焊接(對(duì)接焊縫)1課件

1.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及特點(diǎn)。2.了解焊接的工作性能，掌握焊接連接的構(gòu)造要求和計(jì)算方法。3.掌握螺栓連接的構(gòu)造要求和計(jì)算方法。4.掌握焊接殘余應(yīng)力和殘余變形產(chǎn)生的原因及對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響?；疽?.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及特點(diǎn)?；疽?項(xiàng)目二焊接

(一)焊接的方法、形式、焊縫符號(hào)標(biāo)注及焊縫質(zhì)量等級(jí)

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件連接形成的結(jié)構(gòu)，因此連接在鋼結(jié)構(gòu)中占有很重要的位置，它直接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)。在受力過程中，連接應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以使被連接構(gòu)件之間保持正確的相互位置。項(xiàng)目二焊接(一)焊接的方法、形式、焊縫符號(hào)標(biāo)注及焊縫質(zhì)2連接的作用是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)件,或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu),以保證其共同工作。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。焊接連接螺栓連接鉚釘連接

NNNNNN螺栓連接鉚釘連接焊接連接連接的作用是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)件,或?qū)?焊縫連接對(duì)接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接優(yōu)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。鋼結(jié)構(gòu)連接特點(diǎn)焊縫連接對(duì)接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，任何形4缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形降低受壓構(gòu)件承載力；對(duì)裂紋敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到整體，低溫冷脆問題較為突出。缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；5螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級(jí)精制螺栓A、B級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓普通螺栓連接：裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單；螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大。高強(qiáng)螺栓連接：加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好；需進(jìn)行摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高。螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級(jí)精制6鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合,常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。鉚釘連接的傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，連接變形小，承受動(dòng)力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很少采用，逐漸被高強(qiáng)螺栓取代。鉚釘連接鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合,常用加71、手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法（1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧圖手工電弧焊1、手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法（1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量8（4）焊條的表示方法：E后面加4個(gè)數(shù)字E—表示焊條(Electrode)前兩位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（N/mm2)后兩位數(shù)字表示適用焊接位置、電流種類及藥皮類型等。（2）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，持別適于焊接短焊縫。（3）缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動(dòng)大。（4）焊條的表示方法：E后面加4個(gè)數(shù)字E—表示焊條(Elec9（5）焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；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。如：Q390、Q420鋼——E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼——E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼——E43型焊條（E4300--E4328)2、埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）（1）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。（5）焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；不同鋼種的鋼10圖埋弧自動(dòng)電弧焊焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬（2）優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低；電弧熱量集中，熔深大，熱影響區(qū)??；工藝條件穩(wěn)定，焊縫的化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。圖埋弧自動(dòng)電弧焊焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬11（3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。（4）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。3、氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)，在電弧周圍造成局部的保護(hù)層，使被熔化的鋼材不與空氣接觸。其優(yōu)點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。（3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。121、焊縫連接形式焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置，可分為：（1）對(duì)接連接有拼接蓋板的對(duì)接連接1、焊縫連接形式焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置13（2）搭接連接（3）T形連接（4）角部連接（2）搭接連接（3）T形連接（4）角部連接14（5）焊釘連接N（6）槽焊連接N（5）焊釘連接N（6）槽焊連接N152、焊縫形式（1）——正交——平行——斜交對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫按受力方向正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜焊縫正交斜交2、焊縫形式（1）——正交——平行——斜交對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)16（2）角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為：

①連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。

②斷續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，用于次要構(gòu)件或受力小的連接。長(zhǎng)度b≥10hf或50mm

受壓時(shí)間斷距離l≤15t;受拉時(shí)l≤30t，其中t為較薄焊件的厚度。bl間隔角焊縫連續(xù)角焊縫（2）角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為：

①連續(xù)角焊縫：受力性17（3）角焊縫按施焊位置分為：船形位置焊（平焊）立焊立焊仰焊仰焊仰焊橫焊橫焊橫焊平焊（3）角焊縫按施焊位置分為：船形位置焊立焊立焊仰焊仰焊仰焊橫18焊縫符號(hào)及標(biāo)注

圖2-17對(duì)接焊縫的坡口形式、符號(hào)及尺寸標(biāo)注焊縫符號(hào)及標(biāo)注圖2-17對(duì)接焊縫的坡口形式、符號(hào)及尺寸標(biāo)19圖2-15焊縫標(biāo)注圖形圖2-15焊縫標(biāo)注圖形201、焊縫缺陷焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷是指焊接過程中產(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。1、焊縫缺陷焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷是指焊接過21焊縫缺陷裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透焊縫缺陷裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透222、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)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。（超聲波檢驗(yàn)、X射線或γ射線透照或拍片）3、焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（1）焊縫質(zhì)量等級(jí)2、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；323一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波探傷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合國(guó)家相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求?！朵摻Y(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）焊縫等級(jí)選用一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波24②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＞500kN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)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Ｑ＞500kN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)。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25b)I型c)單邊V型h)K型溶合線對(duì)接焊縫坡口的型式a)I型V型d)單邊U型e)U型f)g)X型對(duì)接焊縫的形式(二)對(duì)接焊縫的形式與構(gòu)造

b)I型c)單邊V型h)K型溶合線對(duì)接焊縫坡口的型式a)I型26(1)對(duì)手工焊，焊件厚度t≤6mm；對(duì)埋弧焊t≤10mm時(shí)可不做坡口，采用直邊縫。對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。C=0.5～2mm直邊縫(1)對(duì)手工焊，焊件厚度t≤6mm；對(duì)埋弧焊t≤1027(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時(shí)，宜采用單邊V形或雙邊V形坡口。(3)當(dāng)t>20mm時(shí)，宜采用U形、K形、X形坡口。U形坡口C=3～4mmpC=3～4mmpK形坡口C=2～3mm單邊V形坡口αC=2～3mm雙邊V形坡口αpC=3～4mmpX形坡口(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時(shí)，宜采用單邊V形或282、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、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)：經(jīng)常需開坡剖口，焊件下料精度要求高。為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口下加墊板。墊板墊板墊板加墊板的坡口2、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、傳力均勻、29（1）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(dòng)力荷載外，一般不用，計(jì)算時(shí)將焊縫長(zhǎng)度兩端各減去t(t為較薄焊件的厚度)。對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理引弧板b引弧板和引出板引弧板引出板（1）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)30（2）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于1:2.5的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力集中。對(duì)于直接受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度應(yīng)不大于1:4。圖2-20變截面鋼板拼接（2）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于31對(duì)接焊縫又可分為焊透的和未焊透的兩種焊縫。焊透的對(duì)接焊縫強(qiáng)度高，傳力性能好，一般對(duì)接焊縫多采用焊透的，只有構(gòu)件較厚，內(nèi)力較小時(shí)，方可采用未焊透的焊縫。對(duì)接焊縫又可分為焊透的和未焊透的兩種焊縫。32(三)對(duì)接焊縫的計(jì)算

1.軸心力(拉力或壓力)作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算

圖2-22軸心力(拉力或壓力)作用下的對(duì)接焊縫(三)對(duì)接焊縫的計(jì)算1.軸心力(拉力或壓力)作用時(shí)的對(duì)接33NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力?；?2-6)NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直縫或(2-6)34t—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板厚度。ftw—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(為主體鋼材的0.85倍)與鋼材同。fcw—對(duì)接焊縫抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與鋼材同。N—軸向拉力或壓力設(shè)計(jì)值?！缚p計(jì)算長(zhǎng)度（有引弧扳時(shí)為焊件寬度b，無引弧扳時(shí)為b-2t(mm)。

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倍（以5N/mm2倍數(shù)取整）?；騮—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板厚度。N—軸35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：

a.未使用引弧板施焊；b.III級(jí)焊縫質(zhì)量。

正焊縫長(zhǎng)度不夠時(shí)可增加焊縫長(zhǎng)度或改用斜焊縫。三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)時(shí)，不需要驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。b≥1.18bb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36（2）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有、。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。

b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN（2）斜焊縫或—焊縫長(zhǎng)度方向與作用力方向間夾角。b372.受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫

MMVVlwtlwt驗(yàn)算截面

—焊縫截面的截面模量—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面對(duì)中性軸的面積矩

分別驗(yàn)算、（1）矩形截面(2-7)(2-8)2.受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫MMVV38（2）工字形截面MMVV驗(yàn)算截面.1在腹板和翼緣連接處（1點(diǎn)），、均較大。除按式（2-7,2-8）對(duì)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）：（2-9）（2）工字形截面MMVV驗(yàn)算截面.1在腹板和翼緣連接處（393.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(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：τ1τmaxσM1σM,max柱牛腿NV1焊縫計(jì)算截面

σN由M=Vee由N由Vh0ht3.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫軸力和彎矩40腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力:式中焊透的對(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，其計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。

腹板與翼緣交界處的折算應(yīng)力:式中焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算41【例】試驗(yàn)算下圖所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中a=540mm,t=22mm,軸心力的設(shè)計(jì)值為N=2150kN。鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型，焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),施焊時(shí)加引弧板和引出板。【例】試驗(yàn)算下圖所示鋼板的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。圖中a=540mm42【解】由附表1-3可知，直縫連接其計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫正應(yīng)力為：不滿足要求,改用斜對(duì)接焊縫,取截割斜度為1.5:1，即,焊縫長(zhǎng)度:故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：【解】由附表1-3可知，直縫連接其計(jì)算長(zhǎng)度，焊縫正應(yīng)力為：43剪應(yīng)力為：焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必計(jì)算。這就說明當(dāng)時(shí),剪應(yīng)力為：焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必計(jì)算。這就說明當(dāng)時(shí),44【例】如下圖所示節(jié)點(diǎn)連接，鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。連接受45°斜向靜拉力，設(shè)計(jì)值為566kN,節(jié)點(diǎn)板與主構(gòu)件采用開坡口的對(duì)接焊縫，質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)。無引弧板和引出板，則對(duì)接焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度l1(mm)與下列何項(xiàng)系數(shù)值最為接近。（A）375（B)260（C）235（D）215l1/2l1/2節(jié)點(diǎn)板t=14mm566kNHV【例】如下圖所示節(jié)點(diǎn)連接，鋼材為Q235B，焊條為E43型，45【解】此T形連接的坡口對(duì)接焊縫同時(shí)承受拉力H和剪力V作用，應(yīng)分別按拉應(yīng)力和剪應(yīng)力計(jì)算焊縫長(zhǎng)度,并取其較大值。查附表1-3得，按受拉計(jì)算：按受剪計(jì)算：焊縫長(zhǎng)度由受剪控制，取整后,故選（B）【解】此T形連接的坡口對(duì)接焊縫同時(shí)承受拉力H和剪力V作用，應(yīng)46【例】

計(jì)算工字形截面牛腿與鋼柱連接的對(duì)接焊縫強(qiáng)度(下圖）。F＝550kN（設(shè)計(jì)值）,偏心距e＝300mm。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。焊縫為三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，加引弧板施焊。【例】47【解】對(duì)接焊縫的計(jì)算截面與牛腿的截面相同，因此：最大正應(yīng)力：最大剪應(yīng)力：【解】對(duì)接焊縫的計(jì)算截面與牛腿的截面相同，因此：最大正應(yīng)力48上翼緣和腹板交接處“1”點(diǎn)的正應(yīng)力：“1”點(diǎn)的剪應(yīng)力：由于“1”點(diǎn)同時(shí)受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，故應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力：上翼緣和腹板交接處“1”點(diǎn)的正應(yīng)力：“1”點(diǎn)的剪應(yīng)力：49【例】設(shè)計(jì)鋼梁與鋼柱間連接的對(duì)接焊縫。鋼材Q235，焊條E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級(jí),施焊時(shí)有引出板。偏心力N=400kN，e=25cm。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。NVM1

.12020360102001【例】設(shè)計(jì)鋼梁與鋼柱間連接的對(duì)接焊縫。鋼材Q235，焊條E450V=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=185N/mm2,fvw=125N/mm2

②最大應(yīng)力驗(yàn)算

計(jì)算（1）計(jì)算截面幾何量與外力V=N=400kN,M=Ne=4051③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。521.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及特點(diǎn)。2.了解焊接的工作性能，掌握焊接連接的構(gòu)造要求和計(jì)算方法。3.掌握螺栓連接的構(gòu)造要求和計(jì)算方法。4.掌握焊接殘余應(yīng)力和殘余變形產(chǎn)生的原因及對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響?；疽?.了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及特點(diǎn)?；疽?3項(xiàng)目二焊接

(一)焊接的方法、形式、焊縫符號(hào)標(biāo)注及焊縫質(zhì)量等級(jí)

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件連接形成的結(jié)構(gòu)，因此連接在鋼結(jié)構(gòu)中占有很重要的位置，它直接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)。在受力過程中，連接應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以使被連接構(gòu)件之間保持正確的相互位置。項(xiàng)目二焊接(一)焊接的方法、形式、焊縫符號(hào)標(biāo)注及焊縫質(zhì)54連接的作用是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)件,或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu),以保證其共同工作。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。焊接連接螺栓連接鉚釘連接

NNNNNN螺栓連接鉚釘連接焊接連接連接的作用是通過一定方式將板材或型鋼組合成構(gòu)件,或?qū)?5焊縫連接對(duì)接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接優(yōu)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。鋼結(jié)構(gòu)連接特點(diǎn)焊縫連接對(duì)接焊縫連接角焊縫連接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，任何形56缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形降低受壓構(gòu)件承載力；對(duì)裂紋敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到整體，低溫冷脆問題較為突出。缺點(diǎn)：在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材局部材質(zhì)變脆；57螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級(jí)精制螺栓A、B級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓普通螺栓連接：裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單；螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大。高強(qiáng)螺栓連接：加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好；需進(jìn)行摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高。螺栓連接普通螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接螺栓連接粗制螺栓C級(jí)精制58鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合,常用加熱鉚合，也可在常溫下鉚合。鉚釘連接的傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，連接變形小，承受動(dòng)力荷載時(shí)抗疲勞性能好，適合于重型和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。但由于鉚釘連接費(fèi)材費(fèi)工，噪音大，一般情況下很少采用，逐漸被高強(qiáng)螺栓取代。鉚釘連接鉚釘連接是將鉚釘插入鉚孔后施壓使鉚釘端部鉚合,常用加591、手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法（1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。

焊機(jī)導(dǎo)線熔池焊條焊鉗保護(hù)氣體焊件電弧圖手工電弧焊1、手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法（1）原理：利用電弧產(chǎn)生熱量60（4）焊條的表示方法：E后面加4個(gè)數(shù)字E—表示焊條(Electrode)前兩位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（N/mm2)后兩位數(shù)字表示適用焊接位置、電流種類及藥皮類型等。（2）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，持別適于焊接短焊縫。（3）缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量取決于焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平，質(zhì)量波動(dòng)大。（4）焊條的表示方法：E后面加4個(gè)數(shù)字E—表示焊條(Elec61（5）焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；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。如：Q390、Q420鋼——E55型焊條(E5500--5518)Q345鋼——E50型焊條(E5000--5048)Q235鋼——E43型焊條（E4300--E4328)2、埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）（1）原理：埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。（5）焊條的選擇焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)；不同鋼種的鋼62圖埋弧自動(dòng)電弧焊焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬（2）優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低；電弧熱量集中，熔深大，熱影響區(qū)小；工藝條件穩(wěn)定，焊縫的化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。圖埋弧自動(dòng)電弧焊焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器悍劑漏斗悍劑悍件熔渣悍縫金屬63（3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。（4）焊絲的選擇：埋弧焊的焊條應(yīng)與焊件鋼材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn等。3、氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)，在電弧周圍造成局部的保護(hù)層，使被熔化的鋼材不與空氣接觸。其優(yōu)點(diǎn)：電弧加熱集中，焊接速度快，熔化深度大，焊縫強(qiáng)度高，塑性好。（3）缺點(diǎn)：裝配精度要求高，設(shè)備投資大，施工位置受限等。641、焊縫連接形式焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置，可分為：（1）對(duì)接連接有拼接蓋板的對(duì)接連接1、焊縫連接形式焊縫連接形式及焊縫形式按被連接鋼材的相互位置65（2）搭接連接（3）T形連接（4）角部連接（2）搭接連接（3）T形連接（4）角部連接66（5）焊釘連接N（6）槽焊連接N（5）焊釘連接N（6）槽焊連接N672、焊縫形式（1）——正交——平行——斜交對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫按受力方向正面角焊縫側(cè)面角焊縫斜焊縫正交斜交2、焊縫形式（1）——正交——平行——斜交對(duì)接焊縫角焊縫正對(duì)68（2）角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為：

①連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。

②斷續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，用于次要構(gòu)件或受力小的連接。長(zhǎng)度b≥10hf或50mm

受壓時(shí)間斷距離l≤15t;受拉時(shí)l≤30t，其中t為較薄焊件的厚度。bl間隔角焊縫連續(xù)角焊縫（2）角焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為：

①連續(xù)角焊縫：受力性69（3）角焊縫按施焊位置分為：船形位置焊（平焊）立焊立焊仰焊仰焊仰焊橫焊橫焊橫焊平焊（3）角焊縫按施焊位置分為：船形位置焊立焊立焊仰焊仰焊仰焊橫70焊縫符號(hào)及標(biāo)注

圖2-17對(duì)接焊縫的坡口形式、符號(hào)及尺寸標(biāo)注焊縫符號(hào)及標(biāo)注圖2-17對(duì)接焊縫的坡口形式、符號(hào)及尺寸標(biāo)71圖2-15焊縫標(biāo)注圖形圖2-15焊縫標(biāo)注圖形721、焊縫缺陷焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷是指焊接過程中產(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。1、焊縫缺陷焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫缺陷是指焊接過73焊縫缺陷裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透焊縫缺陷裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透742、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)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。（超聲波檢驗(yàn)、X射線或γ射線透照或拍片）3、焊縫質(zhì)量等級(jí)及選用《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（1）焊縫質(zhì)量等級(jí)2、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；375一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波探傷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合國(guó)家相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求?！朵摻Y(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）焊縫等級(jí)選用一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波76②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＞500kN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)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量Ｑ＞500kN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)。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77b)I型c)單邊V型h)K型溶合線對(duì)接焊縫坡口的型式a)I型V型d)單邊U型e)U型f)g)X型對(duì)接焊縫的形式(二)對(duì)接焊縫的形式與構(gòu)造

b)I型c)單邊V型h)K型溶合線對(duì)接焊縫坡口的型式a)I型78(1)對(duì)手工焊，焊件厚度t≤6mm；對(duì)埋弧焊t≤10mm時(shí)可不做坡口，采用直邊縫。對(duì)接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關(guān)。C=0.5～2mm直邊縫(1)對(duì)手工焊，焊件厚度t≤6mm；對(duì)埋弧焊t≤1079(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時(shí)，宜采用單邊V形或雙邊V形坡口。(3)當(dāng)t>20mm時(shí)，宜采用U形、K形、X形坡口。U形坡口C=3～4mmpC=3～4mmpK形坡口C=2～3mm單邊V形坡口αC=2～3mm雙邊V形坡口αpC=3～4mmpX形坡口(2)當(dāng)焊件厚度t=7～20mm時(shí)，宜采用單邊V形或802、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、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)：經(jīng)常需開坡剖口，焊件下料精度要求高。為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口下加墊板。墊板墊板墊板加墊板的坡口2、對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、力線不彎折、傳力均勻、81（1）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(dòng)力荷載外，一般不用，計(jì)算時(shí)將焊縫長(zhǎng)度兩端各減去t(t為較薄焊件的厚度)。對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理引弧板b引弧板和引出板引弧板引出板（1）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)82（2）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于1:2.5的斜角，以平緩過度，減小應(yīng)力集中。對(duì)于直接受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度應(yīng)不大于1:4。圖2-20變截面鋼板拼接（2）當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時(shí)，應(yīng)做坡度不大于83對(duì)接焊縫又可分為焊透的和未焊透的兩種焊縫。焊透的對(duì)接焊縫強(qiáng)度高，傳力性能好，一般對(duì)接焊縫多采用焊透的，只有構(gòu)件較厚，內(nèi)力較小時(shí)，方可采用未焊透的焊縫。對(duì)接焊縫又可分為焊透的和未焊透的兩種焊縫。84(三)對(duì)接焊縫的計(jì)算

1.軸心力(拉力或壓力)作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算

圖2-22軸心力(拉力或壓力)作用下的對(duì)接焊縫(三)對(duì)接焊縫的計(jì)算1.軸心力(拉力或壓力)作用時(shí)的對(duì)接85NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力?；?2-6)NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直縫或(2-6)86t—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板厚度。ftw—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(為主體鋼材的0.85倍)與鋼材同。fcw—對(duì)接焊縫抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與鋼材同。N—軸向拉力或壓力設(shè)計(jì)值。—焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（有引弧扳時(shí)為焊件寬度b，無引弧扳時(shí)為b-2t(mm)。

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倍（以5N/mm2倍數(shù)取整）?；騮—兩連接件中較小的厚度，T形連接時(shí)為腹板厚度。N—軸87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：

a.未使用引弧板施焊；b.III級(jí)焊縫質(zhì)量。

正焊縫長(zhǎng)度不夠時(shí)可增加焊縫長(zhǎng)度或改用斜焊縫。三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)時(shí)，不需要驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。b≥1.18bb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88（2）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有、。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。

b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN（2）斜焊縫或—焊縫長(zhǎng)度方向與作用力方向間夾角。b892.受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫

MMVVlwtlwt驗(yàn)算截面

—焊縫截面的截面模量—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面對(duì)中性軸的面積矩

分別驗(yàn)算、（1）矩形截面(2-7)(2-8)2.受彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫MMVV90（2）工字形截面MMVV驗(yàn)算截面.1在腹板和翼緣連接處（1點(diǎn)），、均較大。除按式（2-7,2-8）對(duì)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）：（2-9）（2）工字形截面MMVV驗(yàn)算截面.1在腹板和翼緣連接處（913.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對(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：τ1τmaxσM1σM,max柱牛腿NV1焊縫計(jì)算截面

σN由M=Vee由N由Vh0ht3.承受軸心力、彎矩和剪力共同作用