡焊縫l 熔深焊縫（凹焊縫）熔深焊縫（凹焊縫）2 2、側(cè)面角焊縫主要承受剪應(yīng)力。傳力、側(cè)面角焊縫主要承受剪應(yīng)力。傳力線通過側(cè)面角焊縫時(shí)產(chǎn)生彎折，因而線通過側(cè)面角焊縫時(shí)產(chǎn)生彎折，因而應(yīng)力沿焊縫長度方向的分布不均勻，應(yīng)力沿焊縫長度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。焊縫越長，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。焊縫越長，應(yīng)力分布不均勻性越顯著，但在屆臨應(yīng)力分布不均勻性越顯著，但在屆臨塑性工作階段時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)

3、力重分布，塑性工作階段時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力重分布，可使應(yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象漸趨緩和?？墒箲?yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象漸趨緩和。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程3 3、正面角焊縫受力復(fù)雜，正面角焊縫的破壞強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫，、正面角焊縫受力復(fù)雜，正面角焊縫的破壞強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫，但塑性變形要差些。而斜焊縫的受力性能和強(qiáng)度值介于正面角焊但塑性變形要差些。而斜焊縫的受力性能和強(qiáng)度值介于正面角焊縫和側(cè)面角焊縫之間。縫和側(cè)面角焊縫之間。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程二、角焊縫及連接的構(gòu)造要求二、角焊縫及連接的構(gòu)造要求1 1、焊腳尺寸、焊腳尺寸hfhf （1 1）、最小焊腳尺寸）、最小焊腳尺寸 hfhfminmin保證焊縫的最小承載

4、能力，并防止焊保證焊縫的最小承載能力，并防止焊縫因冷卻過快而產(chǎn)生裂縫?？p因冷卻過快而產(chǎn)生裂縫。 自動(dòng)焊的角焊縫自動(dòng)焊的角焊縫 t t形連接的單面角焊縫形連接的單面角焊縫 當(dāng)焊件厚度當(dāng)焊件厚度 時(shí)，時(shí)，hfhfminmin 與焊件同厚。與焊件同厚。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程maxmin5 . 1thf15 . 1maxminthf15 . 1maxminthfmm4（2 2）、最大焊腳尺寸）、最大焊腳尺寸 hfmaxhfmax 避免燒穿較薄的焊件。避免燒穿較薄的焊件。 對板件邊緣（厚度為對板件邊緣（厚度為t1t1）的角焊縫應(yīng)符合下列要求：的角焊縫應(yīng)符合下列要求： 西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程minma

5、x2 . 1 thfmmthmmtf)21 (,61max1時(shí)當(dāng)1max1,6thmmtf時(shí)當(dāng)（3 3）、焊腳尺寸的選擇）、焊腳尺寸的選擇2 2、焊縫計(jì)算長度、焊縫計(jì)算長度 lwlw（1 1）、焊縫計(jì)算長度）、焊縫計(jì)算長度 （2 2）、）、最小焊縫計(jì)算長度最小焊縫計(jì)算長度 （3 3）、最大焊縫計(jì)算長度）、最大焊縫計(jì)算長度西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程maxminfffhhh無引弧板）(2mmhllfwmmlhlwfw40 , 8fwhl603 3、搭接連接的構(gòu)造要求、搭接連接的構(gòu)造要求（1 1）、搭接寬度）、搭接寬度（2 2）、搭接長度）、搭接長度西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程)12(190)12(161

6、/mmtmmmmttblbw或25mm5min和tl 三、直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式三、直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式1 1、角焊縫計(jì)算截面的選取、角焊縫計(jì)算截面的選取實(shí)踐證明：直角角焊縫常在實(shí)踐證明：直角角焊縫常在4545左右方向截面破壞，所以以左右方向截面破壞，所以以4545方向的最小焊縫截面作為危險(xiǎn)方向的最小焊縫截面作為危險(xiǎn)截面，即焊縫計(jì)算截面或有效截面，即焊縫計(jì)算截面或有效截面。截面。計(jì)算截面為計(jì)算截面為西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程welh fehh7 . 02 2、角焊縫有效截面上的應(yīng)力、角焊縫有效截面上的應(yīng)力3 3、直角角焊縫的計(jì)算、直角角焊縫的計(jì)算 正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)。正面角焊

7、縫的強(qiáng)度增大系數(shù)。（1 1）、正面角焊縫）、正面角焊縫（2 2）、側(cè)面角焊縫）、側(cè)面角焊縫西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfffff2222. 123fwffwefflhnwfwefflhn四、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算四、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算1 1、承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接的計(jì)算、承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接的計(jì)算軸心力合力通過焊縫或焊縫群的形心軸心力合力通過焊縫或焊縫群的形心。（1 1）用蓋板的對接連接承受軸心力（拉力、壓力或剪力）時(shí)）用蓋板的對接連接承受軸心力（拉力、壓力或剪力）時(shí)西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程a a、側(cè)焊縫受軸心力作用側(cè)焊縫受軸心力作用焊縫驗(yàn)算焊縫驗(yàn)算 焊縫設(shè)

8、計(jì)焊縫設(shè)計(jì) 沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力 角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfwffflhn7.0wfwffnlh7 . 0fwffb b、端焊縫（正面角焊縫）受軸心力作用端焊縫（正面角焊縫）受軸心力作用焊縫驗(yàn)算焊縫驗(yàn)算焊縫設(shè)計(jì)焊縫設(shè)計(jì)f 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)。 對承受靜力荷載和對承受靜力荷載和 間接承受動(dòng)力荷載間接承受動(dòng)力荷載 的結(jié)構(gòu)，的結(jié)構(gòu)，f f=1.22=1.22； 對直接承受動(dòng)力荷對直接承受動(dòng)力荷 載的結(jié)構(gòu)，載的結(jié)構(gòu)，f f=1.0=1.0西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfwfffflhn7 . 0

9、wffwffnlh7 .0（2 2）承受斜向軸心力的角焊縫連接計(jì)算承受斜向軸心力的角焊縫連接計(jì)算 作用力與焊縫長作用力與焊縫長 度方向的夾角；度方向的夾角；斜焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，介于斜焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，介于1.01.01.221.22之間，對直接承受動(dòng)力荷之間，對直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的焊縫，取載結(jié)構(gòu)中的焊縫，取ff=1.0=1.0。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程cossinnnnnyx3sin222117.07.0cos7.07.0sin7.0fwfwfffwffyffxwfwfyfywfwfxfxflhnflhnlhnlhnlhn代入公式總結(jié)總結(jié)通式：通式：1 1、當(dāng)、當(dāng)=0=0時(shí)，只有時(shí)，只

10、有n ny y，側(cè)焊縫，側(cè)焊縫，ff=1=12 2、當(dāng)當(dāng)=90=90時(shí)，只有時(shí)，只有n nx x，端焊縫，端焊縫，ff= = f f=1.22=1.223 3、當(dāng)當(dāng)=0=09090時(shí)，同時(shí)有時(shí)，同時(shí)有n nx x和和n ny y ，斜焊縫，斜焊縫， 結(jié)論：側(cè)焊縫和端焊縫是斜焊縫的兩個(gè)特例，公式可以統(tǒng)一。結(jié)論：側(cè)焊縫和端焊縫是斜焊縫的兩個(gè)特例，公式可以統(tǒng)一。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfwfffflhn7.03sin211f（3 3）承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算）承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算a a、三面圍焊連接（三面圍焊連接（b b）正面角焊縫分擔(dān)的軸心力正面角焊縫分擔(dān)的軸心力n n3 3由平衡條件：

11、由平衡條件：西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfffbhfn337.02 222313131nnnbebnnebnbnbn222323232nnnbnennebnbn 角鋼肢背和肢尖上的側(cè)面角焊縫所分擔(dān)的軸力；角鋼肢背和肢尖上的側(cè)面角焊縫所分擔(dān)的軸力； 角鋼的形心距，角鋼的形心距， 角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)可角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)可 近似取近似取b b、兩面?zhèn)群缚p（兩面?zhèn)群缚p（a a），），西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程21, nne21,31,322103nnn11nn22c c、求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求( (角焊縫的尺寸限

12、制角焊縫的尺寸限制) ) 假定肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸，即可求出焊縫的計(jì)算長度：假定肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸，即可求出焊縫的計(jì)算長度： 一個(gè)角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫的焊腳尺寸及計(jì)算長一個(gè)角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫的焊腳尺寸及計(jì)算長 度；度； 一個(gè)角鋼肢尖上的側(cè)面角焊縫的焊腳尺寸及計(jì)算長一個(gè)角鋼肢尖上的側(cè)面角焊縫的焊腳尺寸及計(jì)算長 度。度。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wffwwffwfhnlfhnl2221117.027.0211,wflh22,wflhd d、l l形圍焊形圍焊角鋼端部的正面角焊縫的長度已知，可計(jì)算其焊腳尺寸：角鋼端部的正面角焊縫的長度已知，可計(jì)算其焊腳尺寸：西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程02

13、n31232nnnnnwffwfflnh3337.02 西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程2 2、承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算、承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算 軸力軸力nxnx產(chǎn)生的垂直產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力于焊縫長度方向的應(yīng)力 彎矩彎矩m m產(chǎn)生的垂直于產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力焊縫長度方向的應(yīng)力 剪力剪力v v產(chǎn)生的平行于焊縫長度方向的應(yīng)力產(chǎn)生的平行于焊縫長度方向的應(yīng)力西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wexexnlhnan2226weemlhmwmweyeyflhna

14、n2 焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：當(dāng)連接直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)，取當(dāng)連接直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)，取對于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，計(jì)算時(shí)通常假對于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，計(jì)算時(shí)通常假定腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受。定腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程wfffff220 . 1f西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程3 3、承受剪力與扭矩聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算、承受剪力與扭矩聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算假定：假定：（1 1）、）、被連接構(gòu)件是被連接構(gòu)件是絕對剛性的，角焊縫絕對剛性的，角焊縫是彈性的；是彈性的； （2 2）、被

15、連接構(gòu)件繞）、被連接構(gòu)件繞角焊縫有效截面形心角焊縫有效截面形心0 0旋轉(zhuǎn)，角焊縫任意一旋轉(zhuǎn)，角焊縫任意一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直該點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直該點(diǎn)與形心的連線，且點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力的大小與其距離應(yīng)力的大小與其距離的大小成正比，方向的大小成正比，方向朝向扭矩方向。朝向扭矩方向。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程 扭矩扭矩t t作用作用 兩個(gè)分量兩個(gè)分量 剪力剪力v v在焊縫群引起的剪應(yīng)力在焊縫群引起的剪應(yīng)力 a a點(diǎn)合應(yīng)力點(diǎn)合應(yīng)力西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程yxptiirtirtyxxxpttyyxyypttxiirtrrirtiirtrrirtcossinwevylhvwftxfvytyf22西南科技大學(xué)網(wǎng)

16、絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程總結(jié)：焊接連接的計(jì)算步驟總結(jié)：焊接連接的計(jì)算步驟通過前面的講述，總結(jié)焊接連接的計(jì)算步驟如下：通過前面的講述，總結(jié)焊接連接的計(jì)算步驟如下：（1 1）首先畫出焊縫的計(jì)算截面；）首先畫出焊縫的計(jì)算截面；（2 2）計(jì)算焊縫或焊縫群的形心；）計(jì)算焊縫或焊縫群的形心；（3 3）將焊縫所受外力等效簡化到形心處，求得作用在焊縫）將焊縫所受外力等效簡化到形心處，求得作用在焊縫截面形心處的各內(nèi)力分量；截面形心處的各內(nèi)力分量；（4 4）求各內(nèi)力分量在焊縫計(jì)算截面可能的危險(xiǎn)點(diǎn)上引起的）求各內(nèi)力分量在焊縫計(jì)算截面可

17、能的危險(xiǎn)點(diǎn)上引起的應(yīng)力分量，若該應(yīng)力分量平行于焊縫長度方向，則為剪應(yīng)應(yīng)力分量，若該應(yīng)力分量平行于焊縫長度方向，則為剪應(yīng)力性質(zhì)；若該應(yīng)力分量垂直于焊縫長度方向力性質(zhì)；若該應(yīng)力分量垂直于焊縫長度方向, ,則為正應(yīng)力性則為正應(yīng)力性質(zhì)。質(zhì)。（5 5）將各危險(xiǎn)點(diǎn)同一方向上的各應(yīng)力分量分別代數(shù)疊加后，）將各危險(xiǎn)點(diǎn)同一方向上的各應(yīng)力分量分別代數(shù)疊加后，得到合成的應(yīng)力代入公式驗(yàn)算其強(qiáng)度。得到合成的應(yīng)力代入公式驗(yàn)算其強(qiáng)度。西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程五、斜角角焊縫的計(jì)算五、斜角角焊縫的計(jì)算西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程焊接應(yīng)力（熱應(yīng)力）-鋼材焊接時(shí)在焊件上產(chǎn)生局部高溫的不均勻溫度場，高溫部分鋼材要求較大的膨脹伸長但受到鄰

18、近鋼材的約束，從而在焊件內(nèi)引起較高的溫度應(yīng)力，并在焊接過程中隨時(shí)間和溫度而不斷變化。焊接殘余應(yīng)力-焊接應(yīng)力較高的部位將達(dá)到鋼材屈服強(qiáng)度而發(fā)生塑性變形，鋼材冷卻后殘存于焊件內(nèi)的應(yīng)力。焊接變形（熱變形）-在焊接和冷卻過程中由于焊件受熱和冷卻都不均勻，除產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力外，還會(huì)產(chǎn)生變形，焊接和冷卻過程中焊件產(chǎn)生的變形即焊接變形。焊接殘余變形-冷卻后殘存于焊件的變形。1.1.原因原因l焊接應(yīng)力有沿焊縫長度方向的縱向焊接應(yīng)力，垂直于焊縫長度方向的橫向焊接應(yīng)力和沿厚度方向的焊接應(yīng)力。2.分類分類l（1）縱向焊接應(yīng)力：l縱向焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律是焊縫及其附近區(qū)域在高溫時(shí)發(fā)生塑性壓縮變形，因而冷卻后產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力

19、；離焊縫較遠(yuǎn)區(qū)域中則出現(xiàn)與之相平衡的殘余壓應(yīng)力。l（2）橫向焊接應(yīng)力：l（3）厚度方向的焊接應(yīng)力： 焊接厚鋼板時(shí)，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸面散熱較快而先焊接厚鋼板時(shí)，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸面散熱較快而先冷卻結(jié)硬，中間后冷卻而收縮受到阻礙，形成中間焊縫受拉，四冷卻結(jié)硬，中間后冷卻而收縮受到阻礙，形成中間焊縫受拉，四周受壓的應(yīng)力狀態(tài)。周受壓的應(yīng)力狀態(tài)。l以上三種應(yīng)力形成同號三向應(yīng)力，l將大大降低連接的塑性。l焊接殘余應(yīng)力的分類焊接殘余應(yīng)力的分類l1 1、縱向焊接殘余應(yīng)力、縱向焊接殘余應(yīng)力-指沿焊縫長度方向指沿焊縫長度方向l 的應(yīng)力。的應(yīng)力。l 焊縫縱向收縮引起的縱向焊接殘余應(yīng)力焊縫縱向收

20、縮引起的縱向焊接殘余應(yīng)力2 2、橫向焊接殘余應(yīng)力、橫向焊接殘余應(yīng)力-垂直于焊縫長度方向且垂直于焊縫長度方向且 平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力3 3、厚度方向的焊接殘余應(yīng)力厚度方向的焊接殘余應(yīng)力-垂直于焊縫長度垂直于焊縫長度 方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。焊接厚鋼板時(shí)，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸焊接厚鋼板時(shí)，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸面散熱較快而先冷卻結(jié)硬，中間后冷卻而收縮受面散熱較快而先冷卻結(jié)硬，中間后冷卻而收縮受到阻礙，形成中間焊縫受拉，四周受壓的應(yīng)力狀到阻礙，形成中間焊縫受拉，四周受壓的應(yīng)力狀態(tài)。態(tài)。3.3.焊接殘余變形焊接殘余變形l1、對結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜力強(qiáng)度的影響。l對在常溫下工作并具有一定塑性的鋼材，在靜力荷載作用下，焊接殘余應(yīng)力不會(huì)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。l2、對結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度的影響。l構(gòu)件上存在焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度