第4章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接--New

1、本科教學(xué)本科教學(xué) 第 4 章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)-原理與設(shè)計(jì)中南大學(xué)中南大學(xué) 土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇歐陽(yáng)震宇第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇第第4 4章章 焊縫連接焊縫連接Chapter 4 Welt Connections 焊縫連接焊縫連接2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇主要內(nèi)容主要內(nèi)容 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 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 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 焊接殘余應(yīng)力和焊接變形焊接殘余應(yīng)力和焊接變形 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓

2、的構(gòu)造和計(jì)算 高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇4.1 .1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接連接的方式連接的方式焊縫連接焊縫連接、鉚釘連接和、鉚釘連接和螺栓連接稱(chēng)為鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓連接稱(chēng)為鋼結(jié)構(gòu)連接連接的原則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 圖圖 4.1.1 4.1.1 連接的方式連接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接焊接連接焊接連接2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接

3、中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇缺點(diǎn)缺點(diǎn) Chapter 3 Connections* * 構(gòu)造簡(jiǎn)單構(gòu)造簡(jiǎn)單 任何形式的構(gòu)件都可直接相連；任何形式的構(gòu)件都可直接相連；* * 用料經(jīng)濟(jì)用料經(jīng)濟(jì) 不削弱截面；不削弱截面；* * 制作加工方便制作加工方便 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；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，整體性好連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好。 * * 材質(zhì)易變脆；材質(zhì)易變脆；* * 產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷產(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)度降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強(qiáng)度* * 對(duì)裂紋十分敏感對(duì)裂紋十分敏感* * 低溫冷脆問(wèn)題較為突出。

4、低溫冷脆問(wèn)題較為突出。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)4.1.1 4.1.1 焊縫連接焊縫連接1. 1. 焊縫連接的特點(diǎn)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?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2. 2. 鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法電阻焊電阻焊電弧焊電弧焊1 1）手工電弧焊）手工電弧焊2 2）自動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊）自動(dòng)半自動(dòng)埋弧焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊（1 1）手工電弧焊）手工電弧焊原理：原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有焊藥的焊條及母材形成焊縫。焊藥的焊條及母材形成焊縫。

5、焊機(jī)焊機(jī)導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護(hù)氣體保護(hù)氣體焊件焊件電弧電弧優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：方便，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，應(yīng)用最廣泛。應(yīng)用最廣泛。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)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。高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。 2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇A(yù) A、焊條的選擇：、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊

6、條型焊條(E5500-E5518)(E5500-E5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條 (E5001-E5048)(E5001-E5048)Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E E焊條焊條(Electrode)(Electrode)第第1 1、2 2位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度（位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mmkgf/mm2 2) )第第3 3、4 4表示適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。表示適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。不同鋼種的鋼材焊接，宜

7、采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。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。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（2 2）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）l 光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊件、焊劑熔化形成焊縫。件、焊劑熔化形成焊縫。l 焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔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。絕空氣接觸，供給必要的合金元素。、焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)

8、度低，焊縫質(zhì)量好，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊縫質(zhì)量好，無(wú)弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限。設(shè)備投資大，施工位置受限。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（3 3）氣體保護(hù)焊）氣體保護(hù)焊 利用焊槍噴出的利用焊槍噴出的COCO2 2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方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?chē)纬杀Ｗo(hù)層，以防止有害氣體法。直接依靠保護(hù)氣體在電弧周?chē)纬杀Ｗo(hù)層，以防止有害氣體的侵入。的侵入。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有熔渣，焊接速?zèng)]有熔渣，焊接速度快，焊接質(zhì)量好。度快，焊接質(zhì)量好。2022

9、-3-7缺點(diǎn)缺點(diǎn)：施工條件受限制，不：施工條件受限制，不適用于在風(fēng)較大的地方施焊適用于在風(fēng)較大的地方施焊。第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（4 4）電阻焊）電阻焊 利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)溶化金屬，利用電流通過(guò)焊件接觸點(diǎn)表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)溶化金屬，再通過(guò)壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于再通過(guò)壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于1212的焊接。的焊接。 2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇3. 3. 焊接接頭及焊縫形式焊接接頭及焊縫形式（1 1）焊接接頭焊接接頭

10、：分為：分為對(duì)接、搭接、對(duì)接、搭接、T T形連接形連接和和角部連接角部連接。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（2 2）焊縫形式焊縫形式：分為：分為對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫和和角焊縫角焊縫。 對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：按受力與焊縫方向分： 1）直對(duì)接焊縫）直對(duì)接焊縫 2）斜對(duì)接焊縫）斜對(duì)接焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分：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。）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。）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。202

11、2-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置 1 1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。 2 2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。）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或或10hf2022-3-7Notation：flange and web第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇平焊、立焊、橫焊和仰焊。平焊、立焊、橫焊和仰焊。施焊方式施焊方式

12、圖圖3.1.6 3.1.6 施焊方式施焊方式平焊平焊立焊立焊a)焊條焊條d)仰焊仰焊b)c)橫焊橫焊質(zhì)量好質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量一般質(zhì)量差質(zhì)量差2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇4. 4. 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級(jí)焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級(jí)（1 1）焊縫缺陷）焊縫缺陷 焊縫缺陷指焊接過(guò)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)焊縫缺陷指焊接過(guò)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(jiàn)的缺陷有部的缺陷。常見(jiàn)的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透未熔合、未焊透等

13、；以及等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。等。 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2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（2 2）焊縫質(zhì)量等級(jí)）焊縫質(zhì)量等級(jí)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001GB50205-2001規(guī)定焊縫按規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)一級(jí)、二級(jí)和和三級(jí)三級(jí)。u 三級(jí)焊縫三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀(guān)檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只要求對(duì)全部焊縫作外觀(guān)檢查且符合

14、三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，適用于一般連接。適用于一般連接。 外觀(guān)檢查（肉眼）外觀(guān)檢查（肉眼）尺寸偏差、表面缺陷；尺寸偏差、表面缺陷；無(wú)損檢驗(yàn)（儀器）無(wú)損檢驗(yàn)（儀器）檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、X X射線(xiàn)探傷、射線(xiàn)探傷、滲透探傷）。滲透探傷）。u 二級(jí)焊縫二級(jí)焊縫：外觀(guān)檢查：外觀(guān)檢查+ +無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷）合格，用于受無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷）合格，用于受較大拉應(yīng)力的重要連接。較大拉應(yīng)力的重要連接。u 一級(jí)焊縫一級(jí)焊縫：外觀(guān)檢查外觀(guān)檢查+ +無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷、無(wú)損檢驗(yàn)（超聲波探傷、X X射線(xiàn)探傷射線(xiàn)探傷）合）合格，用于抗動(dòng)力、需要驗(yàn)算疲勞的重要連接。格，用于抗動(dòng)力、需要驗(yàn)算疲勞的

15、重要連接。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（3 3）焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用）焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：級(jí)的選用有如下規(guī)定： 1 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)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)。為二級(jí)。 2 2） 在不需要進(jìn)

16、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)?？p應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 3 3） 重級(jí)工作制和起重量重級(jí)工作制和起重量50t50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。 4 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

17、勞和起重量和起重量Q Q50t50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀(guān)質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀(guān)質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇5. 5. 焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法焊縫符號(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(xiàn)等部分組成焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線(xiàn)等部分組成焊縫符號(hào)表示法焊縫符號(hào)表示法（GB/T324-1988GB/T324-1988）建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105-2001GB/T50105-2001）2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)

18、構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇1. 1. 對(duì)接焊縫的對(duì)接焊縫的坡口形式坡口形式4.2 4.2 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4.2.1 4.2.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造對(duì)接焊縫的構(gòu)造t20mm0.52mm34mmt20mm34mmt20mm34mm)直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫U形縫X形縫K形縫2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇b=0.52mm（直邊縫）（直邊縫）b=23mm（單邊（單邊V）b=23mm（V型）型）p p（U型）型）b=34mmp pb=34mmp p（K型）型）b=34mmp p（X型）型）2022

19、-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇3.3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理2.2.對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中，利于承用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載。受動(dòng)力荷載。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需剖口，焊件長(zhǎng)度要求精確。需剖口，焊件長(zhǎng)度要求精確。 墊板墊板墊板墊板墊板墊板1 1）為防止熔化金屬流）為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口淌必要時(shí)可在坡口下加墊板。下加墊板。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2 2）在焊縫的起滅弧處

20、，常會(huì)出現(xiàn)弧）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。板和引出板，焊后將它們割除。引弧板引弧板 一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)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)度減小但焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)度減小2t2t或或2h2hf f。2022-3-73 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）在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm4mm以上時(shí)，應(yīng)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1:2.51:2.

21、5的斜角，的斜角，以使截面過(guò)渡和緩，減小應(yīng)力集中。以使截面過(guò)渡和緩，減小應(yīng)力集中。a) 改變厚度改變厚度b) 改變寬度改變寬度1:2.51:2.5第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇4. 4. 對(duì)接焊縫的強(qiáng)度對(duì)接焊縫的強(qiáng)度 1 1）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。）受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等。 2 2）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其）三級(jí)質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗抗拉強(qiáng)度拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的為母材強(qiáng)度的85%85%。 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）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。強(qiáng)度相

22、等。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇4.2.2 4.2.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫的計(jì)算1. 1. 軸心受力的對(duì)接焊縫軸心受力的對(duì)接焊縫wcwtwfftlN或（4.2.1）N軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值lw焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，無(wú)引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去無(wú)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；有引弧板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度。t連接件的較小厚度，連接件的較小厚度，對(duì)對(duì)T T形接頭為腹板的厚度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（對(duì)接焊縫的抗拉、抗

23、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（P382P382表表1.31.3）。）。 與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式與構(gòu)件母材強(qiáng)度計(jì)算方法相同，采用材料力學(xué)的計(jì)算公式 加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級(jí)對(duì)接焊縫不需計(jì)算。 三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無(wú)引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。三級(jí)焊縫受拉時(shí)，或無(wú)引弧板（引出板）時(shí)才驗(yàn)算。 NNlt要點(diǎn)要點(diǎn)2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇斜向受力的對(duì)接焊縫斜向受力的對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫斜向受力是指作用力通過(guò)焊縫重心，并與焊縫長(zhǎng)度方向呈對(duì)接焊縫斜向受力是指作

24、用力通過(guò)焊縫重心，并與焊縫長(zhǎng)度方向呈 夾角，其計(jì)算公式為：夾角，其計(jì)算公式為：lw斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)，斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。加引弧板時(shí)， lwb/sin ； 不加引弧板時(shí)，不加引弧板時(shí)，lwb/sin 2t。 fvw對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角 56.3，即，即tan 1.5時(shí)，可認(rèn)為對(duì)時(shí)，可認(rèn)為對(duì)接斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。接斜焊縫與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。bwcwtsinfftlNw或（4.2.2）wvwftlNcos（4.2.3）2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2.

25、 2. 承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫承受彎距和剪力聯(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(xiàn)形，其最大值應(yīng)分別滿(mǎn)足下列強(qiáng)度條件。布分別為三角形與拋物線(xiàn)形，其最大值應(yīng)分別滿(mǎn)足下列強(qiáng)度條件。 wVwwwmax23ftlVtIVS（4.2.5）wmaxt2w6wMMfWl t（4.2.4）M焊縫承受的彎矩；焊縫承受的彎矩；Ww焊縫截面模量。焊縫截面模量。V焊縫承受的剪力；焊縫承受的剪力；Iw焊縫計(jì)算截面慣性矩；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。焊

26、縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 對(duì)于工字形或?qū)τ诠ぷ中位騎 T形截面除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)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)力力外，還應(yīng)驗(yàn)算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力: :wt21211 . 13f（4.2.6）式中式中 : : 1 1、 1 1為腹板與翼緣交為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 注意，注意，系數(shù)系數(shù)1.11.1為考慮到最大為考慮到最大折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊

27、縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)。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。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。20w1hIMwww11tIVS2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇3. 3. 受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對(duì)接焊縫 軸力和彎矩作用下軸力和彎矩作用下對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪對(duì)接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力

28、，其力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：wtwwMNmaxfWMAN（4.2.4*）wvwwmaxmaxftISV（4.2.5*）wt21211 . 13fMN（4.2.6*）tIVSw11hhWM0wM1式中：式中：1 12 22022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 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：勻分布，其計(jì)算公式為：Aw牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。牛腿處腹板的焊縫計(jì)算面積。wVwfAV（4.2.5*） 對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長(zhǎng)度

29、是否減少，焊縫強(qiáng)對(duì)接焊縫的計(jì)算除考慮焊縫長(zhǎng)度是否減少，焊縫強(qiáng)度要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完度要否折減外，對(duì)接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。全相同。 2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇對(duì)接焊縫計(jì)算步驟對(duì)接焊縫計(jì)算步驟l確定荷載；確定荷載；l進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；進(jìn)行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；l計(jì)算截面幾何特征值；計(jì)算截面幾何特征值；l強(qiáng)度驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算。確定最不利位置；確定最不利位置；wVwwwftIVS maxtlNwN wteqf1 . 1322 wMWM wwwtIVS11 wcwtorffmax4.2 4

30、.2 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2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇max 驗(yàn)算如圖所示的鋼板對(duì)接焊縫的連接。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，鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，采用引弧板。引弧板。1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特征值計(jì)算4633mm1028981210002401032250wI【例題4.1】【解】2501016161000MV366maxmm106163. 5516102898yIWwwmax 1 1 13

31、61mm10032. 250816250wS361mm10282. 325010500wwSS2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2. 焊縫強(qiáng)度計(jì)算焊縫強(qiáng)度計(jì)算max 1 max 1 2wV2wtN/mm125,N/mm185ff查表，wWMmaxtIVSwwmax66106163. 5101008滿(mǎn)足。,N/mm185N/mm5 .17922wtf1010289810032. 210240663，滿(mǎn)足。2wv2N/mm125N/mm2 .27fhh0max1 wwwtISV 112N/mm9 .173103210005 .17910

32、10289810032. 210240663 2N/mm8 .1621213 eq222N/mm3 .1768 .1639 .173，滿(mǎn)足。2N/mm5 .2031851 . 11 . 1wtf2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱的對(duì)接焊縫連接。F=170kN，鋼材，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，不采用引弧板?！纠}4.2】961012190max bM aM F1601201220010ba2022-3-7第第4

33、 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇961012190max bM aM 2. 荷載計(jì)算荷載計(jì)算kN170 FVmkN2 .27160. 0170MF160ba1. 截面幾何特征值計(jì)算截面幾何特征值計(jì)算【解】46mm1005.1312 96 6 10 190 (95 12)68.9mm12 96 10 190cy 2mm190019010wA332296 12190 1019096 12 (68.96)190 10 (190 1268.9)12122wIxx0961219010yc2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土

34、木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇3. 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算w2w2w2tcv300N/mm ,350N/mm ,205N/mmfff622max627.2 1068.9143.6N/mm300N/mm13.05 10awatwMyfI6max627.2 10(190 1268.9)13.05 10bbwMyI22N/mm350N/mm4 .277wcf32w2maxv170 1089.5N/mm205N/mm1900wVfA，滿(mǎn)足。2222max3277.43 89.5beqM，滿(mǎn)足。22N/mm3303001 . 11 . 1N/mm8 .317wtf2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接

35、鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇1.1.角焊縫的形式和強(qiáng)度角焊縫的形式和強(qiáng)度4.3.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造4.3 4.3 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 角焊縫按截面形式（兩焊角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為腳邊的夾角）可分為直角角焊直角角焊縫縫和和斜角角焊縫。斜角角焊縫。（1 1）直角角焊縫）直角角焊縫通常做成表面微凸的通常做成表面微凸的等腰等腰直角直角三角形截面。三角形截面。2022-3-7角焊縫應(yīng)用最多的為直接角焊縫應(yīng)用最多的為直接角焊縫。其中，普通型的角焊縫。其中，普通型的等邊直接焊縫又占所有直等邊直接焊縫又占所有直接焊縫的絕大多數(shù)。接焊縫的絕大多數(shù)

36、。焊腳尺寸焊腳尺寸-hf圖圖4.3.1 直角角焊縫截面直角角焊縫截面第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（2 2）斜角角焊縫）斜角角焊縫兩焊邊的夾角兩焊邊的夾角 9090或或 90135135o o或或6012mm）或或190mm（t12mm）；）；a) a) 構(gòu)件端部?jī)H有兩邊側(cè)縫連接時(shí)：構(gòu)件端部?jī)H有兩邊側(cè)縫連接時(shí)：試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b / lw有關(guān)有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：b / lw 1；b兩側(cè)縫之間的距離；兩側(cè)縫之間的距離；

37、lw側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；t較薄焊件的厚度。較薄焊件的厚度。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 c)c)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線(xiàn)形直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線(xiàn)形或凹形，焊腳尺寸的比例：或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫正面角焊縫宜為宜為1:1.51:1.5，長(zhǎng)邊與內(nèi)，長(zhǎng)邊與內(nèi)力方向一致力方向一致 ；側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫可用直角焊縫為可用直角焊縫為1:1 1:1 。 b) b) 僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的件較

38、小厚度的5 5倍或倍或25mm25mm。 d) d) 當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)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)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過(guò)轉(zhuǎn)角加焊轉(zhuǎn)角加焊2 2h hf f。避開(kāi)起落弧發(fā)。避開(kāi)起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。b)2hfa)2hf2hf圖圖3.3.7 繞角焊縫繞角焊縫5 5t2525圖圖3.3.6 搭接連接搭接連接2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇破壞面常發(fā)生在破壞面常發(fā)生在45斜面上。斜面上。側(cè)焊縫側(cè)焊縫端焊縫端焊縫4.3.2 直角焊縫的基本計(jì)算公式直角焊縫的基本計(jì)算公式1.1.焊縫的破壞面焊縫的

39、破壞面計(jì)算截面計(jì)算截面均取焊縫均取焊縫45處有效截面（處有效截面（有效厚度有效厚度計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)度）焊縫有效高度焊縫有效高度he 0.7hf焊縫計(jì)算長(zhǎng)度焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=每條焊縫長(zhǎng)度每條焊縫長(zhǎng)度-2hfhfhehh1h2deh-h-焊縫厚度、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、d d焊趾、焊趾、e e焊根焊根hf-焊腳尺寸焊腳尺寸2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2.2.有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)圖圖3.3.9 角焊縫有效截面上的應(yīng)力角焊縫有效截面上的應(yīng)力國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）

40、推薦用式）推薦用式（.1）確定角焊縫的極限強(qiáng)度）確定角焊縫的極限強(qiáng)度) 1 . 3 . 3()(8 . 1wu222fd a dacche e 在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力：在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個(gè)應(yīng)力： 垂直于焊縫有效截面的垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力正應(yīng)力 垂直于焊縫長(zhǎng)度的垂直于焊縫長(zhǎng)度的剪應(yīng)力剪應(yīng)力 平行于焊縫長(zhǎng)度方向平行于焊縫長(zhǎng)度方向剪應(yīng)力剪應(yīng)力 上式中上式中1.81.8系數(shù)針對(duì)系數(shù)針對(duì)Q235Q235鋼，其它鋼種，則公式中系數(shù)為：鋼，其它鋼種，則公式中系數(shù)為：3.0式中：式中： fuw -焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉

41、強(qiáng)度2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇wf2112233f（3.3.3）ffw角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 我國(guó)我國(guó)規(guī)范規(guī)范采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項(xiàng)系采用了折算應(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：數(shù)后得角焊縫計(jì)算公式為：)2 . 3 . 3()(3wu222f 出于偏于安全考慮，且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算應(yīng)力公式一出于偏于安全考慮，且與母材的能量強(qiáng)度理論的折算應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)（ECCSECCS），將（），將（.1）的）的1.81.8改為改為3 3即：即：ffw

42、由角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊由角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?？p抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 如圖所示承受互相垂直的如圖所示承受互相垂直的Ny、Nx兩個(gè)軸心力作用的直角兩個(gè)軸心力作用的直角角焊縫，角焊縫，Ny垂直于焊縫長(zhǎng)度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力 f，其在有效，其在有效截面上引起的應(yīng)力值為：截面上引起的應(yīng)力值為：weyflhN（3.3.4） f 對(duì)于有效截面既不是正應(yīng)力也對(duì)于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為不是剪應(yīng)力，但可分解為 和和

43、 。2f對(duì)直角角焊縫對(duì)直角角焊縫 ：3.3.實(shí)用計(jì)算方法實(shí)用計(jì)算方法2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇圖圖3.3.10 直角角焊縫的計(jì)算直角角焊縫的計(jì)算沿焊縫長(zhǎng)度方向的力沿焊縫長(zhǎng)度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊，在有效截面上引起平行于焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力 f。（3.3.5）wexflhN2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算公式為：則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計(jì)算公式為：wff33222（3.3.3）wf2

44、f2fffwff33242322f2f2f2f2f22. 123f f 正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。靜載時(shí)系數(shù)。靜載時(shí) f 1.22，對(duì)直接承受對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)， f 1.0 。 2f2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇正面角焊縫正面角焊縫 f0，力力N與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫 f0，力力N與焊縫長(zhǎng)度方向平行。與焊縫長(zhǎng)度方向平行。wffwefflhNwfwefflhN22wffff(3.3.6)f以上各式中：以上各式中： he=0.7hf； lw

45、角焊角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，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)度減去每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf。計(jì)算公式計(jì)算公式2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇4.3.3 角焊縫的計(jì)算角焊縫的計(jì)算1.1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時(shí)角焊縫的計(jì)算軸心力（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(guò)連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過(guò)連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的?？烧J(rèn)為是均勻分布的。(1(1）用蓋板的對(duì)接連接）用蓋板的對(duì)接連接wffe wNfh lA A、僅采

46、用側(cè)面角焊縫連接、僅采用側(cè)面角焊縫連接NNl lw wS Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和度的總和2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇wffweNfl hB B、采用三面圍焊連接、采用三面圍焊連接wffweNNfl hNNl lw wl lw w先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力先計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力S Slw連接一側(cè)的正面角焊縫連接一側(cè)的正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和計(jì)算長(zhǎng)度的總和再計(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S Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和計(jì)算長(zhǎng)度的總和2022

47、-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇(2(2）承受斜向軸心力的角焊縫）承受斜向軸心力的角焊縫NNxNy f f平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Ncos 垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的分力Nsin wefsinlhN（3.3.9a）welhNcosf（3.3.9b）外力外力N和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫受到的力和焊縫長(zhǎng)度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：被分解為：代入（代入（.6），得焊縫計(jì)算公式：），得焊縫計(jì)算公式：wf2we2wefcossinflhNlhNSSwf2f2fff2022-3-7第第4

48、 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（3.3.10）wtffflhNwewf2we22we3sin1cos5 . 1sinflhNlhN取取5 . 122. 122f得：得：令：令：3sin112f則斜焊縫的計(jì)算公式為：則斜焊縫的計(jì)算公式為： 020 30 40 50 60 70 8090 f 1.001.021.041.001.22將將 f f （斜角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)）作成表格（斜角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)）作成表格2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇（3 3）承受軸心力的角鋼端

49、部連接）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)板的連接焊縫常用在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用（a a）兩面?zhèn)群福瑑擅鎮(zhèn)群福蚧?b)(b)三面圍焊，特殊情況也允許采用三面圍焊，特殊情況也允許采用(c) (c) L L形圍焊（如圖所示）。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，腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力焊縫所傳遞的合力的作用線(xiàn)應(yīng)與角鋼桿件的軸線(xiàn)重合的作用線(xiàn)應(yīng)與角鋼桿件的軸線(xiàn)重合。圖圖4.3.13 桁架腹桿節(jié)點(diǎn)板的連接桁架腹桿節(jié)點(diǎn)板的連接2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)

50、院 歐陽(yáng)震宇NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接角鋼的側(cè)縫連接 a) a) 僅用側(cè)面焊縫連接僅用側(cè)面焊縫連接NNN2112-N eNb e解上式得肢背和肢尖的受力為：解上式得肢背和肢尖的受力為：（3.3.14）11b eNNK Nb22eNNK Nb（3.3.15） 在在N1、N2作用下，側(cè)縫作用下，側(cè)縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：的計(jì)算長(zhǎng)度為：由平衡條件得：由平衡條件得：肢背肢背肢尖肢尖K1角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)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)角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)（3.3.16）wf1f11w7 . 02fhNlwf2f22w7 . 02fhNl（3.3.17）2022-3-7第

51、第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇表表3.3.1 角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)Kw1ff11w2ff22weweNfl hNfl h對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :11w1f22w2fweweNlhfNlhf2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 b) b) 角鋼用三面圍焊時(shí)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，可減小角鋼的搭接長(zhǎng)度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸腳尺寸hf3 ，并算出它所能承受的內(nèi)力，并算出它所能承受的內(nèi)力N

52、3 ：wfff337 . 02fbhN（3.3.11）11312NK NN（3.3.12）通過(guò)平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為通過(guò)平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為: :22312NK NN（3.3.13） 角鋼角焊縫圍焊的計(jì)算角鋼角焊縫圍焊的計(jì)算NN1N2ebN3lw2lw1（3.3.16*）wf1w1f17 . 02flhNwf2w2f27 . 02flhN（3.3.17*）2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇c) c) 當(dāng)采用當(dāng)采用L L形圍焊時(shí)形圍焊時(shí)，令，令N20，得：，得：L L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：形圍焊角焊縫計(jì)算公式為

53、：（3.3.19）322NK N13NNN若求出的若求出的hf3大于大于hfmax , ,則不能采用則不能采用L L形圍焊。形圍焊。（3.3.18）1w1wf1f3f3wffw32 0.72 0.7Nlh fNhf l（3.3.20）2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇例題例題4.34.3 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接。已知鋼板寬B270mm，厚度，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該。該連接承受的靜態(tài)軸心力連接承受的靜態(tài)軸心力N1400kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為（設(shè)計(jì)值

54、），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型型2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法。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；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。載力。 如果假定的焊縫尺寸不能滿(mǎn)足承載力要求時(shí)，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，如果假定的焊縫尺寸不能滿(mǎn)足承載力要求時(shí)，則應(yīng)

55、調(diào)整焊腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿(mǎn)足承載力要求為止。再行驗(yàn)算，直到滿(mǎn)足承載力要求為止。 解解 方法一方法一 角焊縫的焊腳尺寸角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)根據(jù)板件厚度確定：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，且拼接蓋板厚度由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm6mm，t2t1，則：，則： hfmaxt-(12)mm =1415mm取取hf=10mmhfmin1.5(t)1/2，hfmin = 7.9mm2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué)

56、土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇方法方法2：采用菱形拼接蓋板。采用菱形拼接蓋板。 當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形當(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，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)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)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：行驗(yàn)算。蓋板尺寸如圖所示：仍取仍取hf=10mm正面角焊縫：正面角焊縫：kN3 .10916022. 140107 . 022wffw1e1flhN解：解：側(cè)

57、面角焊縫：側(cè)面角焊縫：kN0 .44816010110107 . 044wfw2e2flhN2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇斜角焊縫：此焊縫與作用力夾角斜角焊縫：此焊縫與作用力夾角）有：由式（可得，10. 3 . 306. 13/7 .33sin1/17 .33150100arctan2f0kN8 .85416006. 1180107 . 044wffw3e3flhN連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力：連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力：1400kNkN14128 .8540 .4483 .109321NNNN連接設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求連接設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求20

58、22-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇例題4.4 試確定圖3.3.15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(zhǎng)度。已知角鋼212510，與厚度為8mm的節(jié)點(diǎn)板連接，其搭接長(zhǎng)度為300mm，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型。 解：角焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度值角焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度值2wfN/mm160fK1=0.7，K2=0.3，lw3=b=125mm2022-3-7第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇正面角焊縫所能承受的內(nèi)力正面角焊縫所能承受的內(nèi)力N3為：為：第第4 4章

59、章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇 當(dāng)焊縫非軸心受力時(shí)，可以將外力作用分解為軸力、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，分別求出具各自的焊彎矩、剪力、扭矩等簡(jiǎn)單受力情況，分別求出具各自的焊縫應(yīng)力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾個(gè)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。點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。2.2.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)算第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNyh he eh he

60、 et t（1）受彎矩）受彎矩M 、剪力、剪力V 、軸力、軸力N聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算聯(lián)合作用時(shí)角焊縫的計(jì)算T形連接形連接xxNee w2NNAh l由軸心拉力由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：產(chǎn)生的最大應(yīng)力：M2ee w62MMWh l第第4 4章章 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接中南大學(xué) 土木工程學(xué)院 歐陽(yáng)震宇A(yù)點(diǎn)產(chǎn)生的剪應(yīng)力：點(diǎn)產(chǎn)生的剪應(yīng)力：yfweNl hxf2e we w6NMh lh lA A點(diǎn)控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計(jì)點(diǎn)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：軸心拉力點(diǎn)產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩和彎矩M產(chǎn)生產(chǎn)生的正