鋼結(jié)構(gòu)的鏈接課件

課前提問1、影響鋼材機(jī)械性能的因素有哪些？答：（1）化學(xué)成分的影響（2）冶煉、澆注、軋制的影響（3）鋼材硬化的影響（4）復(fù)雜應(yīng)力的影響（5）應(yīng)力集中的影響（6）殘余應(yīng)力的影響（7）溫度的影響（8）鋼材的疲勞2、鋼結(jié)構(gòu)常用的鋼材的規(guī)格有哪些？答：鋼板、熱軋型鋼、焊接型鋼、冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板3、I20表示什么含義？Q235-AF表示什么含義？2、鋼結(jié)構(gòu)的連接

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)的安全和經(jīng)濟(jì)。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。2、鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)連接的種類及其特點(diǎn)2.1螺栓連接2.32、鋼結(jié)構(gòu)的連接焊接2.2焊縫連接的常識(shí)§1角焊縫連接§32.2

焊接對(duì)接焊縫連接§2焊接殘余變形和殘余應(yīng)力§4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?！?焊縫連接的常識(shí)一、焊接方法

電弧焊(埋弧焊)(1)手工電弧焊(2)自動(dòng)半自動(dòng)埋弧電弧焊｛(3)CO2氣體保護(hù)焊—以C02為保護(hù)氣體，使被熔化的金屬不與空氣接觸。(4)氣壓焊—以氧-乙炔火焰加熱(5)電阻點(diǎn)焊(6)閃光對(duì)焊(7)電渣壓力焊(8)埋弧壓力焊手工焊原理自動(dòng)焊原理電阻點(diǎn)焊焊材的基本知識(shí)1、焊條（1）焊條的種類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條，其牌號(hào)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(duì)Q235鋼采用E43型焊條；對(duì)Q345采用E50型，對(duì)Q390和Q420鋼采用E55型。（2）焊條的命名方法：E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2、焊絲自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊采用的焊絲應(yīng)與主體金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)，即應(yīng)使熔敷金屬的強(qiáng)度與主體金屬的強(qiáng)度相等。2、按兩焊件的相對(duì)位置分

3、對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分a）直縫：作用力方向與焊縫方向正交b）斜縫：作用力方向與焊縫方向斜交

4、角焊縫按受力與焊縫方向分a）端縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直b）側(cè)縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行c)斜縫:作用力與焊縫長(zhǎng)度方向斜交角焊縫的種類Na)Nb)θNc)

焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法分：外觀檢查、超聲波探傷檢驗(yàn)、X射線檢驗(yàn)。

2、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)3、焊縫質(zhì)量等級(jí)焊縫質(zhì)量分三級(jí):

一級(jí)焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、x射線檢驗(yàn)都合格；二級(jí)焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格；三級(jí)焊縫需外觀檢查合格。四、焊縫的符號(hào)及標(biāo)注方法2、基本（圖形）符號(hào)3、輔助符號(hào)焊縫符號(hào)：引出線、基本符號(hào)，必要時(shí)加上輔助符號(hào)。1、引出線由帶箭頭的指引線和兩條基準(zhǔn)線組成（其中一條為實(shí)線，一條為虛線）某次培訓(xùn)，有人遲到5分鐘，大家紛紛求情，培訓(xùn)師說：“不行，會(huì)前強(qiáng)調(diào)不允許遲到，大家都說沒問題。他要為承諾負(fù)責(zé)，只能站在門外聽?！迸嘤?xùn)進(jìn)行了5個(gè)小時(shí)，遲到者也在門外站了5個(gè)小時(shí)。富有愛心的殘暴，是每個(gè)管理者必須具備的一種品質(zhì)，只有這樣才能維護(hù)承諾的尊嚴(yán)和制度的嚴(yán)肅性。課前提問1、鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方式有哪些？2、焊條牌號(hào)E43表示什么含義？如何選擇焊條？3、焊縫按照性質(zhì)分為哪些種類？§2

對(duì)接焊縫連接一、對(duì)接焊縫的形式和構(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V型d)單邊U型e)U型f)g)X型1、對(duì)接焊縫的形式應(yīng)用：板厚為tt≤10mm時(shí)，用a）、b)

工字形

t=10～20mm時(shí)，用c）、d)單邊V

、V字形

t＞20mm時(shí)，用g)、f)、h)

X、K、U字形墊板墊板墊板加墊板的坡口為防止熔化金屬流淌必要時(shí)可在坡口下加墊板（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)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)。2、對(duì)接焊縫的構(gòu)造處理引弧板b(2)變厚度板或變寬度板對(duì)接，在板的一面或兩面切成坡度不大于1:2.5或1：4（對(duì)于承受動(dòng)力荷載且需要計(jì)算疲勞的結(jié)構(gòu)）的斜面，避免應(yīng)力集中。(3)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。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)。焊接方法和焊條型號(hào)構(gòu)件鋼材對(duì)接焊縫角焊縫鋼號(hào)厚度或直徑（mm）抗壓fcw焊縫質(zhì)量為下列級(jí)別時(shí)，抗拉、抗彎ftw抗剪fvw抗拉、抗壓和抗剪ffw一、二級(jí)三級(jí)自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43××型焊條手工焊Q235215205200190215205200190185175170160125120115110160焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）3、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E50××型焊條手工焊Q345Q345q310295265250310295265250265250225210180170155145200200200200自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E55××型焊條手工焊Q390Q390q350335315295350335315295300285270250205190180170220220220220續(xù)表焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（N/mm2）焊接方法和焊條型號(hào)構(gòu)件鋼材對(duì)接焊縫角焊縫鋼號(hào)組別厚度或直徑（mm）抗壓fcw焊縫質(zhì)量為下列級(jí)別時(shí)，抗拉、抗彎ffw抗剪fvw抗拉、抗壓和抗剪ffw一、二級(jí)三級(jí)二、對(duì)接焊縫連接的計(jì)算1.軸心受力的對(duì)接焊縫NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直縫驗(yàn)算截面矩形，只有正應(yīng)力?；?3-1)t—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?；?qū)舆B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)tanθ≤1.5時(shí)，不需要驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。b≥1.18bb（2）斜焊縫驗(yàn)算截面矩形，有、?；?/p>

—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?！獙?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例1、圖示兩塊Q235鋼板為對(duì)接焊縫連接；采用手工電弧焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。已知板截面為460mm×10mm,承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N＝850KN，試驗(yàn)算該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力。解、因Q235鋼、板厚t=10mm＜16mm、對(duì)接焊縫、三級(jí)，故由附表1－3可知ftw=185N/mm2。因N=850KN,lw=460-2t=460-2×10=440mm，t=10mm，故σ＝N/（lwt）＝850×103/（440×10）＝193.2N/mm2>ftw=185N/mm2。所以該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力不滿足要求。需采取措施。例2、如下圖，除在施焊時(shí)采用引弧板和引出板外，其余條件同例1，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。試驗(yàn)算該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力。解、因Q235鋼、板厚t=10mm＜16mm、對(duì)接焊縫、三級(jí)，故由附表1－3可知ftw=185N/mm2。因N=850KN，lw=460mm，t=10mm，故[N]=ftw（lwt）＝185×（460×10）＝851000N>N＝850×103N。所以該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力滿足要求。例3、圖示兩塊軸心受拉Q235不等厚鋼板采用對(duì)接焊縫連接；手工電弧焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為三級(jí)。已知板寬度均為550mm，厚度分別為20mm、16mm,承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值N＝1180KN，試驗(yàn)算該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力。解、因Q235鋼、較小板厚t=16mm、對(duì)接焊縫、三級(jí)，故由附表1－3可知ftw=185N/mm2。因Nk=1180KN,N=1.35×1180=1593KN，lw=550-2t=550-2×16=518mm，t=16mm，故σ＝N/（lwt）＝1593×103/（518×16）＝192.2N/mm2>ftw=185N/mm2。所以該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力不滿足要求。需采取措施。練習(xí)1、圖示兩塊軸心受拉Q235不等厚鋼板采用對(duì)接焊縫連接；手工電弧焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為三級(jí)，采用引弧板和引出板施焊。已知板寬度均為550mm，厚度分別為20mm、16mm,承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值N＝1180KN，試驗(yàn)算該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力。練習(xí)2、圖示兩塊軸心受拉Q235不等厚鋼板采用對(duì)接焊縫連接；手工電弧焊，焊條為E43，焊縫質(zhì)量為二級(jí)。已知板寬度均為550mm，厚度分別為20mm、16mm,承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值N＝1180KN，試驗(yàn)算該構(gòu)件焊縫的軸心受拉承載力。

2、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(3-2)(3-3)（2）工字形截面MMVV驗(yàn)算截面.1

問題特點(diǎn)：

在腹板和翼緣連接處（1點(diǎn)），、均較大。除按式（3-2,3-3）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)力驗(yàn)算公式：(規(guī)范規(guī)定公式)（3-4）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3-1某6m跨度簡(jiǎn)支梁的截面和荷載如圖示。在距支座2.4m處有翼緣和腹板的拼接連接，試驗(yàn)算其拼接的對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235，采用E43型焊條，手工焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)采用引弧板。q=240KN/m2.4m6m-250×16-250×16－1000×10計(jì)算（1）計(jì)算截面幾何量與外力1-1X-XV=720-240x2.4=144kN,M=720×2.4-240x2.4x1.2=1036.8kN·m

(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

②最大應(yīng)力驗(yàn)算

N=240x6/2=720kN,③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。1-1X-X例3-2

設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間連接的對(duì)接焊縫。鋼材Q235，焊條E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級(jí)。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。偏心力N=400kN（間接動(dòng)力荷載引起），e=25cm。采用引弧板施焊。NVMV=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=175,fvw=120

②最大應(yīng)力驗(yàn)算

計(jì)算:（1）計(jì)算截面幾何量與外力③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。練習(xí)1

設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間連接的對(duì)接焊縫。鋼材Q235，焊條E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級(jí)。驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。偏心力N=350kN（間接動(dòng)力荷載引起），e=300mm。采用引弧板施焊。NVM練習(xí)2某8m跨度簡(jiǎn)支梁的截面和荷載如圖示。在距支座1.2m處有翼緣和腹板的拼接連接，試驗(yàn)算其拼接的對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235，采用E43型焊條，手工焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)采用引弧板。q=150KN/m1.2m8m-250×14-250×14－800×10§3角焊縫連接一、角焊縫的形式和構(gòu)造1、角焊縫的形式(按兩焊腳邊的夾角分)（1）直角焊縫（a）普通焊縫（b）平坡焊縫（c）深熔焊縫

一般采用（a）。但（a）應(yīng)力集中較嚴(yán)重，在承受動(dòng)力荷載時(shí)采用（b）、（c）。a)c)b)

直角焊縫：=900a)普通焊縫b)平焊縫c)凹焊縫普通焊縫：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）。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。ab45°BACEDhfhfhe圖中，hf—較小焊腳尺寸，he—焊縫有效厚度。并有，he=0.7hf，he—總是450喉部截面上的最小高度。（2）斜角角焊縫

主要用于鋼管連接中我們主要討論直角焊縫（a）斜銳角焊縫d)e)（b）斜鈍角焊縫f)（c）斜凹面角焊縫

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，直角角焊縫分為：2角焊縫的構(gòu)造不應(yīng)太小——否則不能焊透，導(dǎo)致實(shí)際承載力不足焊縫冷卻太快容易開裂①角焊縫焊腳尺寸hf不應(yīng)太大——否則焊縫冷卻后產(chǎn)生較大變形較薄焊件容易燒穿具體要求詳見教材（1）角焊縫截面尺寸hft1t2tt1hf焊腳尺寸是指角焊縫根角至焊縫截面外邊緣（焊趾）的尺寸

2角焊縫的構(gòu)造②最大焊腳尺寸hf,max（1）角焊縫截面尺寸

hf,max≤1.2t1式中:t1---較薄焊件厚度。對(duì)于板件邊緣的角焊縫：當(dāng)t≤6mm時(shí)，hf,max≤t；當(dāng)t>6mm時(shí)，hf,max

≤t-(1~2)mm；對(duì)圓孔或槽孔內(nèi)的角焊縫，焊腳尺寸尚不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的1/32角焊縫的構(gòu)造③最小焊腳尺寸hf,min（1）角焊縫截面尺寸式中:t2---較厚焊件厚度。當(dāng)t2≤4mm時(shí),hf,min=t2另:對(duì)于自動(dòng)埋弧焊hf,min可減去1mm;對(duì)于T型連接單面角焊縫hf,min應(yīng)加上1mm;

2角焊縫的構(gòu)造④側(cè)縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度（1）角焊縫截面尺寸當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不考慮超過部分的強(qiáng)度；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。⑤角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度當(dāng)焊件的焊接長(zhǎng)度不受限制時(shí)，在滿足最大焊縫長(zhǎng)度的要求下，小而長(zhǎng)的焊縫比大而短的焊縫好！2角焊縫的構(gòu)造⑥搭接連接的構(gòu)造要求角焊縫截面尺寸板件與節(jié)點(diǎn)板的連接僅用兩側(cè)縫焊接時(shí)：A、為避免應(yīng)力傳遞過分彎折導(dǎo)致應(yīng)力不均：B、為避免焊縫橫向收縮引起的板件拱曲太大：不滿足此條件時(shí)，應(yīng)加塞焊或采用三面圍焊！bt1t22角焊縫的構(gòu)造⑥搭接連接的構(gòu)造要求C、角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。D、在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。b2hft1t22.角焊縫的構(gòu)造要求X190二、角焊縫連接的基本受力分析1、應(yīng)力分析

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。

hfdcbadcbahehfhfhfhe有效截面——焊縫兩焊腳面交線（aa）與有效厚度he組成的截面（下圖中adda）。（1）側(cè)焊縫

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

有效截面上只有與焊縫長(zhǎng)度方向平行的剪應(yīng)力

。（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⊥。正面角焊縫剛度大，破壞時(shí)變形小，強(qiáng)度比側(cè)縫高，但塑性變形能力比側(cè)縫小，常呈脆性破壞。三、角焊縫連接的計(jì)算1、鋼板受軸心力作用時(shí)的計(jì)算①側(cè)焊縫作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的角焊縫dNadccaxlwheNN②端焊縫或作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的角焊縫yzadcdcahe

f③兩方向力綜合作用的角焊縫NΒf——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高系數(shù)，對(duì)承受靜力荷載或間接動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.22，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.0。④斜角焊縫的計(jì)算簡(jiǎn)化可按側(cè)面角焊縫計(jì)算，取β=1.0。例1設(shè)計(jì)圖例3-3所示一雙蓋板的對(duì)接接頭。已知鋼板截面250x14,蓋板截面為2-200x10,受軸心力N=700kN（靜荷載），鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。

解：確定焊縫的焊腳尺寸hfhfmax=t-(1~2)mm=10-(1~2)mm=8~9mm（施焊時(shí)一般難以焊滿整個(gè)厚度）

且hfmax

≤1.2

tmin=1.2×10=12mm(防止產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力和焊接變形）

hf>hfmin=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷卻過快產(chǎn)生翠硬組織）所以hf

取8mmNNNNa)1、采用側(cè)面角焊縫因用雙蓋板，接頭一側(cè)共有4條焊縫，每條焊縫所需計(jì)算長(zhǎng)度為：NNNNa)例題3-3蓋板總長(zhǎng)：L＝（200+2×8）×2+10=442mm,取L＝450mm驗(yàn)算構(gòu)造要求：=200mm<60hf=60x8=480mm>8hf=64mm（焊縫長(zhǎng)度與焊腳的比值不宜過大，當(dāng)比值過大時(shí)兩端會(huì)首先出現(xiàn)裂縫，此時(shí)焊縫中間部分還未發(fā)揮其承載能力，也不宜過小，過小時(shí)焊縫起落弧的弧坑相距太近，使焊縫不夠可靠）（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(zhǎng)度大于它們之間的距離)t=10mm<12mm且b=200mm>190mm,不滿足構(gòu)造要求。（為了避免焊縫收縮時(shí)引起板件的拱曲過大，還宜使b<=16t(當(dāng)t>12mm)或190mm（當(dāng)t<=12mm)2、采用三面圍焊NNNN例題3-3正面角焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力N’為：接頭一側(cè)所需側(cè)縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：蓋板總長(zhǎng)：L＝（73.3+8）x2+10=172.6mmm,取180mm.3、采用菱形蓋板為使傳力較平順和減小拼接蓋板四角處焊縫的應(yīng)力集中，可將拼接蓋板做成菱形。一般先確定蓋板的尺寸NNb)NN兩條端縫：lw1=100mm四條側(cè)縫：lw2=（70-8）mm四條斜縫：lw3=（502+502）0.5＝71mm連接一側(cè)共能承擔(dān)的內(nèi)力：N1+N2+N3=720.7KN>700KN所需蓋板總長(zhǎng)：L＝（50+70）x2+10=250mm比三面圍焊的矩形蓋板長(zhǎng)度有所增加，但改善了連接的工作性能。例2(類似)驗(yàn)算圖例3-3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Q235，手工焊，焊條E43型。取hf=8mm。采用三面圍焊情形一兩塊矩形蓋板寬340mm，厚12mm。情形二兩塊菱形蓋板寬340mm，厚12mm。

例題2NNNNa)NNNNb)（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}N240340N1/2N1/2N2abcd起弧：d，cd=240-落?。篴,ab=240-bc=340靜荷載：端焊縫有1.22

①查《規(guī)范》確定ffw，從書附錄一附表1-3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×(232+232

+1.22×340)×2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-tmm。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≤fθffw∑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

)

③數(shù)值計(jì)算查表得fθ=1.03（=25）算∑lw1

=4×(55-8)=4×47mm∑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=160⑤結(jié)論：滿足強(qiáng)度要求。練習(xí)1:如下圖所示，試設(shè)計(jì)一雙矩形蓋板三面圍焊的對(duì)接接頭。已知鋼板截面250x16,蓋板截面為2-200x12,受軸心力N=800kN（靜荷載），鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。

NNNNa)

練習(xí)2:驗(yàn)算下圖所示連接的強(qiáng)度。已知板寬400mm，厚16mm,采用兩塊矩形蓋板連接，蓋板寬340mm，厚10mm。受軸心力N=1500kN（直接動(dòng)荷載），鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。取hf=8mm。

NNNNa)2、角鋼受軸心力作用的角焊縫計(jì)算（1）兩面?zhèn)群缚pNNe2e1N1N2bK1、

K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1

、N2——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。（2）三面圍焊NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)力為：（3）“L”型焊縫N2

=

0N1=N-N3

NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2例1設(shè)計(jì)下圖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=575kN。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=575kN2160×100×10例題1（雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板間的連接）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（1）只有側(cè)焊縫①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本問題屬于不等邊角鋼長(zhǎng)邊相連，查表2-8（書p.44），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+2hf=290mm

lw2=150+2hf=162mm加2hf是考慮起落弧。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）（2）、三面圍焊N1N2Nlw1lw2N3b①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=0.65×428-160/2=298mm★若所受荷載非

lw2=0.35×428-160/2=70mm

直接動(dòng)力荷載,

3）肢背、肢尖焊縫設(shè)計(jì)長(zhǎng)度

可以這樣算嗎?★

lw1=298+6=204mm，取205mm。

lw2=70+6=76mm加6mm是考慮起弧或落弧。練習(xí)1

設(shè)計(jì)下圖所示雙不等邊角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的連接角焊縫。已知角焊縫采用三面圍焊，承受靜力荷載N=600kN。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=600kN2160×100×12練習(xí)1（雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板間的連接）3、彎矩、剪力和軸心力共同作用下的T形連接角焊縫計(jì)算b)1a)形心MNVo1有效截面AABB焊縫受M、V、N作用a)形心MNVo1有效截面b)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)，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應(yīng)力f。

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fNf=（3-29）（3-28）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）的抵抗矩。（3-30）b)1a)形心MNVo1有效截面AABBc)XXlw有效截面在1點(diǎn)處，有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的最大應(yīng)力f，且

形心MNVo11例3-6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Q235，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)例題3-6(角焊縫受偏心剪力)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題。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。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IxNVMa)Af=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：

b)所以該構(gòu)件強(qiáng)度滿足要求c)例3-5設(shè)計(jì)圖例3-5中節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫。偏心力P=150kN（靜荷載）。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。

100100·20P453VNM節(jié)點(diǎn)板預(yù)埋鋼板例題3-5（角焊縫受偏心力）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。特點(diǎn)：荷載P不通過焊縫截面形心，使焊縫受軸力N、剪力V、彎矩M。屬于角焊縫受彎矩、剪力、軸心力共同作用的情形。用式（3-11a）、（3-11b）計(jì)算。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

N=3P/5=3×1