鋼結(jié)構(gòu)角焊縫課件

角焊縫截面型式按兩焊腳邊的夾角分角焊縫直角焊縫（圖3－8a、b、c）斜角焊縫（圖3－8d、e、f、g）｛圖3-8角焊縫的型式d)e)f)g)a)c)b)角焊縫角焊縫截面型式角焊縫直角焊縫（圖3－8a、b、c）斜①直角焊縫：=900又分：普通焊縫（a圖）、平焊縫（b圖）、凹焊縫（c圖）。45°BACEDhfhfhe圖3－8aa)c)b)圖中，

hf—焊腳尺寸，

he—焊縫有效厚度。并有，

he=0.7hf，

he—總是450斜面上的最小高度。①直角焊縫：=90045°BACEDhfhfhe

普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于hf

，常用。但應(yīng)力集中較嚴(yán)重（a、b處材料突變嚴(yán)重）。a)普通焊縫

平焊縫：是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至1.5hf而成。易焊，應(yīng)力集中介于普通焊縫與凹焊縫之間。

凹焊縫：兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應(yīng)力集中小，用于受動(dòng)荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強(qiáng)度，但手工焊費(fèi)工。b)平焊縫c)凹焊縫ab普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于hf，常用。但應(yīng)力集中較2、焊縫的施焊方位

平焊、立焊、橫焊、仰焊。圖3－9施焊位置b)c)a)焊條d)②斜角焊縫：600≤≤1200

斜角焊縫除用于焊接管道外，不作受力焊縫使用。d)直角焊縫最常用。2、焊縫的施焊方位圖3－9施焊位置b)c)a)

平焊—俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。橫、立、仰焊—工地施焊難以避免，施焊環(huán)境差，質(zhì)量較難保證。仰焊最突出，應(yīng)盡量避免。圖3－9施焊位置a)焊條平焊d)仰焊b)立焊c)立焊平焊—俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。圖3－3、焊接的連接型式

對(duì)接（圖3－10a、b）、搭接（圖c、d）、T型連接（圖e、f）。圖3－10焊接接頭的型式e)雙面角焊縫a)力線b)力線蓋板c)d)f)K形焊縫

對(duì)接焊縫對(duì)接特點(diǎn)：傳力簡(jiǎn)捷、受力性能好、靜力和疲勞強(qiáng)度高、省材料。工藝較復(fù)雜、加工費(fèi)時(shí)。

對(duì)接又分對(duì)接焊縫對(duì)接（a圖）和雙層蓋板對(duì)接（b圖）。3、焊接的連接型式圖3－10焊接接頭的型式e)雙

雙層蓋板對(duì)接特點(diǎn)：允許下料尺寸有較大偏差，制造省工。缺點(diǎn)是費(fèi)鋼費(fèi)焊條，傳力經(jīng)過(guò)蓋板應(yīng)力集中嚴(yán)重，因而靜力和疲勞強(qiáng)度較低。c)d)b)力線蓋板

搭接連接的特點(diǎn)和加蓋板的對(duì)接連接相同。雙層蓋板對(duì)接特點(diǎn)：允許下料尺寸有較大偏差

優(yōu)點(diǎn)：是省工省料。缺點(diǎn)：是焊件截面有突變，應(yīng)力集中嚴(yán)重、疲勞強(qiáng)度低。適合于在不直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中使用。e)雙面角焊縫f)K形焊縫T型連接的基本形式如e圖，由雙面焊縫組成。

為了減輕應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度，改進(jìn)為K型坡口的對(duì)接焊縫（f圖），從而可用于重級(jí)和特重級(jí)工作制吊車梁上翼緣和腹板的連接。優(yōu)點(diǎn)：是省工省料。e)雙面角焊縫f)K形焊縫

前面講了焊縫型式：對(duì)接焊縫、角焊縫。連接型式：由兩類焊縫（對(duì)接焊縫、角焊縫）組成的三種連接（對(duì)接連接、搭接連接、T型連接）。圖3－10焊接接頭的型式e)雙面角焊縫a)力線b)力線蓋板c)d)f)K形焊縫

后面，要講焊縫的驗(yàn)算。包括兩個(gè)方面：焊縫的承載能力（設(shè)計(jì)強(qiáng)度）；荷載效應(yīng)（各種荷載時(shí)焊縫有效截面的應(yīng)力及其計(jì)算）。下面就介紹焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度問(wèn)題。前面講了焊縫型式：對(duì)接焊縫、角焊縫。圖3－14、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值焊縫強(qiáng)度與焊接方法、焊條型號(hào)、被焊接構(gòu)件鋼材的鋼號(hào)、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有關(guān)?！兑?guī)范》給出了各種情況的焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，表。4、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值3.3角焊縫及其連接的構(gòu)造和計(jì)算圖3－11直角角焊縫的種類Na)Nb)θNc)

側(cè)焊縫（a圖）：外力與焊縫軸線平行，端焊縫（b圖）：外力與焊縫軸線垂直，斜焊縫（c圖）：外力與焊縫軸線斜交。

按照作用力和焊縫關(guān)系（圖3－11），直角角焊縫分為：3.3角焊縫及其連接的構(gòu)造和計(jì)算圖3－11直角角焊縫的

焊縫是一塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時(shí)把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度he確定最危險(xiǎn)截面（順著焊縫方向的平面），通常稱為有效截面，對(duì)有效截面進(jìn)行驗(yàn)算。有效截面——焊縫兩焊腳面交線（aa）與有效厚度he組成的截面（圖3－13中adda）。hfdcbadcbahehfhfhfhe焊縫是一塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時(shí)把直角三角形以外的1、應(yīng)力分析（1）側(cè)焊縫有效截面上只有與焊縫長(zhǎng)度方向平行的剪應(yīng)力

。

圖3－12

這些剪應(yīng)力實(shí)際分布不均。試驗(yàn)表明兩頭大中間小?？紤]到出現(xiàn)塑性后應(yīng)力重分布，規(guī)范規(guī)定在焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)按均勻分布計(jì)算。NNN

N

1、應(yīng)力分析圖3－12這些剪應(yīng)力實(shí)際（2）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2⊥⊥

有效截面上與焊縫長(zhǎng)度方向垂直的正應(yīng)力⊥和剪應(yīng)力⊥

。（2）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2（3）一般受力的焊縫FNV

作用在T字型焊縫上的一般方向的力N，分解為平行于焊縫方向的力V和垂直于的焊縫方向力F。分解為：⊥和⊥?！汀蚔產(chǎn)生

；F產(chǎn)生，有效截面上有：

⊥、⊥、

。（3）一般受力的焊縫FNV作用在T字型（4）各種受力情況下焊縫有效截面應(yīng)力歸納N一般受力焊縫⊥⊥N側(cè)焊縫N⊥⊥端焊縫

有效截面應(yīng)力⊥、⊥、⊥、⊥（4）各種受力情況下焊縫有效截面應(yīng)力歸納N一般受力焊縫⊥2、強(qiáng)度驗(yàn)算公式

角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算，針對(duì)有效截面cddc進(jìn)行。因?yàn)椋豪碚撋?，過(guò)cc線的所有平面中這塊面積最?。辉囼?yàn)表明，角焊縫破壞發(fā)生在有效截面（cddc）面上。圖3－13dd′hebc′b′lwcaa′hfblwc′b′cahfhf2、強(qiáng)度驗(yàn)算公式角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算，針對(duì)

（1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)前面已經(jīng)說(shuō)明：最一般情況（同時(shí)有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個(gè)應(yīng)力、∥、

。

—正應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面外垂直

∥—剪應(yīng)應(yīng)，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)平行

—剪應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)垂直圖3－14xyzdcdcaahe∥

（1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)圖3－14xyzdcd

承受的軸向力N與焊縫長(zhǎng)度方向平行。焊縫有效截面上

=0

，

=0（a)只有平行與力N的剪應(yīng)力∥（圖3－14a），為兩焊件間角焊縫有效面積之和，每條焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw取實(shí)際長(zhǎng)度減10mm。

（3）受軸心力作用的角焊縫設(shè)計(jì)驗(yàn)算基本公式①側(cè)焊縫dNadccaxlwhe∥圖3－14a∥=（b)NN承受的軸向力N與（3）受軸心力作yzadcdcahe②端焊縫承受的軸向力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。在焊縫有效截面上，

∥

=0

（a)只有和

，將（a）、（b）代入（3－1）,得圖3－14b

N（b)∥=（3－2)或N≤ffw∑helw

(3－2a)yzadcdcahe②端焊縫將（a）、（b）代入（∥

=0

（a)（b)==sin45°=，（c)將（a）、（b）、（c）代入（3－1）,得（3－3)或N≤1.22ffw∑helw

(3－3a)

（3－1）∥=0（a)（b端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。因?yàn)?，?yīng)力狀態(tài)不同。

《規(guī)范》規(guī)定：受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用時(shí)，用式（3－3）或（3－3a）計(jì)算，受直接動(dòng)荷載作用時(shí)，考慮到端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)1.22去掉，用式（3－3b）計(jì)算。

N≤ffw∑helw

(3－3b)

（3－3)或N≤1.22ffw∑helw

(3－3a)

N≤ffw∑helw

(3－2a)端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。（3－3)或

④基本公式的應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用基本公式（3－2）～（3－5）時(shí)，還需解決焊縫長(zhǎng)度lw和作用在焊縫上的力素N的計(jì)算問(wèn)題。下面將對(duì)此作些說(shuō)明。

a)對(duì)稱側(cè)焊縫公式（3－2a)可寫成：

N≤ffwhe∑lw（3－6）NNabcedfNN其中，∑lw=2(ab+de-10mm)

或2(bc+ef-10mm)圖3－14e④基本公式的應(yīng)用NNabcedfNN其中b)對(duì)稱端焊縫公式（3－3a)或（3－3b）可寫成

N≤1.22ffwhe∑lw（3－7）或N≤ffwhe∑lw（3－7a）式中

∑lw=2(ab-10mm)或2(cd-10mm)。abcdNNNN圖3－14fb)對(duì)稱端焊縫abcdNNNN圖3－14c)對(duì)稱三圍焊縫NNabef設(shè)N=N+N

N——端焊縫（ab或cd）承擔(dān)的軸力

N——側(cè)焊縫（ae、bf或ec、fd）承擔(dān)的軸力圖3－14gNNNNabcdefc)對(duì)稱三圍焊縫NNabef設(shè)

對(duì)端焊縫，有公式（3－3a）或（3－3b），則N=f1

ffwhe∑lw1

受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用時(shí)，f1=1.22；受直接動(dòng)荷載作用時(shí)，f1

=1.0?！苐w1——上下兩面ab（或cd）的計(jì)算長(zhǎng)度之和。

另一方面，有N=N+N

所以N=ffwhe（f1

∑lw1+f2

∑lw2

）（3－8）

對(duì)側(cè)焊縫，把公式（3－2a）寫成：

N=f2

ffwhe∑lw2∑lw2——上下兩面ae、bf或ec、fd的計(jì)算長(zhǎng)度之和，

f2取1.0。對(duì)端焊縫，有公式（3－3a）或（3－3b）d)不對(duì)稱側(cè)焊縫NNe2e1N1N2b圖3－14h

N1、N2與總軸力N之間關(guān)系

N分配至N1、N2

k1—角鋼肢背焊縫軸力分配系數(shù)

k2—角鋼肢尖焊縫軸力分配系數(shù)

k1、k2的取值見(jiàn)書p.239表3－1。（3－9）d)不對(duì)稱側(cè)焊縫NNe2e1N1N2b圖3－14h可再用公式（3－2）檢算N1、N2

。∥=（3－2)可再用公式（3－2）檢算N1、N2?！?（3－2)

角鋼肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）計(jì)算焊縫總長(zhǎng)：N≤ffwhelw（a）角鋼肢背焊縫長(zhǎng)：k1N≤ffwhelw1（b）角鋼肢尖焊縫長(zhǎng)：k2N≤ffwhelw2（c）×k1k1N≤ffwhek1lw（a）(a)×k2k2N≤ffwhek2

lw(a)比較式(b)和(a)，得

lw1=k1lw

（3－9a）比較式(c)和(a)，得

lw2=k2lw（3－9b）用式(a)計(jì)算焊縫總長(zhǎng)度lw；用式(3－9)計(jì)算肢背、肢尖長(zhǎng)度lw1和lw2

。角鋼肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）計(jì)算e)不對(duì)稱三圍焊縫NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2圖3－14i

N1、N2、N3與總軸力N之間關(guān)系先確定端焊縫焊腳尺寸hf，用式（3－3）算出所能承受的內(nèi)力N3。（3－10）e)不對(duì)稱三圍焊縫NN1N2bN3Ne2e1b/2

角鋼肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）計(jì)算端焊縫長(zhǎng)：N3≤fffwheb

（a)角鋼肢背焊縫長(zhǎng)：N1≤ffwhelw1（b）角鋼肢尖焊縫長(zhǎng)：N2≤ffwhelw2（c）因N=N1+N2+N3有N≤ffwhe（lw1+lw2+f

b

）由此，單面焊縫總長(zhǎng)：∑lw=lw1+lw2+f

b

（d）從式（3－10a）N1=k1N-N3/2

ffwhelw1=

k1ffwhe(lw1+lw2+f

b

)-fffwheb/2

=ffwhe[k1(lw1+lw2+f

b

)-fb/2

]lw1=k1∑lw

-fb/2

（3－10c）同理，lw2=k2∑lw

-fb/2

（3－10d）角鋼肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）計(jì)算代入式（3－1），得

《規(guī)范》規(guī)定：受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用時(shí)，用式（3－5）計(jì)算，受直接動(dòng)荷載作用時(shí)，考慮到端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)1.22去掉，用式（3－5a）計(jì)算。式（3－5）和（3－5a）是受和∥共同作用時(shí)的角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算公式。外力不一定是帶斜角的N，可以是彎矩、剪力、軸力共同作用。(∥)2（3－5）(∥)2（3－5a）上一講講到公式（3－5）、（3－5a）如下：代入式（3－1），得(∥)2（3－5）(∥)2（3－5a其中∥、的意義為：FNV

∥與焊縫長(zhǎng)度方向平行，在有效截面內(nèi)。與焊縫長(zhǎng)度方向垂直，與有效截面斜交?！汀涂煞纸鉃椋骸秃汀?。V產(chǎn)生

；F產(chǎn)生，其中∥、的意義為：FNV∥與焊縫長(zhǎng)度方向平行（4）角焊縫受彎矩、剪力、軸心力共同作用角焊縫受M、V、N共同作用（圖3－16）。b)1圖3－16焊縫受M、V、N作用a)形心MNVo1有效截面AABB（4）角焊縫受彎矩、剪力、軸心力共同作用b)1圖3－16

剪力V與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的狀態(tài)，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應(yīng)力。

軸力N與焊縫軸線垂直，形成垂直于焊縫方向的均勻分布應(yīng)力N=（3－10）（3－11）a)形心MNVo1有效截面c)XXlw剪力V與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的狀態(tài)，在

在M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫方向且按三角形分布的應(yīng)力M

We—角焊縫有效截面繞x軸（圖3－16c）的抵抗矩。（3－12）b)1a)形心MNVo1有效截面AABBc)XXlw有效截面在M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直（3－12）b)1a)在1點(diǎn)處，有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的最大應(yīng)力，且由公式（3－5）或（3－5a）受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用受直接動(dòng)荷載作用在“0”點(diǎn)（截面形心軸上）有最大彎曲剪應(yīng)力，本應(yīng)成為驗(yàn)算比較點(diǎn)，但一般說(shuō)來(lái)，此點(diǎn)的換算應(yīng)力比“1”點(diǎn)小，所以就不計(jì)算了。(

)2（3－13）()2（3－13a）形心MNVo1在1點(diǎn)處，有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向()2（3－13）(3、算例例3－1驗(yàn)算圖例3－1所示連接的強(qiáng)度。已知板寬400mm，厚18mm,受軸心力N=1425kN（靜荷載），鋼材A3F，手工焊，焊條E43型。取hf=8mm。情形一兩塊矩形蓋板寬340mm，后12mm。情形二兩塊菱形蓋板寬340mm，后12mm。圖3－19例題3－1NNNNa)NNNNb)3、算例圖3－19例題3－1NNNNa)NNNN

（1）矩形蓋板分析

取左半焊件和其上焊縫為分離體，依焊縫性質(zhì)，三條焊縫分兩類：側(cè)焊縫和端焊縫，且具有對(duì)軸力作用線的對(duì)稱性。將軸心力N分解到焊縫各部分：N1、N2。

N1——側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。

N2——端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。N}N210340N1/2N1/2N2abcd起弧：d，cd=210-5落弧：a,ab=210-5bc=340靜荷載：端焊縫有1.22（1）矩形蓋板分析取左半焊件

①查《規(guī)范》確定ffw，從表3－1中，焊條E43、角焊縫、Q235鋼，查出焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，得ffw=160②推演驗(yàn)算公式側(cè)焊縫：N1≤ffw∑helw1

（公式3－2a）端焊縫：N2≤1.22ffw∑helw2

（公式3－3a）N1、

N2合成N，

N=N1+N2N≤ffwhe（∑lw1+1.22∑lw2

）

N≤ffwhe（lwab+lwcd+1.22lwbc

）

N≤ffw×0.7×8×(205+205

+1.22×340)×2驗(yàn)算驗(yàn)算

③數(shù)值計(jì)算得，

④判斷該計(jì)算值是否小于等于ffw。結(jié)果，154.3＜ffw=160⑤結(jié)論滿足強(qiáng)度要求。

（2）菱形蓋板分析

取左半焊件和其上焊縫為分離體，因?qū)ΨQ，軸心力N被分解到焊縫各部分的N1、N2、N3。

N1——側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。

N2——斜焊縫上，與焊縫軸線夾角為的力。

=arctg(120/280)≈25N3——端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。N}NN3N1N1N2N255280120120100假定起落弧分別在側(cè)焊縫的兩部分上，焊縫長(zhǎng)度各為：55-5=50mm。（2）菱形蓋板分析取左半焊件和其上驗(yàn)算①確定ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2

②推演驗(yàn)算公式對(duì)側(cè)焊縫：N1≤ffw∑helw1

(公式3－2a)對(duì)端焊縫：N2≤1.22ffw∑helw2

(公式3－3a)對(duì)斜焊縫：N3≤fffw∑helw3

(公式3－4a)N1、N2、N3合成N，有

N=N1+N2+N3

所有焊縫的有效厚度相等，he=0.7hf，

N≤ffwhe

(∑lw1

+1.22∑lw2

+f∑lw3

)驗(yàn)算①確定ffw

③數(shù)值計(jì)算查表得f=1.03（=25

）算∑lw1

=4×(55-5)=4×50mm∑lw2

=2×100mm∑lw3

=4×305mm代入計(jì)算④判斷該計(jì)算值是否小于等于ffw。結(jié)果，150＜ffw=160④判斷該計(jì)算值是否小于等于ffw⑤結(jié)論滿足強(qiáng)度要求。⑤結(jié)論例3－2設(shè)計(jì)圖3－20所示雙不等邊角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的連接角焊縫。受動(dòng)力荷載N=575(1000)kN。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=575kN2160×100×102125×10圖3－20例題3－2（雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板間的連接）例3－2設(shè)計(jì)圖3－20所示雙不等邊角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的連N=N分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度）操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；焊縫總長(zhǎng)度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。特點(diǎn)：角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）分別為總焊縫長(zhǎng)度lw的k1、k2倍。k1Nk2Nlw2lw1本問(wèn)題和圖3－22不對(duì)稱側(cè)焊縫情形相同。（1）只有側(cè)焊縫N分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度）k1Nk2①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2②計(jì)算焊縫總長(zhǎng)lw

1)

擬定焊腳尺寸hf

根據(jù)角鋼板厚為10mm，考慮到受動(dòng)荷作用，擬定hf=6mm，則有he=0.7hf。且同一節(jié)點(diǎn)上，所有焊縫的有效厚度宜相同。

2)

計(jì)算焊縫總長(zhǎng)由式(3－2a)（注意雙角鋼，單面長(zhǎng)度應(yīng)除2）計(jì)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw計(jì)算③設(shè)計(jì)角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度lw1、lw21）確定軸力分配系數(shù)k1、k2

本問(wèn)題屬于不等邊角鋼長(zhǎng)邊相連，查表3－2（書p.38），得

k1=0.65k2=0.352）肢背、肢尖焊縫計(jì)算長(zhǎng)度

lw1=0.65×428=278mm

lw2=0.35×428=150mm

3）肢背、肢尖焊縫設(shè)計(jì)長(zhǎng)度

lw1=278+10=288mm

lw2=150+10=160mm加10mm是考慮起落弧。③設(shè)計(jì)角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度lw1、lw2加10m分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度）操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；焊縫總長(zhǎng)度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。特點(diǎn)：端焊縫長(zhǎng)度為b，角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度（lw1、lw2）分別為總焊縫長(zhǎng)度lw按式（3－10c）和（3－10d）計(jì)算。本問(wèn)題和圖3－23不對(duì)稱三面圍焊情形相同。（2）、三面圍焊N1N2Nlw1lw2N3b分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度）本問(wèn)題和圖3①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2②計(jì)算焊縫總長(zhǎng)lw

1)

擬定焊腳尺寸hf

根據(jù)角鋼板厚為10mm，考慮到受動(dòng)荷作用，擬定hf=6mm，則有he=0.7hf。且同一節(jié)點(diǎn)上，所有焊縫的有效厚度宜相同。

2)

計(jì)算焊縫總長(zhǎng)由式(3－2a)和（3－3b）（注意雙角鋼，單面長(zhǎng)度應(yīng)除2）計(jì)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw計(jì)算③設(shè)計(jì)角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度lw1、lw21）確定軸力分配系數(shù)k1、k2已經(jīng)有k1=0.65k2=0.352）肢背、肢尖焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（式3－10c、3－10d）

lw1=0.65×423－160/2=298mm

lw2=0.35×423－160/2=70mm

3）肢背、肢尖焊縫設(shè)計(jì)長(zhǎng)度

lw1=298+5=203mm，取205mm。

lw2=70+5=75mm加5mm是考慮起弧或落弧。③設(shè)計(jì)角鋼肢背和肢尖焊縫長(zhǎng)度lw1、lw2加5mm

例3－4

設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間的連接角焊縫（周遍圍焊），并驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度。鋼材A3F，手工焊，焊條E43型。偏心力N=400kN（間接動(dòng)力荷載引起），e=25cm。NVMa)b)c)圖3－22例題3－4(角焊縫受偏心剪力)例3－4設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間的連接角焊縫（周遍圍焊）分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫（設(shè)計(jì)焊腳尺寸、驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，焊縫長(zhǎng)度已由其它構(gòu)造要求確定。）操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度；是一個(gè)只有彎矩和剪力作用的問(wèn)題，荷載情況比例3－3簡(jiǎn)單?？扇杂檬剑?－11b）計(jì)算，其中=M。特點(diǎn)：因周邊圍焊，焊縫截面較復(fù)雜，計(jì)算慣性矩時(shí)忽略繞角部分（留作起落弧用）；剪應(yīng)力由兩條豎向焊縫（牛腿腹板焊縫）承受。分析目標(biāo)：設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫（設(shè)計(jì)焊腳計(jì)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2②作用在焊縫上的力素計(jì)算

V=N=400×103NM=Ne=400×25×104=10000×104N-mm③擬定焊腳尺寸hf

考慮到牛腿腹板厚為10mm，受間接動(dòng)力荷載。設(shè)計(jì)hf=8mm，并將所有焊腳尺寸取相同值。④計(jì)算焊縫截面抗剪面積Af慣性矩Ix計(jì)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffwAf=0.7×8×360×2=4032mm2Ix=0.7×8×200(205.6-5.6/2)2×2+0.7×8(95-5.6)(180-5.6/2)2×4+0.7×8×3603×2/12=19897×104mm4⑤確定危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力由應(yīng)力分布圖知，腹板上端焊縫和翼緣下側(cè)焊縫交點(diǎn)最危險(xiǎn)，該點(diǎn)至中性軸距離為

y=180mm。各項(xiàng)應(yīng)力為：

Af=0.7×8×360×2=4032mm2⑥危險(xiǎn)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算∥滿足強(qiáng)度要求。⑥危險(xiǎn)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算∥滿足強(qiáng)度要求。4、角焊縫構(gòu)造角焊縫構(gòu)造包括三個(gè)方面：焊腳尺寸限制、焊縫長(zhǎng)度限制和減小焊縫應(yīng)力集中的措施。（1）焊腳尺寸限制①限制最小焊腳尺寸(hfmin)為什么要限制？焊腳尺寸太小，焊接熱量小，冷卻過(guò)快，焊件越厚，冷卻越快，導(dǎo)致焊縫變脆，容易產(chǎn)生裂紋。為防止此狀況發(fā)生，焊腳尺寸不應(yīng)過(guò)小。如何限制？與焊件板厚聯(lián)系起來(lái)?！兑?guī)范》規(guī)定：

4、角焊縫構(gòu)造一般情況：

t2—較厚焊件的板厚（單位：mm）特殊情況：

自動(dòng)焊（溫度高而均勻）：

T形連接單面角焊縫（冷卻快）：焊件厚度t≤4mm時(shí)：

hfmin=t

（3－19c）1.5√t2-1hfmin≥（3－19a）1.5√t2+1hfmin≥（3－19b）1.5√t2hfmin≥（3－19）一般情況：②限制最大焊腳尺寸(hfmax)為什么要限制？焊腳尺寸太大，焊接變形大，易脆裂，殘余應(yīng)力大，對(duì)于較薄的焊件容易焊穿。如何限制？也與板厚聯(lián)系起來(lái)?！兑?guī)范》規(guī)定：一般情況：

hfmax≤1.2t1（3－20）

t1—較薄焊件的板厚（單位：mm）。②限制最大焊腳尺寸(hfmax)特殊情況：指角焊縫位于焊件板邊緣（貼邊焊）時(shí)板件（厚度t）邊緣角焊縫最大焊腳尺寸應(yīng)符合下列要求：當(dāng)t≤6mm時(shí)，hfmax≤t；當(dāng)t＞6mm時(shí)，hfmax≤t-(1～2)mm。設(shè)計(jì)時(shí)，先確定hfmin和hfmax

，再在其間選取一合適值。

hfmin≤hf≤hfmax(3－21)③應(yīng)用

a)查例3－3中的焊腳尺寸是否合理？所有板件厚度均為10mm，tt特殊情況：指角焊縫位于焊件板邊緣（貼邊焊）時(shí)tthfmin≥，取5mm。

hfmax≤1.2t1=1.2×10=12mm。本例設(shè)計(jì)hf=8mm，在5～12之間。合理。

b）查例3－2中的焊腳尺寸是否合理？節(jié)點(diǎn)板厚14mm，角鋼肢板厚10mm，即

t1=10mm,t2=14mmhfmin≥，取6mm。

hfmax≤1.2t1=1.2×10=12mm。因有貼邊焊，t=10mm＞6mm，

hfmax≤t-(1～2)mm=10-2=8mm。本利采用6mm，符合《規(guī)范》要求。1.5√t2=√10=4.471.5√t2=√14=5.6hfmin≥

（2）角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度限制①限制最小計(jì)算長(zhǎng)度（lwmin）為什么要限制？焊縫長(zhǎng)度過(guò)?。壕植考訜釃?yán)重，而起弧落弧距離太小質(zhì)量不可靠。應(yīng)力集中較嚴(yán)重。如何限制？

規(guī)范規(guī)定：

lwmin≥8hf和40mm

實(shí)際長(zhǎng)度則應(yīng)大于等于(8hf+10和40+10)mm。

側(cè)焊縫，端焊縫均適用。（2）角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度限制②限制側(cè)焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度（lwmax）為什么限制？焊縫太長(zhǎng)，剪應(yīng)力分布越不均勻，焊縫兩端產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)力集中，導(dǎo)致端部過(guò)早破壞，對(duì)動(dòng)荷載尤為不利。規(guī)范規(guī)定：動(dòng)力荷載時(shí)：lwmax≤40hf靜荷載時(shí)：lwmax≤60hf

若實(shí)際長(zhǎng)度超過(guò)以上數(shù)值，則超過(guò)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。

②限制側(cè)焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度（lwmax）③角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（lw）取值

lwmin≤lw≤lwmax

（3－22）（3）減小角焊縫應(yīng)力集中的措施①直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)加工成平面或凹形。端焊縫宜采用平焊縫或凹焊縫，長(zhǎng)邊與內(nèi)力方向一致。側(cè)焊縫可用直角焊縫。②當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò)轉(zhuǎn)角加焊2hf，避開(kāi)起落弧發(fā)生在應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處，不利加不利。b)2hfa)2hf2hf圖3－25繞角焊縫③角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（lw）取值b)2hfa)23.4對(duì)接焊縫及其連接的計(jì)算對(duì)接焊縫分焊透和未焊透兩種情況分別計(jì)算一、焊透的對(duì)接焊縫計(jì)算

1、軸向受力的對(duì)接焊縫（1）正焊縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力。

N—軸向拉力或壓力

—焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（有引弧扳時(shí)為焊件寬度b，無(wú)引弧扳時(shí)為b-10mm?；颍?－23）引弧板NNNNlwt11矩形截面b圖3－263.4對(duì)接焊縫及其連接的計(jì)算或（3－23）引弧板NNNNt—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板厚度f(wàn)tw—對(duì)接焊縫抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，按不同質(zhì)檢級(jí)別定，除3級(jí)質(zhì)檢外與鋼材同。fcw—對(duì)接焊縫抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與鋼材同。焊縫抗拉強(qiáng)度質(zhì)檢分級(jí)由“鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范”規(guī)定，分I、II、III級(jí)。達(dá)到I、II級(jí)質(zhì)量時(shí)（x光射線檢查），焊縫抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度和母材相同，III級(jí)質(zhì)量（只外觀檢查）的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度約為I、II級(jí)的0.85。t—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板

對(duì)接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達(dá)到一、二級(jí)，則無(wú)需焊縫抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。只有以下兩種情況，才需對(duì)正焊縫進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算：未使用引弧板施焊；

III級(jí)焊縫質(zhì)量。此時(shí)，正焊縫長(zhǎng)度不夠（b/0.85=1.18b），需改用斜焊縫增加焊縫長(zhǎng)度。圖3－28對(duì)接斜縫承受軸心力b≥1.18bb≥1.18b對(duì)接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達(dá)到一、

（2）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有、。NNlwNNtNNcosNsinN或

—焊縫長(zhǎng)度方向與作用力方向間夾角。

—斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。

—對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

“規(guī)范”規(guī)定時(shí)，不檢算焊縫強(qiáng)度。

b0.67b1.2b（3－24）（2）斜焊縫NNlwNNtNNcosNsin2、受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫（1）焊縫驗(yàn)算截面為矩形有、。

MMVVlwtlwt驗(yàn)算截面

—焊縫截面的截面模量

—焊縫截面慣性矩

—焊縫截面對(duì)中性軸的靜面矩

分別驗(yàn)算、（3－25）圖3－302、受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫MMVVlwt

（2）焊縫驗(yàn)算截面為工字形對(duì)接焊縫MMVV驗(yàn)算截面.1

問(wèn)題特點(diǎn)：在腹板和翼緣連接處（1點(diǎn)），、均較大。除按式（3－25）max、max進(jìn)行檢算外，還要用最大折算應(yīng)力進(jìn)行檢算。

折算應(yīng)力檢算公式：規(guī)范規(guī)定采用以下公式：（2）焊縫驗(yàn)算截面為工字形對(duì)接焊縫MMVV（3－26）1、1—受拉區(qū)1點(diǎn)的正應(yīng)力、剪應(yīng)力。系數(shù)1.1考慮折算應(yīng)力發(fā)生在焊縫局部，設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高10%。例3－9把例3－4中牛腿與鋼柱間角焊縫改為焊透的對(duì)接焊縫。鋼材A3F，焊條E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級(jí)。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。計(jì)算（1）計(jì)算截面幾何量與外力

圖3－31例3－911

.1202036010200（3－26）1、1—受拉區(qū)1點(diǎn)的正應(yīng)力、剪應(yīng)力。計(jì)算圖V=N=400kN,M=Ne=400×25=10000kN-cm

(2)強(qiáng)度驗(yàn)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查《規(guī)范》，ftw=185,fvw=125(書p.303,附表1-3)②最大應(yīng)力驗(yàn)算V=N=400kN,M=Ne=40③折算應(yīng)力驗(yàn)算

1點(diǎn)彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力1點(diǎn)折算應(yīng)力滿足驗(yàn)算要求。③折算應(yīng)力驗(yàn)算1點(diǎn)折算應(yīng)力滿足驗(yàn)算要求。

二、不焊透的對(duì)接焊縫計(jì)算

1、什么情況下對(duì)接焊縫可以不焊透（1）焊縫受力很小甚至不受力，且要求外觀齊平美觀。做成圖3－32a所示不焊透對(duì)接直焊縫。（2）焊縫受力雖較大，但采用焊透對(duì)接焊縫強(qiáng)度又得不到發(fā)揮；如采用角焊縫，焊腳又過(guò)大，于是做成用坡口加強(qiáng)的角焊縫（圖3－32b）。

圖3－32不焊透的對(duì)接焊縫b)a)二、不焊透的對(duì)接焊縫計(jì)算圖3－32不焊透的對(duì)接焊縫2、不焊透對(duì)接焊縫計(jì)算

用角焊縫公式計(jì)算。（1）不焊透對(duì)接直焊縫受軸力作用時(shí)，用式（3－4a）計(jì)算。

V形坡口：當(dāng)≥60°時(shí)，he=s

當(dāng)＜60°時(shí)，he=0.75s

U形、J形坡口：he=s（參閱《規(guī)范》）書公式（3－6）NNN≤ffw∑fhelw

(3－4a)NNs2、不焊透對(duì)接焊縫計(jì)算書公式（3－6）NNN≤ffw3、不焊透對(duì)接焊縫的禁用

《規(guī)范》規(guī)定：（1）在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不得采用不焊透的對(duì)接焊縫；（2）對(duì)重級(jí)工作制和起重量大于或等于50噸的中級(jí)工作制吊車梁上翼緣和腹板間的T型連接應(yīng)采用焊透的對(duì)接焊縫。

理由：不焊透的對(duì)接焊縫中，總存在著未施焊的部分（如圖3－32、33中a段）此處是縫隙，縫隙兩端有嚴(yán)重應(yīng)力集中，可能引起脆斷。3、不焊透對(duì)接焊縫的禁用

角焊縫截面型式按兩焊腳邊的夾角分角焊縫直角焊縫（圖3－8a、b、c）斜角焊縫（圖3－8d、e、f、g）｛圖3-8角焊縫的型式d)e)f)g)a)c)b)角焊縫角焊縫截面型式角焊縫直角焊縫（圖3－8a、b、c）斜①直角焊縫：=900又分：普通焊縫（a圖）、平焊縫（b圖）、凹焊縫（c圖）。45°BACEDhfhfhe圖3－8aa)c)b)圖中，

hf—焊腳尺寸，

he—焊縫有效厚度。并有，

he=0.7hf，

he—總是450斜面上的最小高度。①直角焊縫：=90045°BACEDhfhfhe

普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于hf

，常用。但應(yīng)力集中較嚴(yán)重（a、b處材料突變嚴(yán)重）。a)普通焊縫

平焊縫：是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至1.5hf而成。易焊，應(yīng)力集中介于普通焊縫與凹焊縫之間。

凹焊縫：兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應(yīng)力集中小，用于受動(dòng)荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強(qiáng)度，但手工焊費(fèi)工。b)平焊縫c)凹焊縫ab普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于hf，常用。但應(yīng)力集中較2、焊縫的施焊方位

平焊、立焊、橫焊、仰焊。圖3－9施焊位置b)c)a)焊條d)②斜角焊縫：600≤≤1200

斜角焊縫除用于焊接管道外，不作受力焊縫使用。d)直角焊縫最常用。2、焊縫的施焊方位圖3－9施焊位置b)c)a)

平焊—俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。橫、立、仰焊—工地施焊難以避免，施焊環(huán)境差，質(zhì)量較難保證。仰焊最突出，應(yīng)盡量避免。圖3－9施焊位置a)焊條平焊d)仰焊b)立焊c)立焊平焊—俯焊，環(huán)境輕松，施焊質(zhì)量易保證。圖3－3、焊接的連接型式

對(duì)接（圖3－10a、b）、搭接（圖c、d）、T型連接（圖e、f）。圖3－10焊接接頭的型式e)雙面角焊縫a)力線b)力線蓋板c)d)f)K形焊縫

對(duì)接焊縫對(duì)接特點(diǎn)：傳力簡(jiǎn)捷、受力性能好、靜力和疲勞強(qiáng)度高、省材料。工藝較復(fù)雜、加工費(fèi)時(shí)。

對(duì)接又分對(duì)接焊縫對(duì)接（a圖）和雙層蓋板對(duì)接（b圖）。3、焊接的連接型式圖3－10焊接接頭的型式e)雙

雙層蓋板對(duì)接特點(diǎn)：允許下料尺寸有較大偏差，制造省工。缺點(diǎn)是費(fèi)鋼費(fèi)焊條，傳力經(jīng)過(guò)蓋板應(yīng)力集中嚴(yán)重，因而靜力和疲勞強(qiáng)度較低。c)d)b)力線蓋板

搭接連接的特點(diǎn)和加蓋板的對(duì)接連接相同。雙層蓋板對(duì)接特點(diǎn)：允許下料尺寸有較大偏差

優(yōu)點(diǎn)：是省工省料。缺點(diǎn)：是焊件截面有突變，應(yīng)力集中嚴(yán)重、疲勞強(qiáng)度低。適合于在不直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中使用。e)雙面角焊縫f)K形焊縫T型連接的基本形式如e圖，由雙面焊縫組成。

為了減輕應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度，改進(jìn)為K型坡口的對(duì)接焊縫（f圖），從而可用于重級(jí)和特重級(jí)工作制吊車梁上翼緣和腹板的連接。優(yōu)點(diǎn)：是省工省料。e)雙面角焊縫f)K形焊縫

前面講了焊縫型式：對(duì)接焊縫、角焊縫。連接型式：由兩類焊縫（對(duì)接焊縫、角焊縫）組成的三種連接（對(duì)接連接、搭接連接、T型連接）。圖3－10焊接接頭的型式e)雙面角焊縫a)力線b)力線蓋板c)d)f)K形焊縫

后面，要講焊縫的驗(yàn)算。包括兩個(gè)方面：焊縫的承載能力（設(shè)計(jì)強(qiáng)度）；荷載效應(yīng)（各種荷載時(shí)焊縫有效截面的應(yīng)力及其計(jì)算）。下面就介紹焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度問(wèn)題。前面講了焊縫型式：對(duì)接焊縫、角焊縫。圖3－14、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值焊縫強(qiáng)度與焊接方法、焊條型號(hào)、被焊接構(gòu)件鋼材的鋼號(hào)、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有關(guān)?！兑?guī)范》給出了各種情況的焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，表。4、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值3.3角焊縫及其連接的構(gòu)造和計(jì)算圖3－11直角角焊縫的種類Na)Nb)θNc)

側(cè)焊縫（a圖）：外力與焊縫軸線平行，端焊縫（b圖）：外力與焊縫軸線垂直，斜焊縫（c圖）：外力與焊縫軸線斜交。

按照作用力和焊縫關(guān)系（圖3－11），直角角焊縫分為：3.3角焊縫及其連接的構(gòu)造和計(jì)算圖3－11直角角焊縫的

焊縫是一塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時(shí)把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度he確定最危險(xiǎn)截面（順著焊縫方向的平面），通常稱為有效截面，對(duì)有效截面進(jìn)行驗(yàn)算。有效截面——焊縫兩焊腳面交線（aa）與有效厚度he組成的截面（圖3－13中adda）。hfdcbadcbahehfhfhfhe焊縫是一塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時(shí)把直角三角形以外的1、應(yīng)力分析（1）側(cè)焊縫有效截面上只有與焊縫長(zhǎng)度方向平行的剪應(yīng)力

。

圖3－12

這些剪應(yīng)力實(shí)際分布不均。試驗(yàn)表明兩頭大中間小。考慮到出現(xiàn)塑性后應(yīng)力重分布，規(guī)范規(guī)定在焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)按均勻分布計(jì)算。NNN

N

1、應(yīng)力分析圖3－12這些剪應(yīng)力實(shí)際（2）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2⊥⊥

有效截面上與焊縫長(zhǎng)度方向垂直的正應(yīng)力⊥和剪應(yīng)力⊥

。（2）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2（3）一般受力的焊縫FNV

作用在T字型焊縫上的一般方向的力N，分解為平行于焊縫方向的力V和垂直于的焊縫方向力F。分解為：⊥和⊥?！汀蚔產(chǎn)生

；F產(chǎn)生，有效截面上有：

⊥、⊥、

。（3）一般受力的焊縫FNV作用在T字型（4）各種受力情況下焊縫有效截面應(yīng)力歸納N一般受力焊縫⊥⊥N側(cè)焊縫N⊥⊥端焊縫

有效截面應(yīng)力⊥、⊥、⊥、⊥（4）各種受力情況下焊縫有效截面應(yīng)力歸納N一般受力焊縫⊥2、強(qiáng)度驗(yàn)算公式

角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算，針對(duì)有效截面cddc進(jìn)行。因?yàn)椋豪碚撋希^(guò)cc線的所有平面中這塊面積最??；試驗(yàn)表明，角焊縫破壞發(fā)生在有效截面（cddc）面上。圖3－13dd′hebc′b′lwcaa′hfblwc′b′cahfhf2、強(qiáng)度驗(yàn)算公式角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算，針對(duì)

（1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)前面已經(jīng)說(shuō)明：最一般情況（同時(shí)有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個(gè)應(yīng)力、∥、

。

—正應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面外垂直

∥—剪應(yīng)應(yīng)，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)平行

—剪應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)垂直圖3－14xyzdcdcaahe∥

（1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)圖3－14xyzdcd

承受的軸向力N與焊縫長(zhǎng)度方向平行。焊縫有效截面上

=0

，

=0（a)只有平行與力N的剪應(yīng)力∥（圖3－14a），為兩焊件間角焊縫有效面積之和，每條焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw取實(shí)際長(zhǎng)度減10mm。

（3）受軸心力作用的角焊縫設(shè)計(jì)驗(yàn)算基本公式①側(cè)焊縫dNadccaxlwhe∥圖3－14a∥=（b)NN承受的軸向力N與（3）受軸心力作yzadcdcahe②端焊縫承受的軸向力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。在焊縫有效截面上，

∥

=0

（a)只有和

，將（a）、（b）代入（3－1）,得圖3－14b

N（b)∥=（3－2)或N≤ffw∑helw

(3－2a)yzadcdcahe②端焊縫將（a）、（b）代入（∥

=0

（a)（b)==sin45°=，（c)將（a）、（b）、（c）代入（3－1）,得（3－3)或N≤1.22ffw∑helw

(3－3a)

（3－1）∥=0（a)（b端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。因?yàn)椋瑧?yīng)力狀態(tài)不同。

《規(guī)范》規(guī)定：受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用時(shí)，用式（3－3）或（3－3a）計(jì)算，受直接動(dòng)荷載作用時(shí)，考慮到端焊縫塑性性能不好，將系數(shù)1.22去掉，用式（3－3b）計(jì)算。

N≤ffw∑helw

(3－3b)

（3－3)或N≤1.22ffw∑helw

(3－3a)

N≤ffw∑helw

(3－2a)端焊縫承載能力高于側(cè)焊縫。（3－3)或

④基本公式的應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用基本公式（3－2）～（3－5）時(shí)，還需解決焊縫長(zhǎng)度lw和作用在焊縫上的力素N的計(jì)算問(wèn)題。下面將對(duì)此作些說(shuō)明。

a)對(duì)稱側(cè)焊縫公式（3－2a)可寫成：

N≤ffwhe∑lw（3－6）NNabcedfNN其中，∑lw=2(ab+de-10mm)

或2(bc+ef-10mm)圖3－14e④基本公式的應(yīng)用NNabcedfNN其中b)對(duì)稱端焊縫公式（3－3a)或（3－3b）可寫成

N≤1.22ffwhe∑lw（3－7）或N≤ffwhe∑lw（3－7a）式中

∑lw=2(ab-10mm)或2(cd-10mm)。abcdNNNN圖3－14fb)對(duì)稱端焊縫abcdNNNN圖3－14c)對(duì)稱三圍焊縫NNabef設(shè)N=N+N

N——端焊縫（ab或cd）承擔(dān)的軸力

N——側(cè)焊縫（ae、bf或ec、fd）承擔(dān)的軸力圖3－14gNNNNabcdefc)對(duì)稱三圍焊縫NNabef設(shè)

對(duì)端焊縫，有公式（3－3a）或（3－3b），則N=f1

ffwhe∑lw1

受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用時(shí)，f1=1.22；受直接動(dòng)荷載作用時(shí)，f1

=1.0?！苐w1——上下兩面ab（或cd）的計(jì)算長(zhǎng)度之和。

另一方面，有N=N+N

所以N=ffwhe（f1

∑lw1+f2

∑lw2

）（3－8）

對(duì)側(cè)焊縫，把公式（3－2a）寫成：

N=f2

ffwhe∑lw2∑lw2——上下兩面ae、bf或ec、fd的計(jì)算長(zhǎng)度之和，

f2取1.0。對(duì)端焊縫，有公式（3－3a）或（3－3b）d)不對(duì)稱側(cè)焊縫NNe2e1N1N2b圖3－14h

N1、N2與總軸力N之間關(guān)系

N分配至N1、N2

k1—角鋼肢背焊縫軸力分配系數(shù)