單元二項(xiàng)目二焊接

單元二項(xiàng)目二焊接項(xiàng)目二焊接

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焊縫連接???

回顧1、鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)有哪些？分別代表鋼材哪些方面的性能？2、哪些因素促使鋼材轉(zhuǎn)脆?3、什么是沖擊韌性，沖擊韌性是衡量什么的指標(biāo)？4、何謂應(yīng)力集中？應(yīng)力集中對(duì)鋼材的機(jī)械性能有何影響？答案答案答案答案主要內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)的連接

對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算

角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算教學(xué)要求1.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及各自的特點(diǎn)；2.了解焊接連接的工作性能，掌握對(duì)接焊縫的計(jì)算方法及構(gòu)造要求；3.掌握角焊縫的計(jì)算方法及構(gòu)造要求；§1.1鋼結(jié)構(gòu)的連接連接的方式焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接稱為緊固件連接連接的原則安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材

圖1.1.1連接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓連接鉚釘連接焊接連接一、焊縫連接

對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。角焊縫連接三、螺栓連接優(yōu)點(diǎn)：連接剛度大，傳力可靠；分為：普通螺栓連接、高強(qiáng)度螺栓連接

優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、裝拆方便缺點(diǎn)：開孔削弱截面，加工精度要求高二、鉚釘連接N缺點(diǎn)：對(duì)施工技術(shù)要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工條件差，施工速度慢。缺點(diǎn)*構(gòu)造簡(jiǎn)單任何形式的構(gòu)件都可直接相連；*用料經(jīng)濟(jì)不削弱截面；*制作加工方便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；*連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好。

*材質(zhì)易變脆；*產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷*降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強(qiáng)度*對(duì)裂紋十分敏感*低溫冷脆問題較為突出。優(yōu)點(diǎn)1.1.1焊縫連接1.焊縫連接的特點(diǎn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛。3分鐘2.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法電阻焊電弧焊1）手工電弧焊2）自動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊氣體保護(hù)焊（1）手工電弧焊原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有焊藥焊條和母材形成焊縫。

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧優(yōu)點(diǎn)：方便，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，應(yīng)用最廣泛。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。A、焊條的選擇：焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--E5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5001--E5048)Q235鋼選擇E43型焊條（E4300--E4328)不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。1、E表示焊條。2、第一、二位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度。3、第三、四位數(shù)字表示適用焊接位置、電池總類以及藥皮類型等。（2）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）

光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊件、焊劑熔化形成焊縫。焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔絕空氣接觸，供給必要的合金元素改善焊縫質(zhì)量。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊縫質(zhì)量好。缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限，焊機(jī)需沿順焊縫的導(dǎo)軌移動(dòng)。適用于梁、柱、板等大批量拼裝制造焊縫。焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。（4）電阻焊（3）氣體保護(hù)焊

利用焊槍噴出的CO2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方法。直接依靠保護(hù)氣體在電弧周圍形成保護(hù)層，以防止有害氣體的侵入。優(yōu)點(diǎn)：沒有熔渣，焊接速度快，焊接質(zhì)量好。缺點(diǎn)：施工條件受限制，不適用于在風(fēng)較大的地方施焊。

利用電流通過焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來溶化金屬，再通過壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于12ｍｍ的焊接。3.焊接接頭及焊縫形式（1）焊接接頭：分為對(duì)接、搭接、T形連接和角部連接。（1）對(duì)接焊縫（又稱坡口焊）正對(duì)接焊縫（2）角焊縫T型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫T型連接焊縫蓋板拼接連接（2）焊縫形式：分為對(duì)接焊縫和角焊縫。對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：

1）直對(duì)接焊縫

2）斜對(duì)接焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分：

1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。

2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置

1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。

2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。不重要或受力小的構(gòu)件，可采用間斷角焊縫連接≥50或10hf平焊、立焊、橫焊和仰焊。施焊方式圖1.1.6施焊方式平焊立焊a)焊條d)仰焊b)c)橫焊質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量差4.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級(jí)及檢查（1）焊縫缺陷

焊縫缺陷指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。

裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透(2)、焊縫質(zhì)量檢查外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。

內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用X射線或γ射線透照或拍片。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)肉眼外觀檢查二級(jí)肉眼外觀檢查＋超聲波用于有較大拉應(yīng)力的較重要連接不得存在裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷一級(jí)肉眼外觀檢查＋超聲波＋X射線用于抗動(dòng)力、疲勞荷載的重要連接不得存在未滿焊、咬邊、根部收縮、裂紋、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷用于一般連接所有焊縫均應(yīng)作外觀檢驗(yàn)，不允許有可見裂紋等缺陷。其它缺陷如咬邊、表面氣孔、夾渣等按規(guī)范要求；焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)超聲波檢測(cè)設(shè)備無損檢測(cè)：一級(jí)焊縫全數(shù)檢驗(yàn)，二級(jí)焊縫抽檢20％以上（3）焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017--2003）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：1）需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)。

2）在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。

3）重級(jí)工作制和起重量Ｑ＞50t的中級(jí)工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的Ｔ形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。

4）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，但對(duì)直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Q＞50t的中級(jí)工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。5.焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成《焊縫符號(hào)表示法》（GB/T324-1988）《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50105-2001）角焊縫V形坡口對(duì)接焊縫???

回顧①在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)連接有哪幾種形式？各自的特點(diǎn)如何？②焊接連接的焊縫形式和連接形式有哪幾種？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？③焊接Q235鋼和Q345鋼的一般結(jié)構(gòu)分別采用哪種型號(hào)焊條，如同時(shí)焊接Q235鋼和Q345鋼需采用哪種型號(hào)焊條？④焊縫缺陷有哪些？焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分為幾級(jí)，如何實(shí)施？答案答案答案答案1.對(duì)接焊縫的坡口形式§1.2

對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算1.2.1對(duì)接焊縫的構(gòu)造直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫U形縫X形縫K形縫b=0.5~2mm（直邊縫）b=2~3mm（單邊V）αb=2~3mm（V型）αp（U型）b=3~4mmpb=3~4mmp（K型）b=3~4mmp（X型）3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理2.對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。缺點(diǎn)：需剖口，焊件長(zhǎng)度要求精確。

墊板墊板墊板1）為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口下加墊板。2）在焊縫的起滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時(shí)可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們割除。引弧板

一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)引弧板，但焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)度減小2t或2hf。動(dòng)畫4.對(duì)接焊縫的強(qiáng)度1）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。

2）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的85%。(見附表1-3)

3）一、二級(jí)質(zhì)量的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等。3）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.5(靜載)或1:4(動(dòng)載)的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。a)改變厚度b)改變寬度≤1:2.5≤1:2.51.2.2對(duì)接焊縫的計(jì)算1.軸心受力的對(duì)接焊縫（1.2.1）N——軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值lw——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，無引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。t——連接件的較小厚度，對(duì)T形接頭為腹板的厚度

;ftw、fcw——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（P255表1-3）。對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同，不用計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算；NNlt要點(diǎn)斜向受力的對(duì)接焊縫

對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長(zhǎng)度方向呈夾角，其計(jì)算公式為：l’w——斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)，l’w＝b/sinq；不加引弧板時(shí)，l’w＝b/sinq－2t。

fvw——對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角≤56.3°，即tan

≤

1.5時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。b（1.2.2）（1.2.3）2.承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫

焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件。

（1.2.5）（1.2.4）M——焊縫承受的彎矩；Ww——焊縫截面模量。V——焊縫承受的剪力；Iw——焊縫計(jì)算截面慣性矩；Sw——焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。

對(duì)于工字形或T形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力:（1.2.6）式中:1、1——為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

1.1為考慮到最大折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。

工字形截面梁在彎曲時(shí)，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達(dá)到充分的利用。3.受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫

軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：（1.2.4*）（1.2.5*）（1.2.6*）式中：12

對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均勻分布，其計(jì)算公式為：（1.2.5**）Aw——牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。fvw——對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。M=1008kN.m，V=240KN，鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。1.截面幾何特征值計(jì)算【例題1.1】【解】2501016161000MV12.焊縫強(qiáng)度計(jì)算查附表1-3P255

驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。F=170kN，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板?！纠}1.2】961012190F160—96×12—190×10ba9610121902.荷載計(jì)算F160ba1.截面幾何特征值計(jì)算【解】xx0961219010yc3.焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算???

回顧①某受彎構(gòu)件采用HN700×300×13×24，鋼材為Q235，其抗彎、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為？②對(duì)接焊縫在那種情況下才需要計(jì)算？③待焊鋼板厚度>20mm時(shí)，有哪幾種坡口形式？④對(duì)接焊縫有哪幾種構(gòu)造措施？答案答案答案答案對(duì)接焊縫計(jì)算步驟確定荷載；進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；計(jì)算截面幾何特征值；強(qiáng)度驗(yàn)算。確定最不利位置；不同作用情況下對(duì)接焊縫計(jì)算（矩形、I形）1.角焊縫的形式和強(qiáng)度1.3.1角焊縫的構(gòu)造§1.3角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算(filletweld)角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。（1）直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫的截面通常采用（b）的形式，側(cè)面角焊縫的截面則做成凹面式（c）。

（a）（b）（c）圖1.3.1直角角焊縫截面普通型平坡型凹面型（2）斜角角焊縫兩焊邊的夾角>90°或<90°的焊縫。通常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。圖1.3.2斜角角焊縫截面（d）斜銳角焊縫（e）斜鈍角焊縫（f）斜凹面角焊縫hehehehf—焊腳尺寸；—焊腳邊的夾角；

he—有效厚度（破壞面上焊縫厚度）并有，he

＝hfcos/2對(duì)于α>135o或α<60o斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。角焊縫按作用力的方向分為：（1）側(cè)面角焊縫（側(cè)縫）單擊圖片播放單擊圖片播放（2）正面角焊縫（端縫）（3）斜角焊縫單擊圖片播放

（2）正面角焊縫：焊縫垂直于受力方向，應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜。焊縫截面各面都有正應(yīng)力和剪應(yīng)力，分布不均勻，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。破壞強(qiáng)度高，但塑性差，彈性模量大。

（1）側(cè)面角焊縫：焊縫長(zhǎng)度方向與受力方向平行，應(yīng)力分布簡(jiǎn)單。主要承受剪應(yīng)力，彈性階段分布并不均勻，剪應(yīng)力兩端大，中間小；強(qiáng)度低，彈性模量低，但塑性較好。角焊縫的工作性能圖1.3.3角焊縫的應(yīng)力分布圖1.3.4角焊縫荷載與變形關(guān)系

斜焊縫的受力性能和強(qiáng)度介于正面角焊縫和側(cè)面角焊縫之間。

q為試驗(yàn)焊縫與試件水平方向的夾角。

正面角焊縫的破壞強(qiáng)度比側(cè)面角焊縫高。2.構(gòu)造要求角焊縫的焊腳尺寸是指焊縫根腳至焊縫外邊的尺寸--hf（1）焊腳尺寸

為了保證焊縫的最小承載能力以及防止焊縫由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂。a)最小焊腳尺寸(hf,min)焊腳尺寸的限制焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的控制減小焊縫應(yīng)力集中的措施。手工焊角焊縫：t—較厚焊件的厚度。hfmax≤1.2tmin

t—較薄焊件的板厚。

b)最大焊腳尺寸(hfmax)

對(duì)板件（厚度t

）邊緣的角焊縫（貼邊焊）當(dāng)t≤6mm時(shí)，hfmax≤t

；當(dāng)t＞6mm時(shí)，hfmax≤t-(1～2)mm。

為了避免焊縫局部過熱，燒穿較薄的焊件，減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。hf,max應(yīng)滿足以下要求:（2）角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（lw）取值lwmin≤lw

≤lwmax

焊腳尺寸的取值hfmin≤hf≤hfmax

最小計(jì)算長(zhǎng)度（lwmin）

為了使焊縫能有一定的承載能力，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，側(cè)面角焊縫和正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度：lwmin≥8hf

和40mm

考慮到焊縫兩端的缺陷，其實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)較前述數(shù)值還要大2hflwmax≤60hf

若實(shí)際長(zhǎng)度超過以上數(shù)值，則超過部分不納入計(jì)算長(zhǎng)度中。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度不受此限制。

b)側(cè)焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度（lwmax）當(dāng)板件端部?jī)H采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)：

A、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，規(guī)范規(guī)定：B、為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起板件的拱曲太大，規(guī)范規(guī)定：不滿足時(shí)加正面角焊縫t1t2b（3）減小角焊縫應(yīng)力集中的措施D、搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度

的5倍，且不得小于25mm。C.

當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。b2hft1t2破壞面常發(fā)生在45°斜面上。側(cè)焊縫端焊縫1.3.2直角焊縫的基本計(jì)算公式1.焊縫的破壞面計(jì)算截面均取焊縫45°處有效截面（有效厚度×計(jì)算長(zhǎng)度）焊縫有效高度he

＝hfcos45o＝

0.7hf焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=每條焊縫長(zhǎng)度-2hfhfhehh1h2deh---焊縫厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根（每端1hf，以考慮起落弧缺陷。）

如圖所示承受互相垂直的Ny、Nx兩個(gè)軸心力作用的直角角焊縫，Ny垂直于焊縫長(zhǎng)度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力f，其在有效截面上引起的應(yīng)力值為：（1.3.4）

f

對(duì)于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為和。對(duì)直角角焊縫：2.角焊縫的計(jì)算圖1.3.10直角角焊縫的計(jì)算沿焊縫長(zhǎng)度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力f。（1.3.5）我國(guó)《規(guī)范》采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后得角焊縫計(jì)算公式為：（1.3.3）將及τ∥代入則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算公式為：（）f

——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。靜載時(shí)f

＝1.22，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，f

＝1.0

。

f——垂直于焊縫長(zhǎng)度方向按有效截面計(jì)算的應(yīng)力；f——平行于焊縫長(zhǎng)度方向按有效截面計(jì)算的應(yīng)力；f

——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。靜載時(shí)f

＝1.22，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，f

＝1.0

。ffw——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查附表1-3，P255。

角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式：正面角焊縫 f＝0，力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。側(cè)面角焊縫f＝0，力N與焊縫長(zhǎng)度方向平行。（1.3.7）（1.3.8）以上各式中：he=0.7hf；lw—角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf。計(jì)算公式1.3.3角焊縫的計(jì)算1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時(shí)角焊縫的計(jì)算

當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。(1）用蓋板的對(duì)接連接A、僅采用側(cè)面角焊縫連接NNlwSlw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和B、采用三面圍焊連接NNlwlw’先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力Slw′－連接一側(cè)的正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和再計(jì)算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度Slw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和(2）承受斜向軸心力的角焊縫NNxNyθff平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Ncos垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Nsin（1.3.9a）（1.3.9b）外力N和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：代入下式，得焊縫計(jì)算公式：→NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet受彎矩M

、剪力V

、軸力N聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算——T形連接由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：A點(diǎn)產(chǎn)生的剪應(yīng)力：A點(diǎn)控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計(jì)點(diǎn)A點(diǎn)產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實(shí)用計(jì)算公式：xlwx0.7hf0.7hf有效截面（3）承受軸心力的角鋼端部連接

在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。圖1.3.13桁架腹桿節(jié)點(diǎn)板的連接動(dòng)畫1動(dòng)畫2NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接

a)僅用側(cè)面焊縫連接解上式得肢背和肢尖的受力為：（1.3.14）（1.3.15）

在N1、N2作用下，側(cè)縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：由平衡條件得：肢背肢尖K1—角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)K2—角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)（1.3.16）（1.3.17）表1.3.1角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K對(duì)于校核問題:對(duì)于設(shè)計(jì)問題:

b)角鋼用三面圍焊時(shí)，可減小角鋼的搭接長(zhǎng)度。可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3

，并算出它所能承受的內(nèi)力N3

：（1.3.11）（1.3.12）通過平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為:（1.3.13）

角鋼角焊縫圍焊的計(jì)算NN1N2ebN3lw2lw1（1.3.16*）（1.3.17*）c)當(dāng)采用L形圍焊時(shí)，令N2＝0，得：L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：（）若求出的hf3大于hfmax

,則不能采用L形圍焊。（）（）

當(dāng)焊縫非軸心受力時(shí)，可以將外力作用分解為軸力、彎矩、剪力、扭矩等簡(jiǎn)單受力情況，分別求出各自的焊縫應(yīng)力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。2.復(fù)雜受力時(shí)角焊縫連接計(jì)算（2）V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對(duì)于1點(diǎn)：假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩（1.3.21）2點(diǎn)處：式中：Iw—全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計(jì)算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對(duì)水平力H=M/h。腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：HH翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式：V???

回顧①角焊縫的最大焊腳尺寸、最大焊腳尺寸、最大計(jì)算長(zhǎng)度及最小計(jì)算長(zhǎng)度有那些規(guī)定？②角焊縫計(jì)算公式中增大系數(shù)在什么情況下不考慮？③當(dāng)板件的端部?jī)H由兩側(cè)面角焊縫連接時(shí)，兩側(cè)面角焊縫的間距應(yīng)滿足什么條件？答案答案答案角焊縫計(jì)算步驟確定荷載；進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；確定焊腳尺寸，計(jì)算截面幾何特征值；強(qiáng)度驗(yàn)算。確定最不利位置；（1.3.7）（1.3.8）端縫側(cè)縫例題

試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬B＝270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N＝1400kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型。設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法。一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗(yàn)算焊縫的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿足承載力要求為止。

[解]方法一

角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)根據(jù)板件厚度確定：

由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm＞6mm，t2＜t1，則：取hf=10mmhfmin≥1.5(t)1/2=1.5(28)1/2=7.9，hfmax=1.2t=1.2*16=19.2mm

hfmax≤t-(1～2)mm=14～15mm方法2：采用菱形拼接蓋板。當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中，從而使連接的工作性能得以改善。設(shè)計(jì)時(shí)一般先假定拼接蓋板的尺寸再進(jìn)行驗(yàn)算。蓋板尺寸如圖所示：仍取h