鋼結(jié)構(gòu)對(duì)接焊縫g

1、廣東石油化工學(xué)院建筑工程系 2011.1第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接角焊縫的計(jì)算角焊縫的計(jì)算（二）（二）對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算焊接應(yīng)力和焊接變形焊接應(yīng)力和焊接變形復(fù)習(xí)1、直角角焊縫的基本計(jì)算公式、直角角焊縫的基本計(jì)算公式 度設(shè)計(jì)值相當(dāng)于角焊縫的抗拉強(qiáng)WfWfff33)(32/222、角焊縫的計(jì)算、角焊縫的計(jì)算wexfflhN/2weyflhN3、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算v承受軸心力作用時(shí)角承受軸心力作用時(shí)角焊縫連接的計(jì)算焊縫連接的計(jì)算1）用蓋板的對(duì)接連接）用蓋板的對(duì)接連接當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)，按當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)，按 計(jì)算；計(jì)算；當(dāng)

2、只有正面角焊縫時(shí)，按當(dāng)只有正面角焊縫時(shí)，按 計(jì)算；計(jì)算；wfwefflhNwffwefflhNwewfflhfNwfwefflhNN再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度 三面圍焊時(shí)三面圍焊時(shí)先計(jì)算正面角焊縫所承擔(dān)的內(nèi)力先計(jì)算正面角焊縫所承擔(dān)的內(nèi)力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3）承受軸力的角鋼端部連接q 三面圍焊三面圍焊（圖（圖b）可）可先假定正面角焊縫的先假定正面角焊縫的hf3，求出正面角焊縫所分擔(dān)求出正面角焊縫所分擔(dān)的軸心力的軸心力N3。v 當(dāng)腹桿為雙角鋼組當(dāng)腹桿為雙角鋼組成的成的T形截面，且肢寬為形截面，且肢寬為b時(shí)時(shí)wffffbhN337 .

3、 02 求得各條焊縫所受的求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求內(nèi)力后，按構(gòu)造要求（角焊縫的尺寸限制）（角焊縫的尺寸限制）假定肢背和肢尖焊縫的假定肢背和肢尖焊縫的hf，即可求出焊縫的即可求出焊縫的lw。例如。例如對(duì)雙角鋼截面：對(duì)雙角鋼截面： v 考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實(shí)際焊縫長度應(yīng)為計(jì)算長度陷，實(shí)際焊縫長度應(yīng)為計(jì)算長度加加2hf；對(duì)于采用繞角焊的側(cè)面角焊縫；對(duì)于采用繞角焊的側(cè)面角焊縫實(shí)際長度等于計(jì)算長度（繞角焊縫實(shí)際長度等于計(jì)算長度（繞角焊縫長度長度2hf不進(jìn)入計(jì)算）。不進(jìn)入計(jì)算）。q 當(dāng)桿件受力當(dāng)桿件受力很小時(shí)，可采用很小時(shí)，可采用L形圍焊（圖形圍焊（圖c

4、）。）。由于只有正面角由于只有正面角焊縫和角鋼肢背焊縫和角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫，上的側(cè)面角焊縫，令（式令（式3.14）中的）中的N2=0，得：，得：v 角鋼肢背上的角焊縫計(jì)算長度可按角鋼肢背上的角焊縫計(jì)算長度可按（式（式3.17）計(jì)算，角鋼端部的正面角焊縫計(jì)算，角鋼端部的正面角焊縫的長度已知，可按下式計(jì)算其焊腳尺寸：的長度已知，可按下式計(jì)算其焊腳尺寸：1）承受軸力、彎矩、剪力的聯(lián)合作用）承受軸力、彎矩、剪力的聯(lián)合作用v 復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算 軸心拉力軸心拉力NX產(chǎn)生的應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力由彎矩由彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力wexex2h lNANN2wee2h6lMWMM2

5、ewexfh262hwlMlN剪力剪力NyNy在在A A點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力weyeyy2h lNAN代入焊縫強(qiáng)度計(jì)算式代入焊縫強(qiáng)度計(jì)算式wfffff222 2）對(duì)于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接）對(duì)于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接如圖，通常只承受彎矩如圖，通常只承受彎矩M M和剪力和剪力V V的聯(lián)合作用。的聯(lián)合作用。（腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受）（腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承受）v 工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接的另一種計(jì)算方法是：的另一種計(jì)算方法是：假設(shè)腹板焊縫只承受剪力；假設(shè)腹板焊縫只承受剪力；翼緣

6、焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M M化為一對(duì)水平化為一對(duì)水平力力H=M/hH=M/h。翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：例題：例題：3.43）三面圍焊承受扭矩剪力聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算）三面圍焊承受扭矩剪力聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算 圖為三面圖為三面圍焊承受偏心圍焊承受偏心力力F。此偏心。此偏心力產(chǎn)生力產(chǎn)生軸心力軸心力F和和扭矩扭矩T=Fe。最危險(xiǎn)點(diǎn)為最危險(xiǎn)點(diǎn)為A或或A點(diǎn)。點(diǎn)。 4、斜角角焊縫的計(jì)算、斜角角焊縫的計(jì)算 兩焊腳邊的夾角不是兩焊腳邊的夾角不是90的角焊縫為斜角的角焊縫為斜角角焊縫（角焊縫（oblig

7、ue fillet welds），這種焊縫往往用），這種焊縫往往用于料倉壁板、管形構(gòu)件等的端部于料倉壁板、管形構(gòu)件等的端部T形接頭連接中。形接頭連接中。 斜角角焊縫的計(jì)算方法與直角焊縫相同，應(yīng)斜角角焊縫的計(jì)算方法與直角焊縫相同，應(yīng)按公式（按公式（3.6）至公式（）至公式（3.8）計(jì)算，）計(jì)算，只是應(yīng)注意以下只是應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：兩點(diǎn)：v （1）不考慮應(yīng)力方向，任何情況都?。┎豢紤]應(yīng)力方向，任何情況都取f（或（或f）=1.0。v （2）在確定焊縫有效厚度時(shí)，假定焊縫在其所）在確定焊縫有效厚度時(shí)，假定焊縫在其所成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞。成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：p413.4

8、對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造二、對(duì)接焊縫的計(jì)算二、對(duì)接焊縫的計(jì)算 對(duì)接焊縫包括對(duì)接焊縫包括焊透焊透和和部分焊透部分焊透。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v 對(duì)接焊縫的強(qiáng)度與所用鋼材的牌號(hào)、對(duì)接焊縫的強(qiáng)度與所用鋼材的牌號(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)。關(guān)。v如果焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金如果焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強(qiáng)度是高于母材的。屬的強(qiáng)度是高于母材的。 軸心受力的對(duì)接焊縫軸心受力的對(duì)接焊縫 只有只有受拉的三受拉的三級(jí)焊縫才級(jí)焊縫才需要進(jìn)行需要進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。 當(dāng)直焊縫不能滿足當(dāng)

9、直焊縫不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用斜強(qiáng)度要求時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫。對(duì)接焊縫。 按下列公式計(jì)算：按下列公式計(jì)算： 當(dāng)斜焊縫傾角當(dāng)斜焊縫傾角56.3，即，即tg1.5時(shí)，可認(rèn)為與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。時(shí)，可認(rèn)為與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 v承受軸向力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫承受軸向力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 當(dāng)當(dāng)軸心力軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時(shí)，軸心與彎矩、剪力聯(lián)合作用時(shí)，軸心力和彎矩在焊縫中引起的正應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行疊加，力和彎矩在焊縫中引起的正應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行疊加，彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力按式（彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力按式（3.29）驗(yàn)算）驗(yàn)算，剪剪應(yīng)力

10、仍按式（應(yīng)力仍按式（3.30）驗(yàn)算）驗(yàn)算，折算應(yīng)力仍按折算應(yīng)力仍按式（式（3.31）驗(yàn)算）驗(yàn)算。2、部分焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算、部分焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算 P443-5焊接殘余應(yīng)力和焊接變形焊接殘余應(yīng)力和焊接變形 一、焊接殘余應(yīng)力的成因一、焊接殘余應(yīng)力的成因 焊接殘余應(yīng)力（焊接殘余應(yīng)力（welding residual stresses）簡稱焊接應(yīng)力，有沿焊縫長度方向的縱向焊接應(yīng)簡稱焊接應(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。度方向的焊接應(yīng)力。縱向焊接應(yīng)力縱向焊接應(yīng)力 橫向焊接應(yīng)力橫向焊接應(yīng)力厚度方向的

11、焊接應(yīng)力厚度方向的焊接應(yīng)力 二、焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響二、焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響v 1、對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響、對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響 ： 焊接應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。v 2、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響 ： 構(gòu)件上的焊接應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度。 v 3、對(duì)低溫冷脆的影響對(duì)低溫冷脆的影響焊接殘余應(yīng)力對(duì)低溫冷脆的影響經(jīng)常是決定性的，必須引起足夠的重視。在厚板和具有嚴(yán)重缺陷的焊縫中，以及在交叉焊縫的情況下，產(chǎn)生了阻礙塑性變形的三軸拉應(yīng)力，使裂紋容易發(fā)生和發(fā)展。v 4、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯不利影響。v成因：成因： 在焊接過程中，由于不均勻的加熱，

12、在焊接區(qū)局部產(chǎn)生了熱塑性壓縮變形，當(dāng)冷卻時(shí)焊接區(qū)要在縱向和橫向收縮，勢必導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生局部鼓曲、彎曲、歪曲和扭轉(zhuǎn) 等。v種類：種類： 包括縱、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等，且 通常是幾種變形的組合。三、焊接殘余變形焊接殘余變形（welding residual deformations）四、減少焊接應(yīng)力和變形的措施四、減少焊接應(yīng)力和變形的措施 v 設(shè)計(jì)上的措施設(shè)計(jì)上的措施（1）合理的選擇焊縫的尺寸和形式。）合理的選擇焊縫的尺寸和形式。（2）盡可能能減少不必要的焊縫。）盡可能能減少不必要的焊縫。 （3）合理地安排焊縫的位置。）合理地安排焊縫的位置。 （4）盡量避免焊縫的過分集中和交叉。）盡量避免焊縫的過分集中和交叉。 （5）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。v工