鋼結構原理與設計

1、鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 構件由型鋼、鋼板等通過連接構成構件由型鋼、鋼板等通過連接構成 構件通過安裝連接構成整個結構構件通過安裝連接構成整個結構 安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便 節(jié)約鋼材節(jié)約鋼材 連接方法分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接等連接方法分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接等 鋼結構的連接方法（鋼結構的連接方法（a）焊縫連接（）焊縫連接（b）鉚釘連接；）鉚釘連接；（c）螺栓連接（）螺栓連接（d）緊固件連接）緊固件連接鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 1）型鋼組成構件，構件組成結構）

2、型鋼組成構件，構件組成結構 2）連接方式直接影響結構構造、制造工藝、造價）連接方式直接影響結構構造、制造工藝、造價 3）連接質量影響結構的安全和使用壽命）連接質量影響結構的安全和使用壽命 4）傳遞連接件間力和彎矩）傳遞連接件間力和彎矩 1）對接連接）對接連接 2）搭接連接）搭接連接 3）垂直連接）垂直連接 4）角形連接）角形連接鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 焊接連接是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法。焊接連接是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法。 優(yōu)點優(yōu)點：1. 構造簡單，任何形式的構件都可直接相連；構造簡單，任何形式的構件都可直接相連； 2. 用料經(jīng)濟，不削弱截面；用料經(jīng)濟，不削弱截面； 3.

3、 制作加工方便，可自動化操作，質量好；制作加工方便，可自動化操作，質量好； 4. 連接的密閉性好，結構剛度大。連接的密閉性好，結構剛度大。 缺點缺點：1. 在焊縫附近的熱影響區(qū)內，鋼材組織發(fā)生改在焊縫附近的熱影響區(qū)內，鋼材組織發(fā)生改 變，導致局部材質變脆；變，導致局部材質變脆； 2. 焊接殘余應力和殘余變形使受壓構件承載力焊接殘余應力和殘余變形使受壓構件承載力 降低；降低； 3. 焊接結構對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，焊接結構對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生， 就容易擴展到整體；就容易擴展到整體； 4. 低溫冷脆。低溫冷脆。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 目前應用最多的是手工電弧焊和

4、自動目前應用最多的是手工電弧焊和自動(或半自動或半自動)埋弧焊，埋弧焊，還有氣體保護焊等還有氣體保護焊等 最常用的一種焊接方法。通電后，在涂有藥皮的焊條最常用的一種焊接方法。通電后，在涂有藥皮的焊條和焊件間產(chǎn)生電弧。和焊件間產(chǎn)生電弧。a）電路；）電路；b）施焊過程；）施焊過程；1電焊機；電焊機；2導線；導線；3焊件；焊件；4電弧；電??；5藥皮；藥皮；6起保護作用的氣體；起保護作用的氣體；7熔渣；熔渣；8焊縫金屬；焊縫金屬；9主體金屬；主體金屬；10焊絲；焊絲；11熔池熔池鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 優(yōu)點優(yōu)點：設備簡單，操作靈活方便，適于任意空間位置的：設備簡單，操作靈活方便，適于

5、任意空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。焊接，特別適于焊接短焊縫。 缺點缺點：生產(chǎn)效率低，勞動強度大，焊接質量與焊工的技：生產(chǎn)效率低，勞動強度大，焊接質量與焊工的技術水平和精神狀態(tài)有很大的關系。術水平和精神狀態(tài)有很大的關系。對對Q235Q235鋼采用鋼采用E43E43型焊條型焊條對對Q345Q345鋼采用鋼采用E50E50型型對對Q390Q390鋼和鋼和Q420Q420鋼采用鋼采用E55E55型型 E代表焊條代表焊條 E后面的兩個數(shù)字如后面的兩個數(shù)字如43表示焊條鋼絲抗拉強度為：表示焊條鋼絲抗拉強度為： 43kgfmm2(420Nmm2)。 數(shù)字后的兩個數(shù)字后的兩個，表示焊條藥皮類型、適用的施

6、焊位置，表示焊條藥皮類型、適用的施焊位置 以及適用的焊接電源以及適用的焊接電源鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法 焊絲送進和焊接方向的移動有專門機構控制的焊絲送進和焊接方向的移動有專門機構控制的 稱埋弧自動電弧焊稱埋弧自動電弧焊 焊絲送進有專門機構控制，焊接方向移動靠工人操作的焊絲送進有專門機構控制，焊接方向移動靠工人操作的 稱為埋弧半自動電弧焊稱為埋弧半自動電弧焊 自動或半自動化操作，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫化學成分均自動或半自動化操作，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫化學成分均 勻，焊縫質量好，焊件變形小。勻，焊縫質量好，焊件

7、變形小。 不同強度鋼材焊接，采用與較低強度鋼材適應焊接材料不同強度鋼材焊接，采用與較低強度鋼材適應焊接材料 用與較低強度鋼材相適應焊條施焊，焊縫塑性性能與沖用與較低強度鋼材相適應焊條施焊，焊縫塑性性能與沖 擊韌性好。擊韌性好。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計埋弧自動電弧焊埋弧自動電弧焊1焊絲轉盤；焊絲轉盤；2轉動焊絲的電動機；轉動焊絲的電動機；3焊劑漏斗；焊劑漏斗；4電源；電源；5熔化的焊劑；熔化的焊劑；6焊縫金屬；焊縫金屬；7焊件；焊件；8焊劑；焊劑；9移動方向移動方向鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計現(xiàn)場用自動行走埋弧焊機焊接重型現(xiàn)場用自動行走埋弧焊機焊接重型H型鋼型鋼鋼結構

8、基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 氣體保護焊采用裸焊絲用從焊槍中噴出的氣體保護施氣體保護焊采用裸焊絲用從焊槍中噴出的氣體保護施焊過程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護氣體代替焊過程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護氣體代替了焊劑了焊劑二氧化碳作為保護氣體，稱為二氧化碳保護焊二氧化碳作為保護氣體，稱為二氧化碳保護焊鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 二氧化碳保護焊的焊接效率高，金屬熔化深度大，焊縫二氧化碳保護焊的焊接效率高，金屬熔化深度大，焊縫質量好，是一種良好的焊接方法，質量好，是一種良好的焊接方法，施焊時周圍的風速要小，以免氣體被吹散。施焊時周圍的風速要小，以免氣體被吹散。 電阻

9、焊利用電流通過焊件接觸點表面電阻所產(chǎn)生的熱來熔電阻焊利用電流通過焊件接觸點表面電阻所產(chǎn)生的熱來熔化金屬，再通過加壓使其焊合?；饘伲偻ㄟ^加壓使其焊合。 適用于板疊厚度不大于適用于板疊厚度不大于12mm的焊接。對冷彎薄壁型鋼構的焊接。對冷彎薄壁型鋼構件，電阻焊可用來綴合壁厚不超過件，電阻焊可用來綴合壁厚不超過3.5mm的構件。的構件。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 分為對接、搭接、分為對接、搭接、T型連接和角部連型連接和角部連接接 對接連接對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構件相互連接。主要用于厚度相同或接近相同的兩構件相互連接。采用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構件在同采

10、用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構件在同一平面內，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應力集中，且用一平面內，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應力集中，且用料經(jīng)濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口料經(jīng)濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴格的要求。尺寸有嚴格的要求。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計a)對接接頭；對接接頭；(b)搭接接頭；（搭接接頭；（c）T形接頭；形接頭；(d)角接接頭。角接接頭。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計雙層蓋板和角焊縫對接連接，傳力不均勻、費料，但施雙層蓋板和角焊縫對接連接，傳力不均勻、費

11、料，但施工簡便，連接兩板間隙無需嚴格控制。工簡便，連接兩板間隙無需嚴格控制。角焊縫的搭接連接，適用不同厚度構件連接。傳力不均角焊縫的搭接連接，適用不同厚度構件連接。傳力不均勻，材料較費，但構造簡單，施工方便。勻，材料較費，但構造簡單，施工方便。T型連接省工省料，用于制作組合截面。當采用角焊縫型連接省工省料，用于制作組合截面。當采用角焊縫連接時，焊件間存在縫隙，截面突變，應力集中現(xiàn)象嚴重，連接時，焊件間存在縫隙，截面突變，應力集中現(xiàn)象嚴重，疲勞強度較低，可用于不直接承受動力荷載結構連接。疲勞強度較低，可用于不直接承受動力荷載結構連接。對于直接承受動荷載的結構？對于直接承受動荷載的結構？ a) 對

12、接焊縫：正對接焊縫、斜對接焊縫。對接焊縫：正對接焊縫、斜對接焊縫。 b) 角焊縫：角焊縫： 正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫。正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫。 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計c)焊縫沿長度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫焊縫沿長度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫 連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫d)焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計施焊時焊縫在焊件施焊時焊縫在焊件之間的相對空間位置、之間的相對空間位置、焊縫連接可分為焊縫連接可分為平焊、平焊、橫焊、立焊和仰焊橫焊、

13、立焊和仰焊等。等。 平焊有時稱作俯焊，平焊有時稱作俯焊，施焊方便，質量易保證；施焊方便，質量易保證；仰焊困難。設計和仰焊困難。設計和制造時應盡量考慮使多制造時應盡量考慮使多數(shù)焊縫能在平焊或較方數(shù)焊縫能在平焊或較方便的位置焊接避免仰便的位置焊接避免仰焊。焊。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、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。咬邊、未熔合、未焊透。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鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 缺陷處引起應力集中，故對連接的強度、沖擊

14、韌性及缺陷處引起應力集中，故對連接的強度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響。冷彎性能等均有不利影響。 焊縫質量檢驗一般可用外觀檢查及無損檢驗，前者檢焊縫質量檢驗一般可用外觀檢查及無損檢驗，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內部缺陷。查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內部缺陷。無損檢驗目前廣泛采用超聲波檢驗，使用靈活經(jīng)濟，無損檢驗目前廣泛采用超聲波檢驗，使用靈活經(jīng)濟，對內部缺陷反應靈敏，但不易識別缺陷性質；對內部缺陷反應靈敏，但不易識別缺陷性質；最明確可靠的檢驗方法是最明確可靠的檢驗方法是x射線或射線或y射線透照或拍片，射線透照或拍片，x 射線應用較廣。射線應用較廣。 鋼結構基本原理及設計鋼結構基

15、本原理及設計超聲波探傷超聲波探傷一級焊縫標準檢測一級焊縫標準檢測鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）規(guī)）規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質量要求分為一級、二級和三級。定焊縫按其檢驗方法和質量要求分為一級、二級和三級。 三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質量三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質量標準；標準； 要求全焊透的一級、二級焊縫則除外觀檢查外，還要求要求全焊透的一級、二級焊縫則除外觀檢查外，還要求用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗，用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗， 超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應

16、采用射線探傷檢超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應采用射線探傷檢驗。驗。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應根據(jù)規(guī)范規(guī)定，焊縫應根據(jù)結構的重要性、荷載特結構的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境、應力狀態(tài)等性、焊縫形式、工作環(huán)境、應力狀態(tài)等情況。情況。 1. 需進行疲勞計算的構件中，凡對接焊縫均應焊透需進行疲勞計算的構件中，凡對接焊縫均應焊透力垂直于焊縫長度方向的橫向對接焊縫或力垂直于焊縫長度方向的橫向對接焊縫或T型對接與角接型對接與角接組合焊縫，受拉時應為一級，受壓時應為二級組合焊縫，受拉時應為一級，受壓時應為二級力平行于焊縫長度方向的縱向對接焊縫應為二級力

17、平行于焊縫長度方向的縱向對接焊縫應為二級 2. 不計算疲勞的構件，要求與母材等強的對接焊縫應不計算疲勞的構件，要求與母材等強的對接焊縫應予焊透，其質量等級當受拉時應不低于二級，受壓時宜為予焊透，其質量等級當受拉時應不低于二級，受壓時宜為二級二級鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計3. 重級工作制和起重量重級工作制和起重量Q50t的中級工作制吊車梁的腹的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣之間的板與上翼緣之間的T形接頭焊縫焊透。焊縫形式一般為對接形接頭焊縫焊透。焊縫形式一般為對接與角接的組合焊縫，其質量等級不應低于二級與角接的組合焊縫，其質量等級不應低于二級4. 不焊透的不焊透的T形接頭采用的角焊

18、縫或部分焊透的對接與形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質量等級為：角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質量等級為：直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的結構和吊車起重直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的結構和吊車起重量等于或大于量等于或大于50t的中級工作制吊車梁，焊縫的外觀質量標的中級工作制吊車梁，焊縫的外觀質量標準應符合二級；準應符合二級；對其他結構，焊縫的外觀質量標準可為三級。對其他結構，焊縫的外觀質量標準可為三級。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 鉚釘連接有鉚釘連接有熱鉚熱鉚和和冷鉚冷鉚二種方法。二種方法。 熱鉚熱鉚是由燒紅的釘坯插入構件

19、的釘孔中，壓鉚機鉚合而成是由燒紅的釘坯插入構件的釘孔中，壓鉚機鉚合而成 冷鉚冷鉚是在常溫下鉚合而成是在常溫下鉚合而成 在建筑結構中一般采用熱鉚在建筑結構中一般采用熱鉚 專用鋼材專用鋼材BL2和和BL3號鋼制成號鋼制成鉚釘連接的質量和受力性能與釘孔的制法有很大關系。鉚釘連接的質量和受力性能與釘孔的制法有很大關系。釘孔的制法分為釘孔的制法分為、兩類。兩類。類孔是用鉆模鉆成，或先沖成較小的孔，裝配時再擴鉆類孔是用鉆模鉆成，或先沖成較小的孔，裝配時再擴鉆而成，質量較好。而成，質量較好。類孔是沖成或不用鉆模鉆成，簡單，但構件拼裝時釘孔類孔是沖成或不用鉆模鉆成，簡單，但構件拼裝時釘孔不易對齊，故質量較差。

20、不易對齊，故質量較差。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計優(yōu)點優(yōu)點 塑性、韌性比焊接連接好塑性、韌性比焊接連接好 傳力可靠，連接質量容易檢查傳力可靠，連接質量容易檢查 對主體金屬材質質量要求比焊接低對主體金屬材質質量要求比焊接低缺點缺點 釘孔削弱釘孔削弱 制孔和打鉚制孔和打鉚 要求技術水平要求技術水平 勞動條件差勞動條件差鉚釘連接由于構造復雜，費鋼費工，現(xiàn)已很少采用。鉚釘連接由于構造復雜，費鋼費工，現(xiàn)已很少采用。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 螺栓連接分螺栓連接分普通螺栓連接普通螺栓連接和和高強度螺栓連接高強度螺栓連接 分為分為A、B、C三級。三級。 A級與級與B級為精制螺栓，級

21、為精制螺栓，C級為粗制螺栓級為粗制螺栓 C級螺栓材料性能等級為級螺栓材料性能等級為4.6級或級或4.8級級 A級和級和B級螺栓材料性能等級則為級螺栓材料性能等級則為5.6級或級或8.8級級 8.8級其抗拉強度不小于級其抗拉強度不小于800N/mm2，屈強比為，屈強比為0.8 C級螺栓由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成級螺栓由未經(jīng)加工的圓鋼壓制而成 螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大1.53mm A、B級螺栓由毛坯在車床上經(jīng)過切削加工精制而成級螺栓由毛坯在車床上經(jīng)過切削加工精制而成鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 45號鋼，號鋼，40B鋼和鋼和20MnTiB鋼加工制作鋼加工制

22、作 經(jīng)熱處理后，螺栓抗拉強度應分別不低于經(jīng)熱處理后，螺栓抗拉強度應分別不低于 800N/mm2和和1000N/mm2 屈強比分別為屈強比分別為0.8和和0.9 等級分別稱為等級分別稱為8.8級和級和10.9級級 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計大六角頭型和扭剪型大六角頭型和扭剪型 安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產(chǎn)生很大的預拉力桿產(chǎn)生很大的預拉力 使接觸面間產(chǎn)生摩擦力，傳遞外力使接觸面間產(chǎn)生摩擦力，傳遞外力 這種連接這種連接稱為高強度螺栓摩擦型連接稱為高強度螺栓摩擦型連接 優(yōu)點：施工方便，對構件削弱小，可拆換，承受動力荷

23、優(yōu)點：施工方便，對構件削弱小，可拆換，承受動力荷載，耐疲勞，韌性和塑性好載，耐疲勞，韌性和塑性好鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 高強度螺栓也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠高強度螺栓也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為高強度螺栓高強度螺栓承壓型連接。承壓型連接。 摩擦型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑摩擦型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑d大大1.52.0mm；承壓型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑承壓型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑d大大1.01.5mm。 焊縫符號表示法焊縫符號表示法規(guī)定：

24、焊縫代號由引出線、圖形符號和規(guī)定：焊縫代號由引出線、圖形符號和輔助符號三部分組成。輔助符號三部分組成。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 焊縫代號焊縫代號 當焊縫分布比較復雜或用上述標注方法不能表達清楚當焊縫分布比較復雜或用上述標注方法不能表達清楚時，在標注焊縫代號的同時，可在圖形上加柵線表示。時，在標注焊縫代號的同時，可在圖形上加柵線表示。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計螺栓圖例螺栓圖例鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 焊透的對接焊縫和焊透的對接焊縫和T T形對接與角接組合焊接形對接與角接組合焊接 部分焊透的對接焊縫和部分焊透的對接焊縫和T T形對接與角接組合焊縫形對接

25、與角接組合焊縫 對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫坡口焊縫 當焊件厚度很?。ㄊ止ず府敽讣穸群苄。ㄊ止ず?mm，埋弧焊，埋弧焊10mm）時，）時， 直邊縫直邊縫 一般厚度焊件可采用單邊一般厚度焊件可采用單邊V形或形或V形焊縫形焊縫 較厚的焊件（較厚的焊件（t 20mm），采用），采用U形、形、K形和形和X形坡口形坡口鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計對于對于V形縫和形縫和U形縫需對焊縫根部進行補焊。形縫需對焊縫根部進行補焊。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 對接焊縫拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差對接焊縫拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相

26、差4mm 在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面過渡平緩，減小應力集中。的斜角，以使截面過渡平緩，減小應力集中。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼板厚度不同鋼板厚度不同1：2.51：2.51：2.5鋼板寬度不同鋼板寬度不同4mm不做斜坡不做斜坡鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計一般情況下，每條焊縫的一般情況下，每條焊縫的兩端常因焊接時起弧、滅弧的兩端常因焊接時起弧、滅弧的影響而較易出現(xiàn)弧坑、未熔透影響而較易出現(xiàn)弧坑、未熔透等缺陷，常稱為焊口，容易引等缺陷，常稱為焊口，容易引起應力集中，對受力不利。起應

27、力集中，對受力不利。 在焊縫的起滅弧處，會出現(xiàn)弧坑等缺陷，在焊縫的起滅弧處，會出現(xiàn)弧坑等缺陷， 焊接時設置引弧板和引出板焊接時設置引弧板和引出板 對受靜力荷載的結構允許不設置引弧板，焊縫計算長度對受靜力荷載的結構允許不設置引弧板，焊縫計算長度等于實際長度減等于實際長度減2t。 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質量的檢驗標準等因素有關量的檢驗標準等因素有關焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，認為受壓、焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等受剪的對接焊縫

28、與母材強度相等受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的母材強度的85%一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度認為與母材強度相等一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度認為與母材強度相等 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 在對接接頭和在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力N的對接焊縫，其強度應按下式計算：的對接焊縫，其強度應按下式計算：鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計wcwtwfftlN或式中：式中：lw焊縫計算長度，焊縫計算長度， 鋼板

29、寬度鋼板寬度b，未采用引弧板施焊時取，未采用引弧板施焊時取(b 2t) mm；t 在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度 在在T形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度ftw 、fcw對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 一、二級對接焊縫和沒有拉應力構件中的三級對接焊縫一、二級對接焊縫和沒有拉應力構件中的三級對接焊縫都與主體鋼材等強度，即只要鋼材強度已經(jīng)計算能滿足設計要都與主體鋼材等強度，即只要鋼材強度已經(jīng)計算能滿足設計要求，則焊縫強度同樣也能滿足。求，

30、則焊縫強度同樣也能滿足。 施焊時均應加引弧板，避免焊縫兩端起落弧缺陷，施焊時均應加引弧板，避免焊縫兩端起落弧缺陷， 無引弧板焊縫計算長度應取為實際長度，計算每條焊縫無引弧板焊縫計算長度應取為實際長度，計算每條焊縫長度應減去長度應減去2t。 加引弧板施焊情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及加引弧板施焊情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算 受拉的三級焊縫需要計算受拉的三級焊縫需要計算鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計.sinwtwNfl t.coswvwNfl t/sinwlb加引弧板時，加引弧板時， /si

31、n2wlbtwvf對接焊縫抗剪強度設計值對接焊縫抗剪強度設計值 當直焊縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫。當直焊縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫。軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計算：軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計算： 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計計算不滿足時首先應考慮把直焊縫移到拉應力較小計算不滿足時首先應考慮把直焊縫移到拉應力較小( (f ft tw w) )的部位的部位不移動時可改用二級直焊縫或三級斜焊縫不移動時可改用二級直焊縫或三級斜焊縫斜焊縫作成斜焊縫作成 tgtg1.51.5，強度能滿足不必計算，強度能滿足不必計算tg1.5N NN NNNcosNsin三級焊縫的

32、抗拉強度是母材強度的三級焊縫的抗拉強度是母材強度的85。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 對接接頭受彎和剪聯(lián)合作用，焊縫截面矩對接接頭受彎和剪聯(lián)合作用，焊縫截面矩形，最大值應滿足下列強度條件形，最大值應滿足下列強度條件鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩設計值鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩設計值M M、剪力剪力V V ，正應力和剪應力最大值發(fā)生在不同部，正應力和剪應力最大值發(fā)生在不同部位，分別計算：位，分別計算：鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計驗算最大正應力和剪應力驗算最大正應力和剪應力驗算較大正應力和較大剪應力，驗算折算應力：驗算較大正應力和較大剪應力，驗算折算應力：221131.1wtf

33、wWMwtftIVSwwwVfmax26wtwwMMfWl tmax32wwvwwVSVfI tl t鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計wwMNWA26wwMNlltwtfwwVSI twVf當軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時當軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時 1. 鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩M、剪力、剪力V和軸心拉力和軸心拉力N鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 2. 對稱工字形截面構件的直焊縫拼接對稱工字形截面構件的直焊縫拼接wwMNWAwtfwwvwVSfI t鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計012wtwwhMNfIA110wwvwVSfI t221

34、131.1wztf 系數(shù)系數(shù)1.1是考慮最大折算應力只發(fā)生在最大彎矩截面腹板是考慮最大折算應力只發(fā)生在最大彎矩截面腹板焊縫端點處局部，故將其強度設計值焊縫端點處局部，故將其強度設計值ftw提高提高10。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 角焊縫是最常用的焊縫。角焊縫是最常用的焊縫。 1. 形式：形式： 1）按與作用力關系分）按與作用力關系分正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫2）按其截面形式可分為）按其截面形式可分為直角角焊縫和斜角角焊縫直角角焊縫和斜角角焊縫 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 3）焊腳尺寸焊腳尺寸

35、有效高度有效高度 有效面積有效面積 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 4）普通型普通型 平坦型平坦型 凹面型凹面型 直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面。直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面。 在直接承受動力荷載的結構中，正面角焊縫的截面常在直接承受動力荷載的結構中，正面角焊縫的截面常采用平坦式，側面角焊縫的截面則作成凹面式。采用平坦式，側面角焊縫的截面則作成凹面式。 兩焊腳邊的夾角兩焊腳邊的夾角a90或或a90的焊縫稱為斜角角的焊縫稱為斜角角焊縫。焊縫。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 1）側面角焊縫主要承受剪應力。塑性較好，彈性模量）側面角焊縫主要承受剪

36、應力。塑性較好，彈性模量低，強度也較低低，強度也較低 傳力線通過側面角焊縫時產(chǎn)生彎折，應力沿焊縫長傳力線通過側面角焊縫時產(chǎn)生彎折，應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)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，應力分布越不均勻，但在進入塑性工作焊縫越長，應力分布越不均勻，但在進入塑性工作階段時產(chǎn)生應力重分布，可使不均勻現(xiàn)象趨緩階段時產(chǎn)生應力重分布，可使不均勻現(xiàn)象趨緩鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計側面角焊縫主要承受剪力，應力狀態(tài)比正面角焊縫單純側面角焊縫主要承受剪力，應力狀態(tài)比正面角焊縫單純鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計2）正面角焊縫連接傳力線有較

37、劇烈彎折，應力復雜）正面角焊縫連接傳力線有較劇烈彎折，應力復雜正面角焊縫沿焊縫長度的應力分布較均勻，在兩個正面角焊縫沿焊縫長度的應力分布較均勻，在兩個焊腳焊腳AB、BC和和45度有效厚度度有效厚度BD面上有復雜和不均勻的面上有復雜和不均勻的正應力和剪應力，應力集中嚴重，正應力和剪應力，應力集中嚴重，正面角焊縫的破壞可能發(fā)生在焊腳正面角焊縫的破壞可能發(fā)生在焊腳AB、BC或有效厚或有效厚度度BD面，屬正應力和剪應力綜合破壞面，屬正應力和剪應力綜合破壞鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計但正面角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質但正面角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質 較脆。較脆。

38、經(jīng)試驗，正面角焊縫的靜力強度高于側面角焊縫。經(jīng)試驗，正面角焊縫的靜力強度高于側面角焊縫。 國內外試驗結果表明：國內外試驗結果表明：如果用焊縫有效厚度如果用焊縫有效厚度he乘焊縫長度乘焊縫長度lw的焊縫有效截面來計的焊縫有效截面來計算焊縫應力，算焊縫應力，Q235鋼和鋼和E43型焊條焊成的正面角焊縫的平型焊條焊成的正面角焊縫的平均破壞強度比側面角焊縫要高出均破壞強度比側面角焊縫要高出35%以上以上鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 規(guī)范規(guī)定：除了直接焊接鋼管結構的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：除了直接焊接鋼管結構的焊腳尺寸hf不宜大不宜大于支管壁厚的于支管壁厚的2倍之外，倍之外，hf不宜大于較薄焊件厚

39、度的不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍倍 在板件邊緣的角焊縫，當板件厚度在板件邊緣的角焊縫，當板件厚度t6mm時，時，hft-（1-2）mm； 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸hf1.2tmin。tmin為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計hf太大會使施焊時熱量輸入過太大會使施焊時熱量輸入過大，焊縫收縮時容易產(chǎn)生較大的焊大，焊縫收縮時容易產(chǎn)生較大的焊接殘余變形和三向焊接殘余應力；接殘余變形和三向焊接殘余應力；且使熱影響區(qū)擴大，容易產(chǎn)生脆性且使熱影響區(qū)擴大，容易產(chǎn)生脆性斷裂；甚至易使較薄焊件燒穿。板斷裂；甚至易使較薄焊件燒穿。板件邊緣的較大角焊縫當與板件邊緣件邊緣的較

40、大角焊縫當與板件邊緣等厚時施焊時易產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象等厚時施焊時易產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸hf不得小于不得小于 ，t為較為較厚焊件厚度；厚焊件厚度； 自動焊熔深大，最小焊腳尺寸可減少自動焊熔深大，最小焊腳尺寸可減少1mm；對；對T形連形連接的單面角焊縫，應增加接的單面角焊縫，應增加1mm。當焊件厚度等于或小于。當焊件厚度等于或小于4mm時，則最小焊腳尺寸應與焊件厚度相同。時，則最小焊腳尺寸應與焊件厚度相同。1.5 thf太小會使焊縫有缺陷或尺寸不足時影響承載力過多。太小會使焊縫有缺陷或尺寸不足時影響承載力過多。且焊縫因

41、冷卻過快容易產(chǎn)生收縮裂紋。故規(guī)定且焊縫因冷卻過快容易產(chǎn)生收縮裂紋。故規(guī)定hf最小值隨最小值隨tmax而相應增加。而相應增加。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 若內力沿側面角烽縫全若內力沿側面角烽縫全長分布，則計算長度不受此長分布，則計算長度不受此限。限。 側面角焊縫的計算長度不宜大于側面角焊縫的計算長度不宜大于lw 60hf ，當大于上述，當大于上述數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計焊縫太短會使施焊時起焊縫太短會使施焊時起弧滅弧可能引起的弧坑缺陷弧滅弧可能引起的弧坑缺陷相距太近，再加上其它焊縫相距太近，再加上

42、其它焊縫缺陷或尺寸不足將影響承裁缺陷或尺寸不足將影響承裁力過多。力過多。 側面角焊縫或正面角焊縫的計算長度均不得小于側面角焊縫或正面角焊縫的計算長度均不得小于8hf和和40mm，其實際焊接長度應較前述數(shù)值還要大，其實際焊接長度應較前述數(shù)值還要大2hf。鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 當板件端部僅有兩條側面角焊縫連接時，宜使每條側當板件端部僅有兩條側面角焊縫連接時，宜使每條側面角焊縫計算長度面角焊縫計算長度lw其間距其間距b，且間距，且間距 b16tmin( tmin12mm時時)或或190mm( tmin12mm時時)。 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 t為較薄焊件的厚度，

43、以免因焊縫橫向收縮，引起板件為較薄焊件的厚度，以免因焊縫橫向收縮，引起板件發(fā)生較大拱曲。發(fā)生較大拱曲。 在搭接連接中，當僅采用正面角焊縫時，其搭接長度在搭接連接中，當僅采用正面角焊縫時，其搭接長度不得小于焊件較小厚度的不得小于焊件較小厚度的5倍，也不得小于倍，也不得小于25mm，以免焊，以免焊縫受偏心彎矩影響太大而破壞?？p受偏心彎矩影響太大而破壞。 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 對于非圍焊，對于非圍焊，2hf的繞角焊的繞角焊 桿件與節(jié)點板的連接焊縫宜采用兩面?zhèn)群笚U件與節(jié)點板的連接焊縫宜采用兩面?zhèn)群?也可用三面圍焊也可用三面圍焊 對角鋼桿件可采用對角鋼桿件可采用L形圍焊形圍焊 所有圍

44、焊的轉角處也必須連續(xù)施焊所有圍焊的轉角處也必須連續(xù)施焊鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式 1. 角焊縫的有效截面為焊縫有效厚度與計算長度的乘積，角焊縫的有效截面為焊縫有效厚度與計算長度的乘積，而有效厚度而有效厚度he=0.7hf 。 2. 試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，通常認試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，通常認為直角角焊縫是以為直角角焊縫是以45方向的最小截面作為有效計算截面。方向的最小截面作為有效計算截面。 國家標準化組織（國家標準化組織（ISO）推薦：）推薦： 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計222

45、/1.8()wuf 3. 我國采用折算應力公式。引入抗力分項系數(shù)后，得角我國采用折算應力公式。引入抗力分項系數(shù)后，得角焊縫的計算式：焊縫的計算式： 222/3()3fwf 4. 承受承受Ny和和NX作用作用yfe wNh l鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計/2f/f/Xfe wNh l 則應力綜合作用下，則應力綜合作用下， 和和 共同作用處的計算公式為：共同作用處的計算公式為：ff鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計242332wffff22fwffff或或式中式中f正面角焊縫的強度增大系數(shù)，正面角焊縫的強度增大系數(shù)， 31.222f對正面角焊縫，對正面角焊縫， ，得：，得： 0f

46、wfffe wNfh l對側面角焊縫，對側面角焊縫， ，得：，得： 0fwffe wNfh l對于對于直接承受動力荷載直接承受動力荷載結構中的焊縫，取結構中的焊縫，取1.0f鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸hf1.2tmin。tmin為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。 規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸hf不得小于不得小于 max1.5 t 計算長度不宜大于計算長度不宜大于lw 60hf ， 側面或正面角焊縫計算長度不得小于側面或正面角焊縫計算長度不得小于8hf和和40mm。 1）正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫

47、2）直角角焊縫和斜角角焊縫直角角焊縫和斜角角焊縫 3）焊腳尺寸焊腳尺寸 有效高度有效高度 有效面積有效面積 回顧回顧鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計22fwffff式中式中f正面角焊縫的強度增大系數(shù)正面角焊縫的強度增大系數(shù) 1.22f直接承受動載直接承受動載 0fwfffe wNfh l對側面角焊縫，對側面角焊縫， ，得：，得： 0fwffe wNfh l1.0f回顧回顧鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 1. 1. 用蓋板的對接連接用蓋板的對接連接 側面角焊縫側面角焊縫 三面圍焊縫三面圍焊縫NN鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計0N14 0.7wffe wf wNNNNf

48、h lh l三面圍焊縫三面圍焊縫起落弧影響起落弧影響140.7wffewwfffwNfh lhfl側面角焊縫側面角焊縫鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計2. 2. 承受斜向軸心力的角焊縫承受斜向軸心力的角焊縫 分解力或合力計算分解力或合力計算 NNxNy鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計（1）分力法）分力法 對對NN力進行分解力進行分解Nx=NsinNy=Ncos則：則：.sin.cos,ffe we wNNh lh l22fwffff鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計（2 2）合力法）合力法 2.sin.wffe we wNN cosfh lh l222sinsin11.5

49、3wfe we wNNcosfh lh l21sin13fwffe wNfh l斜焊縫強度增大系數(shù)斜焊縫強度增大系數(shù) 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計3. 3. 承受軸力的角鋼端部連接承受軸力的角鋼端部連接在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫采用采用兩面?zhèn)群福捎萌鎳竷擅鎮(zhèn)群?，采用三面圍焊特殊情況也采用特殊情況也采用L形圍焊形圍焊 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計三面圍焊三面圍焊可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸h hf f3 3求出正面角焊縫所分擔的軸心力求出正面角焊縫所分擔的軸心力NN3 3當腹桿為雙角鋼組成

50、的當腹桿為雙角鋼組成的T T形截面，肢寬為形截面，肢寬為b b332 0.7wfffNh bf由平衡條件可得：由平衡條件可得： 3311()22NNN beNK Nb332222NNNeNK Nb起落弧影響起落弧影響鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群干鲜街校荷鲜街校篘3=011NK N22NK N1112 0.7wwffNlhf2222 0.7wwffNlhf考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實際焊縫長度應為計算長度加際焊縫長度應為計算長度加2hf 起落弧影響起落弧影響1112 0.7wwffNlhf2222 0.7wwffNlhf鋼結構基

51、本原理及設計鋼結構基本原理及設計桿件受力小，采用桿件受力小，采用L形圍焊形圍焊 N2=0 322NK N13NNN3332 0.7ffwwfNhlf33wflbh332222NNNeNK NbL形圍焊形圍焊1112 0.7wwffNlhf33wflbh起落弧影響起落弧影響鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計為設計方便，為設計方便，k1和和k2可近似取可近似取:k1=0.7k2=0.3 k1=0.75k2=0.25k1=0.65k2=0.35等邊角鋼連接等邊角鋼連接不等邊角鋼長邊連接不等邊角鋼長邊連接不等邊角鋼短邊連接不等邊角鋼短邊連接鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計 2XXNee

52、wNNAh l262Mee wMMWh l 外力為外力為軸力、彎矩、扭矩、剪力軸力、彎矩、扭矩、剪力 1. 1. 承受軸力、彎矩、剪力時角焊縫計算承受軸力、彎矩、剪力時角焊縫計算 (1) 雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力N作用作用鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計A點處方向相同，直接疊加點處方向相同，直接疊加剪力剪力Ny在在A點處產(chǎn)生平行于點處產(chǎn)生平行于焊縫長度方向應力：焊縫長度方向應力：622Xfe we wNMh lh l2yyyfee wNNAh l22fffwff鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計焊縫承受剪力焊縫承受剪力V和彎矩和彎矩M=Ve彎矩彎矩

53、M焊縫全截面承受焊縫全截面承受，產(chǎn)生三，產(chǎn)生三角形分布的水平彎曲應力角形分布的水平彎曲應力f1剪力通常假定僅由剪力通常假定僅由腹板焊縫承受腹板焊縫承受，剪應力均勻分布剪應力均勻分布VeABBAh1h2 (2) 工字梁與鋼柱翼緣角焊縫連接工字梁與鋼柱翼緣角焊縫連接 鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計應驗算應驗算A、B點處的焊縫應力點處的焊縫應力( Iw為焊縫截面慣性矩為焊縫截面慣性矩)A點：點：112fwffwhMfIB點：點：22222()ffwewhMVIh lAfBBAh1h2f1f2222ffwfff鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計2. 三面圍焊承受三面圍焊承受扭矩剪力扭矩剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算聯(lián)合作用時角焊縫的計算 三面圍焊承受偏心力三面圍焊承受偏心力F偏心力產(chǎn)生軸心力偏心力產(chǎn)生軸心力F和扭矩和扭矩T=Fe。FVT鋼結構基本原理及設計鋼結構基本原理及設計焊縫承受扭矩時