3-1-鋼結構的連接資料

鋼結構的連接第三章(上)第三章鋼構造的連接(SteelConnection)§3-1鋼構造的連接(Introductionofsteelconnections)§3-2對接焊縫的構造和計算(Constructionaldetailsandcalculationofbuttweld)§3-3角焊縫的構造和計算(Constructionaldetailsandcalculationoffilletweld〕§3-4焊接剩余應力和焊接變形(weldingresidualstressanddeformation)§3-5一般螺栓的構造和計算(Condtructiondetailsandcalclationofplainbolts)§3-6高強度螺栓連接的構造和計算(Condtructiondetailsandcalclationofhighstrengthboltconnection)§3-7輕鋼構造緊固件連接的構造和計算(fastenerconnectionsoflightweightsteelconstrction)學習要點1.了解鋼構造連接的種類及各自的特點(typesandcharacteristicsofsteelstructureconnections)；2.了解焊接連接的工作性能，把握焊接連接的計算方法及構造要求；(mechanicalbehaviors,calculatingmethodsandconstructionalrequirementsofboltedconnections)3.了解焊接應力和焊接變形產生的緣由及其對構造工作的影響；(initiationofweldingstressanddeformation,theinfluenceonmechanicalbehaviorsofsteelstructures)4.了解螺栓連接的工作性能，把握螺栓連接的計算和構造要求。(mechanicalbehaviors,calculatingmethodsandconstructionalrequirementsofboltedconnections)§3.1鋼構造的連接(steelconnections)鋼構造(steelstructure)—由鋼板(steelplate)或各類型鋼(steelsection)通過必要的連接(connection)組成構件〔如梁(beam)、柱(column)、桁架(truss)等〕，再通過確定的安裝連接(installationanderection)而形成的整體構造物。連接的重要性(theimportanceofconnection)：是鋼構造的細部(detail)，易引起應力集中(stressconcentration)或局部應力(localstress)；對節(jié)點連接(connection)的細部構造(constructuraldetails)生疏相對粗糙；構造設計不恰當，易引起事故。連接恰如人體的關節(jié)(knuckle)。鋼構造連接的分類(classification)：按制作與加工的地點分(loaction,manufacturedandmachined)：工廠連接和工地連接(infactoryandonsite)；按承受的材料技術分：銷釘(pinbolt)、鉚釘(rivett)、螺栓(bolt)、焊接(weld)及緊固件連接(fastener)。鋼構造連接的設計原則(principlesofdesign)：安全牢靠(safeandreliability)、傳力明確(clearloadtranferpath)、構造簡潔(simpleconstructionaldetails)、制作便利(convenienttobemanufactured)和節(jié)省鋼材(steelsaving)。3.1.1焊縫連接(weldedconnection)優(yōu)點(Advantages)1.焊縫連接的特點(characteristics)構造簡潔，連接便利；用料經濟，不減弱截面；加工便利，可實現(xiàn)自動化操作；密閉性好，連接剛度大。缺點(Disadvantages〕“熱影響區(qū)”材質〔金相組織〕變脆；焊接應力和焊接變形降低承載力；對裂紋敏感，局部裂紋易擴展到整體，尤其動載和冷脆；易存在各種缺陷。2.常用的焊縫方法(weldingmethod)〔1〕手工電弧焊(elatric-arcwelding)A、焊條(electrode)的選擇：焊條應與焊件(weldment)鋼材相適應。原理：利用電弧(electricarc)產生熱量熔化焊條和母材(mother

metal)形成焊縫。

焊機導線熔池焊條焊鉗保護氣體焊件電弧Q390、Q420鋼選擇E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼選擇E50型焊條(E5000--5048)B、焊條的表示方法：E—焊條(Electrode)第1、2位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強度〔kgf/mm2)(minimumtensilestrength)第3、4適用焊接位置、電流(electriccurrent)及藥皮(coating)的類型。不同鋼種(steelgrade)的鋼材焊接，宜承受與低強度鋼材(lowstrengthsteel)相適應的焊條。缺點：質量波動大(greatfluctuationofquality)

，要求焊工(welder)等級高，勞動強度大，效率低(labouriousandinefficient)。優(yōu)點：便利(convenient)，特殊在高空(connectedhighabovethegroud)和野外作業(yè)，小型焊接(minitypeweld)；Q235鋼選擇E43型焊條(electrode)〔E4300--E4328)C、優(yōu)、缺點(2)埋弧焊〔自動或半自動〕(automaticandsemiautomatichiddenarcwelding)、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊絲轉盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件埋弧自動焊A、焊絲(weldingwire)的選擇應與焊件(mothersteel)等強度。B、優(yōu)、缺點：優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊接質量好。缺點：設備投資大，施工位置受限等。送絲器機器(3)氣體疼惜焊(gasshieldedwelding)優(yōu)、缺點：優(yōu)點(merits)：焊接速度快，焊接質量好(Fastweldedconnectionandhighqualifywelding)。缺點(demerit)：施工條件受限制等(restrictedoperationcondition)。(4)電阻焊(eletricresistancewelding)點焊設備(spotweldingequipments)3.焊接連接形式和焊縫形式(typesofweldedjointsandweldedseam)〔1〕焊接連接形式(theformatofweldedjoint)對接(buttedjoint)搭接(lapjoint)T形連接(Teejoint)角部連接(conerjoint)〔2〕焊縫形式(weldedseamtypes)常用受力焊縫(stressedweld)：①對接焊縫(buttweld)正對接焊縫②角焊縫(filletweld)T型對接焊縫斜對接焊縫正面角焊縫(frontfilletweld)側面角焊縫(sidefilletweld)塞焊縫和槽焊縫(slot)、點焊縫(plug)和封底焊縫(sealingweld)〔不是主要的傳力連接，作為幫助連接焊縫〕其他次要焊縫(constructionalweld)：焊縫沿長度方向的布置：連續(xù)角焊縫(continuousfilletweld)，連續(xù)角焊縫〔用于受力很小的次要構件〕焊縫施焊位置(weldingposition)平焊(downhandwelding)、橫焊(horizontalwelding)、立焊(verticalwelding)和仰焊(overhandwelding)〔焊條運行與焊縫的相對位置〕4.焊縫缺陷(defects)及焊縫質量檢查(qualityinspection)〔1〕焊縫缺陷(defects)〔2〕焊縫質量檢驗(qualityinspection)外觀檢查(observationalcheck)：檢查外觀缺陷和幾何尺寸(macroscopicirregularityandgeometricaldimension)；內部無損檢驗(non-destructive)：檢驗內部缺陷(internaldefect)。內部檢驗主要承受超聲波(ultrasonicwave)，有時還用磁粉檢驗(magneticpowdertest)熒光檢驗(fluoroscopicinspection)等幫助檢驗方法。還可以承受X射線或γ射線透照或拍片。《鋼構造工程施工及驗收標準》規(guī)定：

焊縫按其檢驗方法和質量要求(qualityrequirements)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(appearancetest)且符合三級質量標準；一、二級焊縫除外觀檢查外，尚要求確定數(shù)量的超聲波檢驗并符合相應級別的質量標準(qualitystandard)?！朵摌嬙煸O計標準》〔GB50017--2023〕中，對焊縫質量等級的選用有如下規(guī)定：①需要進展疲乏(fatigue)計算的構件中，垂直于(vertical)作用力方向的橫向對接焊縫受拉時應為一級，受壓時應為二級。〔3〕焊縫質量等級(qualitygradesofwelding)的規(guī)定②在不需要進展疲乏計算的構件中，凡要求與母材(basematerial)等強的受拉對接焊縫(buttweld)應不低于二級；受壓時宜為二級。

③重級工作制(heavy-duty)和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級工作制吊車梁(middle-dutycranebeam)的腹板(webplate)與上翼緣板(topflangeplate)之間以及吊車桁架(cranetruss)上弦桿(upcordmember)與節(jié)點板(gussetplate)之間的Ｔ形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，不應低于二級。④角焊縫(filletweld)質量等級一般為三級，直接承受動力荷載(dynamicload)且需要驗算疲乏(fatigue)和起重量Ｑ＞５０ｔ的中級工作制吊車梁(middle-dutycranebeam)的角焊縫的外觀質量應符合二級。2.螺栓連接(boltingconnection)優(yōu)點(merit)：連接剛度(stiffness)大，傳力牢靠(loadtranferreliable)；分為：一般螺栓連接(plainboltedconnection)高強度螺栓連接(highstrengthboltedconnecion)1.鉚釘連接(rivetconnection)N缺點(disadvantage)：對施工技術要求很高，勞動強度大，施工條件差，施工速度慢。3.1.2鉚釘和螺栓連接(rivetconnectionandboltedconnection)1.一般螺栓(plainbolt)C級---粗制螺栓(roughbolt)，性能等級為4.6或4.8級；4表示fu≥400N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅱ類孔，孔徑(aperture)(do)-栓桿直徑(diameter)(d)＝1～3mm。A、B級---精制螺栓(burnishedbolt)，性能等級為5.6或8.8級;5或8表示fu≥500或800N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅰ類孔，孔徑(aperture)(do)-栓桿直徑(diameter)(d)＝0.3～0.5mm。按其加工的精細程度和強度分為:A、B、C三個級別。2.高強度螺栓(highstrengthbolt)由45號、40B和20MnTiB鋼加工而成，并經過熱處理(heattreating)45號－8.8級；40B和20MnTiB－10.9級（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓hexagonalheadtapbolttorsionshearbolt作用(function):說明焊縫型式、尺寸和幫助要求(typesofweldweldconfiguration,dimension,auxiliaryrequirement)表示方法(notations):由圖形符號、幫助符號和引出線(outgoingline)等局部組成3.1.4焊縫代號(weldingsymbols)1、對接焊縫的坡口形式(grooveformat):3.2.1對接焊縫的構造(configurationofbuttweld)§3.2對接焊縫的構造與計算(configurationandcalculationofbuttweld)對接焊縫的焊件常做坡口(groove)，坡口形式與板厚和施工條件有關(platethicknessandconstructioncondition)。t--焊件厚度(weldedplatethickness)(1)當:t≤6mm(手工焊(manualwelding),t≤10mm(埋弧焊(hiddenarcwelding))時可不做坡口(groove),承受直邊縫;(2)t=7~20mm時，宜承受單邊V形和雙邊V形坡口;(3)t>20mm時，宜承受U形、K形、X形坡口。C=0.5~2mm（a）C=2~3mm（b）αC=2~3mm（C）αp（d）C=3~4mmpC=3~4mmp（e）C=3~4mmp（f）留意：V形、U形坡口焊縫單面施焊，但反面需進展補焊(repairwelding)。2、當板件厚度(thickness)或寬度(width)在一側相差大于4mm時，應做坡度不大于1:2.5(靜載(staticload))或1:4(動載(dynamicload))的斜角(obliqueangle)，以平緩過度，減小應力集中(stressconcentration)。≤1:2.5≤1:2.53、對接焊縫(buttweld)的起、滅弧點易消逝缺陷(deffect)，故一般用引弧板(endtab)引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時，每條焊縫的計算長度(calculatedlength)等于實際長度(physicallength)減去2t1，t1—較薄焊件厚度；對接焊縫可視作焊件(weldment)的一局部，故其計算方法(calculationmethod)與構件強度(memberstrength)計算一樣;《標準》規(guī)定：對于靜載(staticload)作用下的一級和二級對接焊縫其強度可視為與母材(basematerial)一樣，不與計算。三級焊縫需進展計算；3.2.2對接焊縫的計算(calculationofbuttweld)1、軸心力(axialload)作用下的對接焊縫計算式中：

N—軸心拉力或壓力(axialtensionorcompression)；t—板件較小厚度(thickerplate)；T形連接中為腹板厚度(webplate)；

ftw、fcw—對接焊縫的抗拉和抗壓強度設計值(tensileandcompressivedesigned

strength)。NNlwtA當不滿足上式時，可承受斜對接焊縫連接如圖B。另:當tanθ≤1.5時,不用驗算!P64例題3.1NNtBθNsinθNcosθlw2、M、V聯(lián)合作用下(undercombinedmomentandshearforce)的對接焊縫(buttwelding)計算lwtAMVστ因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應力圖(stressdiagram)為：故其強度計算公式為：式中：Ww—焊縫截面模量(sectionmodulusofweldedsection)；Sw--焊縫截面面積矩(areamomentofweldedsection)；

Iw--焊縫截面慣性矩(momentofinertia)?！?〕板件間對接連接〔2〕工字形截面梁對接連接計算(I-beam)MVσmaxτσ1τ1τmax對于翼緣(flangeplate)與腹板(webplate)交接點焊縫〔1點〕，其折算應力(reducedstress)尚應滿足下式要求：1.1—考慮最大折算應力(maximumreducedstress)只在局部(local)消逝的強度增大系數(shù)。1焊縫截面3、N、M、V聯(lián)合作用下的對接焊縫計算hehfhf凸面普通式convexfilletweldhehf1.5hf凸面平坡式1.角焊縫的形式和強度(formationandstrength)3.3.1角焊縫的構造(filletweld’smacrostructure)§3.3角焊縫的構造與計算(configurationandcalculationoffilletweld)按截面形式分：直角角焊縫、斜角角焊縫〔1〕直角角焊縫hehfhf凹面式concaveweld〔2〕斜角角焊縫(obliquefilletweld)對于α>135o或α<60o斜角角焊縫,除鋼管構造(tubularstructure)外,不宜用作受力焊縫。〔1〕側面角焊縫〔側焊縫〕(sidefilletweld,filletweldinparallelshear)直角角焊縫的受力分析(stressanalysis)試驗說明側面角焊縫(sidefilletweld)主要承受剪力(shearingforce)，強度相對較低(lowerstrength)，塑性性能(betterplasticity)較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折，故剪應力沿焊縫長度分布不均勻(non-uniformdistribution)，兩端大中間小，lw/hf越大剪應力(shearingstress)分布越不均勻。剪應力τfA.應力分析(stressanalysis)NlwNB.破壞形式(failuemode)〔2〕正面角焊縫(frontalfiletweld,filletweldinnormalshear)A.

應力分析(stressanalysis)正面角焊縫(frontalfilletweld)受力簡潔，應力集中嚴峻(severestressconcentration)，塑性較差(poorplasticity)，但強度(higerstrength)較高，與側面角焊縫(sidefilletweld)相比可高出35%--55%以上。B.正面角焊縫的破壞形式

(frontalfilletweld’sfailuremodes)〔3〕斜焊縫(obliquefilletweld)斜焊縫(obliquefillet)的受力性能介于側面角焊縫(sidefilletweld)和正面角焊縫(frontalfilletweld)之間。2.角焊縫的構造要求(constitutionrequirements)〔1〕最大焊腳尺寸hf,max(maximumleglength)為了避開焊縫處局部過熱(localoverheating)〔燒穿或“過燒”〕，減小焊件的焊接剩余應力和剩余變形(weldingresidualstressanddeformation)，hf,max應滿足以下要求:hf,max≤1.2t1〔鋼管構造除外(excepttubularstructure)式中:t1---較薄焊件厚度。tt1hf對于板件邊緣的角焊縫,尚應滿足以下要求：當t≤6mm時，hf,max≤t；當t>6mm時，hf,max≤t-(1~2)mm；hft1t〔2〕最小焊腳尺寸hf,min(mimimumleglength)為了避開在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產生淬硬組織(quenchedstructure)，焊縫變脆，冷卻過快導致產生裂紋(crack)，hf,min應滿足以下要求:式中:t2----較厚焊件厚度

另:對于埋弧自動焊(unionmeltwelding)hf,min可減去1mm;

對于T型連接單面角焊縫hf,min應加上1mm;

當t2≤4mm時,hf,min=t2〔3〕側面角焊縫(sidefilletweld)的最大計算長度(maximumeffectivelength)側面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長度越長，應力集中系數(shù)(stressconcentration)越大。假設焊縫長度不是太大，焊縫兩端到達屈服強度(yieldstrength)后，連續(xù)加載，應力會漸趨均勻；當焊縫長度到達確定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：注：1、當實際長度(physicallength)大于以上值時，計算時不與考慮；2、當內力沿側焊縫全長分布時，不受上式限制?！?〕側面角焊縫的最小計算長度

(minimumeffectivelengthofsidefilletweld)對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴峻且起落弧坑相距太近，以及可能產生缺陷，使焊縫不行靠；搭接連接的側面角焊縫，長度過小，應力集中(stressconcentration)嚴峻。故為了使焊縫具有確定的承載力(bearingcapacity)，標準規(guī)定：〔5〕搭接連接的構造要求(constitutionrequirementoflappedjoint)當板件端部僅承受兩條側面角焊縫連接時：A、為了避開應力傳遞(stresstransfer)的過分彎折而使構件中應力不均，標準規(guī)定：B、為了避開焊縫橫向收縮(transversalshrinkage)時引起板件的拱曲(hogging)太大，標準規(guī)定：t1t2bD.在搭接連接中，只有正面角焊縫，搭接長度(overlappinglength)不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。C.當角焊縫的端部位于構件轉角處時，應作2hf的繞角焊，且轉角處必需連續(xù)施焊。三面圍焊，全部轉角處必需連續(xù)施焊。b2hft1t23.3.2直角角焊縫的根本計算公式

(basiccalculationformulaeofright-anglefilletweld)試驗說明，直角角焊縫的破壞(failure)常發(fā)生在喉部(throat)，故通常將45o截面(即有效截面(effectivesection))作為計算截面(effectivesection)，作用在該截面上的應力如以以下圖所示：s┻t┻t

∥helwhfhehh1h2deh---焊縫厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根1.受力性能2.計算假定(assumptionsofcalculation)：〔1〕假定一：承受沿45o截面方向的焊縫截面作為計算截面(effectivesection)，即把該面作為破壞面(failuresection)；〔2〕假定二：角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值(tensile,compressionandsheardesignstrength)，取一樣的角焊縫強度設計值ffw(designstrengthoffilletweld)；〔3〕假定三：在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力作用下，假定沿焊縫長度的應力分布(uniformstressdistribution)是均勻的。由假設一，進展了大量的有效截面(effectivesection)上不同應力狀態(tài)爭論，有試驗結果，國家標準化組織推舉承受如下角焊縫強度計算公式：

┻┻∥由于《標準》給定的角焊縫強度設計值，是依據(jù)抗剪條件確定的故上式又可表達為：式中：--焊縫金屬的抗拉強度┻┻∥s┻t┻t∥helw3.根本計算公式(basiccalculationformulae)：┻┻∥簡化4.直角角焊縫(right-anglefilletweld)的強度計算公式：NNyNx┻┻∥sfs┻t┻t∥=t

fhelw45O45Ohf將、式，代入式得：式即為，標準給定的角焊縫強度計算通用公式bf—正面角焊縫強度增大系數(shù)(frontalfilletweld)；靜載(staticalload)時取1.22，動載(dynamicload)時取1.0。對于正面角焊縫(frontalfilletweld)，τf=0，由式得：對于側面角焊縫(sidefiletweld)，σf=0，由式得：以上各式中：

he=0.7hf；

lw—角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去2hf。1.承受軸心力(underaxialforce)作用時角焊縫連接的計算(1)用蓋板(coverplate)的對接連接(buttedjoint)A僅承受側面角焊縫連接：B承受三面圍焊連接：NNlwlw’3.3.3角焊縫的計算(calculationoffilletweld)：鋼板Q235，焊條E43型〔與例題3.2類似〕要求：設計角焊縫，搭接鋼板尺寸解：軸心靜力荷載構造要求：??？？

〔原則：取小的，過大冷卻收縮變形大，可能要焊兩道〕宜小不宜大蓋板長度①只用側縫：NNlwlw’－300×2020151030蓋板寬度b：強度條件和構造要求強度要求：→構造要求：選定蓋板②只用端縫：構造要求，取NNlwlw’－300×20③三面圍焊先假定板寬b,再確定，取思路：構造要求，取NNlwlw’－20×300N1N3N1(2)承受斜向軸心力(inclinedforce)的角焊縫〔T形角焊縫連接〕NxNyNθN代入式驗算焊縫強度，即:：某鋼板厚度14mm，翼緣板厚20mm，N＝585kN，Q235鋼，手工焊，E43焊條。求：角焊縫焊角尺寸？思路：先確定一個滿足構造要求的l，再進展強度驗算計算〔依據(jù)強度要求〕，再看構造將內力分解為,N內力分解→計算→構造校核

？目標，要同時滿足：①構造要求；②強度代入：

，取10mm

，可。

A.承受三面圍焊由力及力矩平衡(forcebalanceandmomentbalance)得:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2(3)承受軸力的角鋼端部連接(endconnectionofangle)P69表對于校核問題:對于設計問題:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2B.僅承受側面角焊縫連接由力及力矩平衡得:(forceandmomentequilibrium)故:Ne1e2bN1N2xxlw1lw2余下的問題同狀況‘A’，即:對于校核問題:對于設計問題:Ne1e2bN1N2xxlw1lw2C.承受L形圍焊代入下式，得:對于設計問題:Ne1e2bN1xxN3lw1[例題3-3]試確定圖所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長度。角鋼2∟125×10，與厚度為8mm的節(jié)點板連接，其搭接長度為300mm，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型。圖

例題3-3圖

[解]角焊縫強度設計值K1=0.70，K2=0.30。正面角焊縫的長度等于相連角鋼肢的寬度，即lw3=b=125mm，則正面角焊縫所能隨的力內N3為：肢背角焊縫所能承受的內力N1為：。由表知焊縫內力安排系數(shù)為由式〔〕知則由式〔〕計算肢尖焊縫承受的內力N2為：由此可算出肢尖焊縫所要求的實際長度為：，取90mm。

由計算知該連接的承載力N≈943kN，肢尖焊縫長度應為90mm。2.簡潔受力(undercomplexstressstate)時角焊縫連接計算NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet(1)N、M、V聯(lián)合作用時角焊縫的計算(2)V、M聯(lián)合作用時角焊縫的計算h1σfAσfBτf對于A點：式中：Iw—全部焊縫有效截面(effectivesection)對中和軸的慣性矩(momentofinertia)；

h1—兩翼緣焊縫(flangeplateweld)最外側間的距離。xxhh2BB’Ah1MeFVM對于B點：強度驗算公式：式中：h2、lw,2—腹板焊縫的計算長度(calaulatedlengthofwebplateweld)；

he,2—腹板焊縫截面有效高度(effectivesectionheightofwebweld)。h1σf1σf2τfxxhh2BB’Ah1MVM[例題3-4]試驗算圖所示牛腿與鋼柱連接角焊縫的強度。鋼材為Q235，焊條為E43型，手工焊。荷載設計值N=365kN，偏心矩e=350mm，焊腳尺寸hf1=8mm，hf2=6mm。圖〔b〕為焊縫有效截面。假定:A.被連接件確定剛性(absoluterigid)，焊縫為彈性，即：T作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉的趨勢；B.T作用下焊縫群上任意點的應力方向垂直于該點與焊縫形心的連線，且大小與r成正比(proportionaltor)；C.在V作用下，焊縫群上的應力均勻分布(uniformdistributionofstress)于全截面。將F向焊縫群形心(centreoffigure)簡化得:V=FT=F(e1+e2)Fe1e2x0l1l2xxyyAA’0TVr故：該連接的設計把握點為A點和A’點(3)三面圍焊承受V、T聯(lián)合作用時角焊縫的計算(undercombinedshearforceandtorsion)xxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyheT作用下A點應力:將其沿x軸和y軸分解:e2x0l1l2xxyyAA’0TVr剪力V作用下,A點應力:A點垂直于焊縫長度方向的應力為:A點平行于焊縫長度方向的應力為:強度驗算公式：以上計算方法也可承受近似計算，自學。τVxxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyhe[例題3-5]

圖中鋼板高度h=400mm，搭接長度l=a+=400mm，鋼板厚t=12mm，荷載設計值F=200kN，荷載至柱邊距離e1=540mm，鋼材為Q235B級鋼，手工焊，焊條E43型，試確定焊腳尺寸，并驗算該焊縫強度。

3.3.4斜角角焊縫和局部焊透的對接焊縫的計算(calculationofobliquefilletweldandpartialpenetrationbuttweld)自學§3.4焊接應力和焊接變形(weldingstressanddeformations)3.4.1焊接剩余應力和變形的成因(initiationofweldingresidualstressanddeformations)焊接剩余應力(weldingresidualstress)—焊接過程是一個對焊件(weldment)局部加熱和冷卻(localizedheatingandcooling)的過程，不均勻的溫度場產生不均勻的變形(uniformtemperaturefieldcausesuniformdeformations)，從而產生各種應力(stress)，稱為焊接剩余應力。焊接剩余應力的分類(types)A、縱向焊接剩余應力—沿焊縫長度方向;B、橫向焊接剩余應力—垂直于焊縫長度方向;C、沿厚度方向的焊接剩余應力。1.焊接剩余應力的成因(initiationofweldingresidualstress)〔1〕縱向焊接剩余應力(longitudinalweldingresidualstress)焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻(uniformlyheatingandcooling)過程,焊件上產生不均勻的溫度場(uniformtemperaturefield)，焊縫處可達1600oC,而鄰近區(qū)域溫度驟降。高溫鋼材膨脹大,但受到兩側溫度低、膨脹小的鋼材限制,產生熱態(tài)塑性壓縮,焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮,但受到兩側鋼材的限制而產生拉應力(tensilestress)。對于低碳鋼(lowcarbonsteel)和低合金鋼(lowalloysteel)，該拉應力可以使鋼材到達屈服強度(fieldstrength)。焊接剩余應力是無荷載的內應力(internaltress)，故在焊件內自相平衡(self-equilbrating),這必定在焊縫稍遠區(qū)產生壓應力(compressivestress)。+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm-----++〔2〕橫向焊接剩余應力(transversalweldingresidualstress)產生的緣由(initiation):①焊縫的縱向收縮(longitudinalshrinkage)，使焊件(weldment)有反向彎曲變形(bending)的趨勢，導致兩焊件在焊縫處中部受拉(tensile)，兩端受壓(incompression)；②焊接時已凝固的先焊焊縫，阻擋后焊焊縫的橫向膨脹，產生橫向塑性壓縮變形(transversalplasticcompressivedeformation)。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產生拉應力，而先焊焊縫產生壓應力，因應力自相平衡(self-equilbrating)，更遠處焊縫則產生拉應力；應力分布與施焊方向有關。以上兩種應力的組合即為，橫向焊接剩余應力(transversalweldingresidualstress)。(a)焊縫縱向收縮時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮時的橫向應力xy-+-+(d)焊縫橫向殘余應力yx不同施焊方向下,焊縫橫向收縮(transverseshrinkage)時產生的橫向殘余應力(transverseresidualstress):-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時的橫向應力xy〔3〕沿厚度方向的焊接剩余應力(weldingresidualstress)在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻擋后焊焊