第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接-1

1、 鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件經(jīng)連接而成的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件經(jīng)連接而成的結(jié)構(gòu),因此連接因此連接在鋼結(jié)構(gòu)總占有很重要的位置在鋼結(jié)構(gòu)總占有很重要的位置,它直接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)的它直接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)安全和經(jīng)濟(jì)。在受力過程中，連接應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，在受力過程中，連接應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，被連接構(gòu)件之間應(yīng)保持正確的相互位置。被連接構(gòu)件之間應(yīng)保持正確的相互位置。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連接連接方法方法優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 焊焊 接接對幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)對幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡單，不削弱截面，省造簡單，不削弱截面，省材省工，易于自動化，工材省工，易于自動化，工效高，效高，

2、焊接殘余應(yīng)力大且不易控焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接變形大對材質(zhì)要制，焊接變形大對材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大量檢驗(yàn)工作量大鉚鉚 接接傳力可靠，韌性和塑性好，傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動力荷質(zhì)量易于檢查，抗動力荷載好載好 費(fèi)鋼、費(fèi)工費(fèi)鋼、費(fèi)工, ,逐漸被高強(qiáng)逐漸被高強(qiáng)螺栓取代螺栓取代普通螺普通螺栓連接栓連接 裝卸便利，設(shè)備簡單裝卸便利，設(shè)備簡單 螺栓精度低時不宜受剪，螺栓精度低時不宜受剪，螺栓精度高時加工和安裝螺栓精度高時加工和安裝難度較大難度較大高強(qiáng)螺高強(qiáng)螺栓連接栓連接 加工方便，對結(jié)構(gòu)削弱少，加工方便，對結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動力荷載，

3、可拆換，能承受動力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好耐疲勞，塑性、韌性好 摩擦面處理，安裝工藝略摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價略高為復(fù)雜，造價略高 焊條與局部焊件熔化、冷卻，凝結(jié)成焊縫。焊條與局部焊件熔化、冷卻，凝結(jié)成焊縫。是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。 電弧焊電弧焊(1)(1)手工電弧焊手工電弧焊(2)(2)自動半自動埋弧電弧焊自動半自動埋弧電弧焊(3)CO(3)CO2 2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊以以C0C02 2為保護(hù)氣體，使被熔為保護(hù)氣體，使被熔 化的金屬不與空氣接觸。化的金屬不與空氣接觸。(4)(4)氣焊氣焊(5)(5)電阻焊電阻焊手工焊原理手工焊原理 自動焊原理

4、自動焊原理焊條的基本知識v1、焊條的種類：v碳鋼焊條、低合金鋼焊條，其牌號有E43型、E50型和E55型等。手工電弧焊所用焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。一般為：對Q235鋼采用E43型焊條；對Q345采用E50型，對Q390和Q420鋼采用E55型。v2、焊條的命名方法：vE表示焊條，后面的數(shù)字表示焊條熬敷金屬最小抗拉強(qiáng)度 1、按焊縫的性質(zhì)、按焊縫的性質(zhì)角焊縫角焊縫被連接板件被連接板件2 2對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫被連接板件被連接板件1 1對接焊縫對接焊縫, ,角焊縫角焊縫2、按兩焊件的相對位置分按兩焊件的相對位置分 3 3、對接焊縫按受力與焊縫方向分、對接焊縫按受力與焊縫方向分a a）直縫

5、：作用力方向與焊縫方向正交直縫：作用力方向與焊縫方向正交 b b）斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交 4 4、角焊縫按受力與焊縫方向分、角焊縫按受力與焊縫方向分a a）端縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直端縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直 b b）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長度方向平行側(cè)縫：作用力方向與焊縫長度方向平行c) c) 斜縫斜縫: : 作用力與焊縫長度方向斜交作用力與焊縫長度方向斜交角焊縫的種類角焊縫的種類Na)Nb)Nc)5 5、按焊縫連續(xù)性、按焊縫連續(xù)性a a）連續(xù)焊縫：受力較好連續(xù)焊縫：受力較好 b b）斷續(xù)焊縫：易發(fā)生應(yīng)力集中斷續(xù)焊縫：易發(fā)生應(yīng)力集中 6

6、6、按施工位置、按施工位置俯焊、立焊、橫焊、仰焊俯焊、立焊、橫焊、仰焊其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量也最好，仰焊最差。也最好，仰焊最差。a)焊條焊條平焊平焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)橫焊橫焊1、焊縫連接的缺陷、焊縫連接的缺陷常見的缺陷形式：常見的缺陷形式：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未融合、未焊透氣孔、夾渣、咬邊、未融合、未焊透 焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法分：焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法分：外觀檢查、超聲波探傷檢外觀檢查、超聲波探傷檢 驗(yàn)、驗(yàn)、X X射線檢驗(yàn)。射線檢驗(yàn)。 焊縫質(zhì)量分三級焊縫質(zhì)量分三級: : 一級焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波

7、探傷、一級焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、x x射線射線檢驗(yàn)都合格；檢驗(yàn)都合格；二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；三級焊縫需外觀檢查合格。三級焊縫需外觀檢查合格。v一、對接焊縫的形式和構(gòu)造一、對接焊縫的形式和構(gòu)造b) I型型c)單邊單邊V型型h)K型型溶合線溶合線對接焊縫坡口的型式對接焊縫坡口的型式a) I型型V型型d)單邊單邊U型型e)U型型f)g)X型型對接焊縫的形式對接焊縫的形式應(yīng)用：板厚為應(yīng)用：板厚為t t t10mm t10mm 時，用時，用 a a）、）、b)b) 工字形工字形 t=10t=1020mm 20mm 時，用時，用 c c）、）、d)

8、d)單邊單邊V V 、V V字形字形 t t20mm 20mm 時，用時，用 g)g)、f)f)、h)h) X X、K K、U U字形字形墊板墊板墊板墊板墊板墊板加墊板的坡口加墊板的坡口為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板（1 1）起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用）起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，除承受動力荷載外，一般不用，計(jì)算引弧板施工復(fù)雜，除承受動力荷載外，一般不用，計(jì)算時將焊縫長度兩端各減去時將焊縫長度兩端各減去t(tt(t為較薄焊件的厚度為較薄焊件的厚度) )。對接焊縫的構(gòu)造處理對接焊縫的構(gòu)造處理引弧板引弧

9、板b（2 2）變厚度板或變寬度板對接，在板的一面或兩變厚度板或變寬度板對接，在板的一面或兩面切成坡度不大于面切成坡度不大于1 1：4 4的斜面，避免應(yīng)力集中。的斜面，避免應(yīng)力集中。v3、對接焊縫又可分為焊透的和未焊透的兩種焊縫。v焊透的對接焊縫強(qiáng)度高，傳力性能好，一般對接焊縫多采用焊透的，只有構(gòu)件較厚，內(nèi)力較小時，方可采用未焊透的焊縫 焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 焊縫強(qiáng)度與焊接方法、焊條型號、被焊接構(gòu)件鋼焊縫強(qiáng)度與焊接方法、焊條型號、被焊接構(gòu)件鋼材的鋼號、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有材的鋼號、焊縫型式、焊接質(zhì)量以及焊縫受力狀態(tài)有關(guān)。規(guī)范給出了各種情況的焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值關(guān)。規(guī)范給出了

10、各種情況的焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值焊接方焊接方法和焊法和焊條型號條型號構(gòu)件鋼材構(gòu)件鋼材對接焊縫對接焊縫角焊縫角焊縫鋼鋼 號號厚厚 度或直徑度或直徑（mm）抗抗 壓壓fcw焊縫質(zhì)量為下焊縫質(zhì)量為下列級別時，抗列級別時，抗拉、抗彎拉、抗彎ftw抗抗 剪剪fvw抗拉、抗拉、抗壓和抗壓和抗剪抗剪ffw一、一、 二級二級三級三級自動焊、自動焊、半自動焊半自動焊和和E43 型焊條手型焊條手工焊工焊Q235215205200190215205200190185175170160125120115110160160160160焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）164016604010060自動焊、自動焊、

11、半自動焊半自動焊和和E50 型焊條手型焊條手工焊工焊Q345 Q345q310295265250310295265250265250225210180170155145200200200200自動焊、自動焊、半自動焊半自動焊和和E55 型焊條手型焊條手工焊工焊Q390 Q390q350335315295350335315295300285270250205190180170220220220220續(xù)表續(xù)表3-1a焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（N/mm2）焊接方焊接方法和焊法和焊條型號條型號構(gòu)件鋼材構(gòu)件鋼材對接焊縫對接焊縫角焊縫角焊縫鋼鋼 號號組組 別別厚厚 度度或直徑或直徑（mm）抗抗 壓壓

12、fcw焊縫質(zhì)量為下焊縫質(zhì)量為下列級別時，抗列級別時，抗拉、抗彎拉、抗彎ffw抗抗 剪剪fvw抗拉、抗拉、抗壓和抗壓和抗剪抗剪ffw一、一、 二級二級三級三級161635163516503550351005010050v二、對接焊縫連接的計(jì)算二、對接焊縫連接的計(jì)算NNNNlwt矩形截面矩形截面引弧板引弧板b（1 1）直縫）直縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力。驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力。wtwftlNwcf或或(3-1) t t 兩連接件中較小的厚度，兩連接件中較小的厚度，T T形連接時為腹板厚度形連接時為腹板厚度 ftw對接焊縫抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，對接焊縫抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，按不同質(zhì)檢級別定按不同質(zhì)檢級別定， 除除

13、3 3級質(zhì)檢外級質(zhì)檢外( (為主體鋼材的為主體鋼材的0.850.85倍倍) )與鋼材同。與鋼材同。 fcw對接焊縫抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與鋼材同。對接焊縫抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與鋼材同。N N軸向拉力或壓力設(shè)計(jì)值軸向拉力或壓力設(shè)計(jì)值 焊縫計(jì)算長度（有引弧扳時為焊縫計(jì)算長度（有引弧扳時為 焊件寬度焊件寬度b b ，無引弧扳時為無引弧扳時為b-2t(mm)b-2t(mm)。wl 焊縫抗拉強(qiáng)度質(zhì)檢焊縫抗拉強(qiáng)度質(zhì)檢分級由分級由“鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)范”規(guī)定，分規(guī)定，分I I、IIII、IIIIII級。達(dá)到級。達(dá)到 I I、IIII級質(zhì)量時級質(zhì)量時（x x光光 射線檢查射線檢查），焊縫抗拉設(shè)計(jì)

14、強(qiáng)度和母材相同，），焊縫抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度和母材相同，IIIIII級質(zhì)量（只外觀檢查）的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度約為級質(zhì)量（只外觀檢查）的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度約為I I、IIII級級的的0.850.85。wtwftlNwcf或或 對接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達(dá)對接連接正焊縫若加引弧板施焊，且質(zhì)量達(dá)到一、二級，則無需焊縫抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。到一、二級，則無需焊縫抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。 只有以下兩種情況，才需對正焊縫進(jìn)行抗拉只有以下兩種情況，才需對正焊縫進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算： a.a.未使用引弧板施焊；未使用引弧板施焊； b.IIIb.III級焊縫質(zhì)量。級焊縫質(zhì)量。 正焊縫長度不夠時可增加焊縫長度正焊縫長度不夠時可增加焊縫

15、長度或改用斜焊縫?；蚋挠眯焙缚p。三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時，當(dāng)三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時，當(dāng) 時，不需要驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。時，不需要驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。b1.18bb 3 .56（2 2）斜焊縫）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有驗(yàn)算截面矩形，有 、 。wtwftlNsinwcf或或 wvwftlNcos 焊縫長度方向與作用力方向間夾角。焊縫長度方向與作用力方向間夾角。 斜焊縫計(jì)算長度。斜焊縫計(jì)算長度。 對接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 “規(guī)范規(guī)范”規(guī)定規(guī)定 時，不檢算焊縫強(qiáng)度。時，不檢算焊縫強(qiáng)度。 wl wvfb0.67b1.2b5 . 1tg5 .167.0bbNNlwNNt NNcosNsin N例1、計(jì)算圖示的兩塊鋼板

16、的對接焊縫。已知板截面為460mm10mm,承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N850KN，采用手工電弧焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為三級。 MMVVlwtlwt驗(yàn)算截面驗(yàn)算截面62wxtlW82maxwtlS123wxtlI 焊縫截面的截面模量焊縫截面的截面模量 焊縫截面慣性矩焊縫截面慣性矩 焊縫計(jì)算剪應(yīng)力處以上或以下部分截焊縫計(jì)算剪應(yīng)力處以上或以下部分截 面對中性軸的面積矩面對中性軸的面積矩xWxIwS 分別驗(yàn)算、（1 1）矩形截面）矩形截面wtwxftlMWM2max6wvwwxwftlVtIVS23max(3-2)(3-3)（2 2）工字形截面）工字形截面 MMVV 驗(yàn)算截面驗(yàn)算截面.1 問題特點(diǎn)：問題

17、特點(diǎn)： 在腹板和翼緣連接處（在腹板和翼緣連接處（1 1點(diǎn)），點(diǎn)）， 、 均較大。除均較大。除按式（按式（3-2,3-33-2,3-3）對）對 maxmax、 maxmax進(jìn)行檢算外，還要用最進(jìn)行檢算外，還要用最大折算應(yīng)力進(jìn)行檢算。大折算應(yīng)力進(jìn)行檢算。 折算應(yīng)力檢算公式：折算應(yīng)力檢算公式： 規(guī)范規(guī)定采用以下公式：規(guī)范規(guī)定采用以下公式： 1 1、 1 1受拉區(qū)受拉區(qū)1 1點(diǎn)的正應(yīng)力、剪應(yīng)力。點(diǎn)的正應(yīng)力、剪應(yīng)力。系數(shù)系數(shù)1.11.1考慮折算應(yīng)力發(fā)生在焊縫局部，設(shè)計(jì)強(qiáng)度提考慮折算應(yīng)力發(fā)生在焊縫局部，設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高高10%10%。 wtf1 . 132121（3-4）例3.2某6M跨度簡支梁的截面和荷載如

18、圖示。在距支座2.4米處有翼緣和腹板的拼接連接，試驗(yàn)算其拼接的對接焊縫。已知鋼材為Q235，采用E43型焊條，手工焊，三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時采用引弧板。例例3-13-1 設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間連接設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間連接的對接焊縫。鋼材的對接焊縫。鋼材A3FA3F，焊條焊條E43E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。偏心力偏心力N=400kNN=400kN（間接動力荷載引起），間接動力荷載引起），e=25cme=25cm。采采用引弧板施焊。用引弧板施焊。NVM42332768192022361121cmIx34 .16382032768cmWxV=N=400

19、kN, M=Ne =40025=10000kN-cm (2) (2) 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算 確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查規(guī)范，查規(guī)范，f ft tw w=185, =185, f fv vw w=125=125 ( (書書p.340,p.340,附表附表1-21-2) ) 最大應(yīng)力驗(yàn)算最大應(yīng)力驗(yàn)算 2234max/185/61104 .16381010000mmNfmmNwt計(jì)算計(jì)算（1）計(jì)算截面幾何量與外力）計(jì)算截面幾何量與外力2360010360mmA223/125/111360010400mmNfmmNwV 折算應(yīng)力驗(yàn)算折算應(yīng)力驗(yàn)算 1點(diǎn)彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力點(diǎn)彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力21/

20、55403661mmN1 1點(diǎn)折算應(yīng)力點(diǎn)折算應(yīng)力2222/2031851 . 1/199111355mmNmmN滿足驗(yàn)算要求。滿足驗(yàn)算要求。課堂練習(xí)v驗(yàn)算圖中所示由三塊鋼板焊接的工字型截面的對接焊縫。鋼材為Q345，手工焊接，焊條為E50型，加引弧板，焊縫質(zhì)量為三級。已知截面尺寸為：翼緣板：2-10012，腹板：1-20010.作用在焊縫上的彎矩設(shè)計(jì)值M=75kNm，剪力設(shè)計(jì)值為V=250kN.v一、角焊縫的形式和構(gòu)造一、角焊縫的形式和構(gòu)造1、角焊縫的形式、角焊縫的形式(按兩焊腳邊的夾角分按兩焊腳邊的夾角分)（1 1）直角焊縫）直角焊縫（a a）普通焊縫普通焊縫 （b b）平坡焊縫平坡焊縫 （

21、c c）深熔焊縫深熔焊縫 一般采用（一般采用（a a）。）。但（但（a a）應(yīng)應(yīng)力集中較嚴(yán)重，在承受動力荷載力集中較嚴(yán)重，在承受動力荷載時采用（時采用（b b）、（）、（c c）。）。a)c)b) 直角焊縫：直角焊縫： =90=900 0a)普通焊縫普通焊縫b)平焊縫平焊縫c)凹焊縫凹焊縫 普通焊縫：普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于兩焊腳尺寸都等于h hf f ，常用。但應(yīng)力集中較嚴(yán)重常用。但應(yīng)力集中較嚴(yán)重 （a a、b b處材料突變嚴(yán)重）。處材料突變嚴(yán)重）。 平焊縫：平焊縫：是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至1.51.5h hf f而成。易焊，應(yīng)而成。易焊，應(yīng) 力集中介于

22、普通焊縫與凹焊縫之間。力集中介于普通焊縫與凹焊縫之間。 凹焊縫：凹焊縫：兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應(yīng)力集中小，用于受兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應(yīng)力集中小，用于受 動荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強(qiáng)度，但手工焊費(fèi)工。動荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強(qiáng)度，但手工焊費(fèi)工。ab45BACEDhfhfhe圖中，圖中， h hf f焊腳尺寸，焊腳尺寸， h he e焊縫有效厚度。焊縫有效厚度。 并有，并有， h he e =0.7h =0.7hf f， h he e總是總是45450 0斜面上的最小高度。斜面上的最小高度。（2 2）斜角角焊縫）斜角角焊縫 主要用于鋼管連接中主要用于鋼管連接中我們主要討論直角焊縫我們主要討

23、論直角焊縫（d d）斜銳角焊縫斜銳角焊縫d)e)（e e）斜鈍角焊縫斜鈍角焊縫f)（f f）斜凹面角焊縫斜凹面角焊縫 直角角焊縫的種類直角角焊縫的種類Na)Nb)Nc) 側(cè)焊縫側(cè)焊縫（a a圖）：外力與焊縫軸線平行，圖）：外力與焊縫軸線平行， 端焊縫端焊縫（b b圖）：外力與焊縫軸線垂直，圖）：外力與焊縫軸線垂直， 斜焊縫斜焊縫（c c圖）：外力與焊縫軸線斜交。圖）：外力與焊縫軸線斜交。 按照作用力和焊縫關(guān)系，直角角焊縫分為：按照作用力和焊縫關(guān)系，直角角焊縫分為：2.2.角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求v二、角焊縫連接的基本計(jì)算公式二、角焊縫連接的基本計(jì)算公式1、應(yīng)力分析、應(yīng)力分析 焊縫是一塊

24、體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時把直角三角形以焊縫是一塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度外的部分去掉，按有效厚度h he e確定最危險(xiǎn)截面（順著焊縫方確定最危險(xiǎn)截面（順著焊縫方向的平面），通常稱為向的平面），通常稱為有效截面有效截面，對有效截面進(jìn)行驗(yàn)算。，對有效截面進(jìn)行驗(yàn)算。 hfdcbadcbah he ehfhfhfhe有效截面有效截面焊縫兩焊腳面交線（焊縫兩焊腳面交線（aaaa ）與有效厚度與有效厚度h he e組組成的截面（下圖中成的截面（下圖中addadd a a ）。）。（1 1）側(cè)焊縫）側(cè)焊縫 這些剪應(yīng)力實(shí)際分布這些剪應(yīng)力實(shí)際分布不均。試驗(yàn)表明兩頭大中不均。

25、試驗(yàn)表明兩頭大中間小?？紤]到出現(xiàn)塑性后間小。考慮到出現(xiàn)塑性后應(yīng)力重分布，規(guī)范規(guī)定在應(yīng)力重分布，規(guī)范規(guī)定在焊縫長度范圍內(nèi)按均勻分焊縫長度范圍內(nèi)按均勻分布計(jì)算。布計(jì)算。NNN N 有效截面上只有與有效截面上只有與焊縫長度方向平行的剪焊縫長度方向平行的剪應(yīng)力應(yīng)力 。（2 2）端（正面）焊縫）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2有效截面上與焊縫長度有效截面上與焊縫長度方向垂直的正應(yīng)力方向垂直的正應(yīng)力和和剪應(yīng)力剪應(yīng)力 。正面角焊縫剛度大，破壞正面角焊縫剛度大，破壞時變形小，強(qiáng)度比側(cè)縫高，時變形小，強(qiáng)度比側(cè)縫高，但塑性變形能力比側(cè)縫小，但塑性變形能力比側(cè)縫小，常呈脆性破壞

26、。常呈脆性破壞。（3 3）一般受力的焊縫）一般受力的焊縫FNV 作用在作用在T字型焊縫上的字型焊縫上的一般方向的力一般方向的力N，分解為平分解為平行于焊縫方向的力行于焊縫方向的力V和垂直和垂直于的焊縫方向力于的焊縫方向力F。 f分解為：分解為： 和和。 V產(chǎn)生產(chǎn)生 ；F產(chǎn)生產(chǎn)生 f，有效截面上有：有效截面上有： 、 、 。fweflhFwelhN = =2、 角焊縫的強(qiáng)度角焊縫的強(qiáng)度 （1 1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài) 前面已經(jīng)說明：最一般情況（同時有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的前面已經(jīng)說明：最一般情況（同時有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個應(yīng)力一般受力焊縫），有

27、效截面上有三個應(yīng)力 、 、 。 正應(yīng)力，與焊縫長度方向（正應(yīng)力，與焊縫長度方向（x x）面外垂直面外垂直 剪應(yīng)應(yīng)，與焊縫長度方向（剪應(yīng)應(yīng)，與焊縫長度方向（x x）面內(nèi)平行面內(nèi)平行 剪應(yīng)力，與焊縫長度方向（剪應(yīng)力，與焊縫長度方向（x x）面內(nèi)垂直面內(nèi)垂直xyzdcdcaah he e復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，強(qiáng)度條件計(jì)算：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，強(qiáng)度條件計(jì)算：wff3321122（3-123-12）f ff fw w角焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。角焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 = = / /2 = = / /2welhN = =代入式（代入式（3-123-12），得），得wfff222. 1( ( f f) )2 2（3-13）v三、角

28、焊縫連接的計(jì)算三、角焊縫連接的計(jì)算fehh7 . 01、受軸心力作用時的計(jì)算、受軸心力作用時的計(jì)算 側(cè)焊縫作用力平行于焊縫長度方向的角焊縫側(cè)焊縫作用力平行于焊縫長度方向的角焊縫dNadccaxlwh he eNNwfwefflhNfwwehlllh2焊縫的計(jì)算長度焊縫的有效截面高度 端焊縫或作用力垂直于焊縫長度方向的角焊縫端焊縫或作用力垂直于焊縫長度方向的角焊縫yzadcdcah he e fwffwefflhN 兩方向力綜合作用的角焊縫兩方向力綜合作用的角焊縫wfffff22Nf-正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高系數(shù)，對承受精力荷載或間接動力荷載的結(jié)構(gòu)取1.22，對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)取1.02

29、2. 1端焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)f斜角焊縫的計(jì)算斜角焊縫的計(jì)算wfwefflhN)(3sin112f 例例3-33-3 設(shè)計(jì)圖例設(shè)計(jì)圖例3-33-3所示一雙蓋板的對接接頭。所示一雙蓋板的對接接頭。已知鋼板截面已知鋼板截面250250 x14 ,x14 ,蓋板截面為蓋板截面為2-2002-200 x10,x10,受軸心力受軸心力N=700kNN=700kN（靜荷載），鋼材靜荷載），鋼材Q235Q235，手工焊，焊條手工焊，焊條E43E43型。型。 解：確定焊縫的焊腳尺寸解：確定焊縫的焊腳尺寸hfhfmax=t-(12)mm=10-(12)mm=89mm（施焊時一般難（施焊時一般難以焊滿整個厚度）以焊滿

30、整個厚度） 且且 hfmaxhfmax hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷卻過快產(chǎn)生翠（防止冷卻過快產(chǎn)生翠硬組織）所以硬組織）所以hfNNNNa)1、采用側(cè)面角焊縫、采用側(cè)面角焊縫因用雙蓋板，接頭一側(cè)共有因用雙蓋板，接頭一側(cè)共有4條條焊縫，每條焊縫所需計(jì)算長度為：焊縫，每條焊縫所需計(jì)算長度為：3 .19516087 . 041070043wfewfhNlmmlw200取NNNNa)例題例題3-3蓋板總長：蓋板總長：L（200+28）2+10=442mm,取取L450mm驗(yàn)算構(gòu)造要求：驗(yàn)算構(gòu)造要求：wl=200mm8hf=64mm（焊縫長度與焊腳的比值不宜過大，（焊縫長度

31、與焊腳的比值不宜過大，當(dāng)比值過大時兩端會首先出現(xiàn)裂縫，此時焊縫中間部當(dāng)比值過大時兩端會首先出現(xiàn)裂縫，此時焊縫中間部分還未發(fā)揮其承載能力，也不宜過小，過小時焊縫起分還未發(fā)揮其承載能力，也不宜過小，過小時焊縫起落弧的弧坑相距太近，使焊縫不夠可靠）落弧的弧坑相距太近，使焊縫不夠可靠）t=10mm12mm且且b=200mm,滿足構(gòu)造要求。滿足構(gòu)造要求。（為避免應(yīng)力傳遞過分彎折而使構(gòu)件中（為避免應(yīng)力傳遞過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力過分不均，應(yīng)使每條側(cè)面焊縫的長應(yīng)力過分不均，應(yīng)使每條側(cè)面焊縫的長度大于它們之間的距離。；為了避免焊度大于它們之間的距離。；為了避免焊縫收縮時引起板件的拱曲過大，還宜使縫收縮時引起板件

32、的拱曲過大，還宜使b12mm)或或190mm（當(dāng)（當(dāng)t700KN所需蓋板總長所需蓋板總長：L（50+70）x2+10=250mm 比三面圍焊的矩形蓋板長度有所增加，但改比三面圍焊的矩形蓋板長度有所增加，但改善了連接的工作性能。善了連接的工作性能。 例例3-3(3-3(類似類似) ) 驗(yàn)算圖例驗(yàn)算圖例3-33-3所示連接的強(qiáng)度。已所示連接的強(qiáng)度。已知板寬知板寬400400mm，厚厚1818mm , ,受軸心力受軸心力N=1425kNN=1425kN（靜荷靜荷載），鋼材載），鋼材Q235Q235，手工焊，焊條手工焊，焊條E43E43型。取型。取h hf f=8=8mm。 情形一情形一 兩塊矩形蓋板

33、寬兩塊矩形蓋板寬340340mm，厚厚1212mm。 情形二情形二 兩塊菱形蓋板寬兩塊菱形蓋板寬340340mm，厚厚1212mm。 例題例題3-3NNNNa)NNNNb) （1） 矩形蓋板矩形蓋板分分 析析 取左半焊件和其上焊縫為分離體，依焊縫性質(zhì)，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，且具有對軸力作三條焊縫分兩類：側(cè)焊縫和端焊縫，且具有對軸力作用線的對稱性。用線的對稱性。 將軸心力將軸心力N N分解到焊縫各部分：分解到焊縫各部分：N N1 1、N N2 2。 N N1 1側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。 N N2 2端焊縫上，

34、垂直于焊縫軸線的力。端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。NN210340N1/2N1/2N2abcd起?。浩鸹。篸 d，cd=240-cd=240-落?。郝浠。篴, a, ab=240-ab=240- bcbc=340=340靜荷載：端焊縫有靜荷載：端焊縫有1.221.22fhfh 查規(guī)范確定查規(guī)范確定ffw，從書附錄一附表從書附錄一附表1-31-3中，中，焊條焊條E43E43、角焊縫、角焊縫、3 3號鋼，查出焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，號鋼，查出焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，得得 ffw=160=160 推演驗(yàn)算公式推演驗(yàn)算公式側(cè)焊縫：側(cè)焊縫： N1ffwhelw1 （公式公式3-2a）端焊縫：端焊縫： N21.22ffw

35、helw2 （公式公式3-3a）N1、 N2合成合成N， N= N1 + N2 N ffwhe（lw1 + 1.22lw2 ） N ffwhe（lwab + lwcd +1.22lwbc ） N ffw0.78(232+232+1.22340)2驗(yàn)驗(yàn) 算算 數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算得，得， 判斷該計(jì)算值是否小于等于判斷該計(jì)算值是否小于等于ffw。結(jié)果，結(jié)果， 144.8 ffw = 160 結(jié)論結(jié)論 滿足強(qiáng)度要求。滿足強(qiáng)度要求。8 .1442)34022. 1232232(87 . 010142532)34022. 1232232(87 . 0N （2）菱形蓋板）菱形蓋板分分 析析 取左半焊件和其上焊

36、縫為分離體，因?qū)ΨQ，軸心力取左半焊件和其上焊縫為分離體，因?qū)ΨQ，軸心力N N被分解到焊縫各部分的被分解到焊縫各部分的N N1 1、N N2 2、N N3 3。 N N1 1側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。側(cè)焊縫上，平行于焊縫軸線的力。 N N2 2斜焊縫上，與焊縫軸線夾角為斜焊縫上，與焊縫軸線夾角為 的力。的力。 = = arctg(120/280)25arctg(120/280)25 N N3 3端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。端焊縫上，垂直于焊縫軸線的力。NNN3N1N1N2N255280120120100假定起落弧分假定起落弧分別在側(cè)焊縫的別在側(cè)焊縫的兩部分上，焊兩部分上，焊縫長度各為：縫長

37、度各為：55- -tmm。驗(yàn)驗(yàn) 算算 確定確定ffw 查規(guī)范得查規(guī)范得 ffw =160N/mm2 推演驗(yàn)算公式推演驗(yàn)算公式對側(cè)焊縫：對側(cè)焊縫： N N1 1ffwhelw1 ( (公式公式3-23-2a)a)對端焊縫：對端焊縫： N N2 21.221.22ffwhelw2 ( (公式公式3-33-3a)a)對斜焊縫：對斜焊縫： N N3 3 f ffwhelw3 ( (公式公式3-43-4a)a)N N1 1、N N2 2、N N3 3合成合成N N，有有 N=NN=N1 1+N+N2 2+N+N3 3 所有焊縫的有效厚度相等，所有焊縫的有效厚度相等，he=0.7=0.7hf ， N N

38、ffw he (lw1 + 1.22+ 1.22lw2 + + f lw3 ) ) 數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算查表得查表得 f =1.03=1.03（ = 25= 25 ） 算算 lw1 =4=4(55-8)=4(55-8)=447mm47mm lw2 =2=2100mm100mm lw3 =4=4305mm305mm代入計(jì)算代入計(jì)算32122. 1wfwwelllhN23/7 .150)305403. 1100222. 1474(87 . 0101425mmN 判斷該計(jì)算值是否小于等于判斷該計(jì)算值是否小于等于ffw。結(jié)果，結(jié)果， 150.7 ffw = 160 結(jié)論結(jié)論 滿足強(qiáng)度要求。滿足強(qiáng)度要求。2

39、、角鋼連接的角焊縫計(jì)算、角鋼連接的角焊縫計(jì)算（1 1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算 NNe2e1N1N2bK1、 K2焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1 、N2 分別為角鋼肢背和肢分別為角鋼肢背和肢 尖傳遞的內(nèi)力。尖傳遞的內(nèi)力。（2 2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算）角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2 端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)力為：力為：（3 3）角鋼用）角鋼用“L”L”型焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)型焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算算N N2 2 = 0 0NN1N2bN3N

40、e2e1b/2b/2例例3-43-4 設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)圖3-203-20所示雙不等邊角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的連所示雙不等邊角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的連 接角焊縫。受動力荷載接角焊縫。受動力荷載N=575kNN=575kN。鋼材鋼材Q235Q235，手手 工焊，焊條工焊，焊條E43E43型。型。N=575 kN2 16010010圖圖3-20 3-20 例題例題3-43-4（雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板間的連接）（雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板間的連接）N分分 析析目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）目標(biāo)：設(shè)計(jì)焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）操作操作：焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定； 焊縫總長度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。焊縫總長度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 角鋼肢背和肢尖焊縫長度（角鋼肢背和肢尖焊縫長度（lw1、lw2）分別為分別為總焊縫長度總焊縫長度lw的的k1、k2倍。倍。k1Nk2Nlw2lw1（1）只有側(cè)焊縫）只有側(cè)焊縫 確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw 查規(guī)范得查規(guī)范得 ffw =160N/mm2 計(jì)算焊縫總長計(jì)算焊縫總長lw 1) 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hf 根據(jù)角鋼板厚為根據(jù)角鋼板厚為10mm，考慮到受動荷作用，擬考慮到受動荷作用，擬定定hf =6m