对接焊缝的构造和计算.ppt

钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 3.3 对接焊接的构造和计算 对接焊缝的焊件为了保证焊透常需做成坡口，故又叫坡口焊对接焊缝的焊件为了保证焊透常需做成坡口，故又叫坡口焊 缝。对接焊缝的坡口形式有直线形缝。对接焊缝的坡口形式有直线形( (不切坡口不切坡口) )、半、半V V形形( (单边单边 V V形形) )、全、全V V形、双形、双V V形形(X(X形形) )、U U形、形、K K形等等，如下图所示形等等，如下图所示 ，其中图，其中图(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)、(e)(e)均可考虑在下面加垫板均可考虑在下面加垫板(g)(g)。坡口。坡口 形式和尺寸形式和尺寸( (间隙间隙b b、钝边、钝边p p和坡口角和坡口角 等等) )的选择没有一成不变的选择没有一成不变 的模式，应根据板厚、施工条件的模式，应根据板厚、施工条件( (设备条件、采用手工焊或设备条件、采用手工焊或 自动焊、焊件是否能翻身、选用的焊接参数等自动焊、焊件是否能翻身、选用的焊接参数等) )具体情况而具体情况而 定，主要目的是为了既要保证焊透，又要尽量减少焊缝金属定，主要目的是为了既要保证焊透，又要尽量减少焊缝金属 和使施工方便。和使施工方便。 一、对接焊缝的构造要求一、对接焊缝的构造要求 1 1 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 当焊件厚度很小当焊件厚度很小( (手工焊手工焊6mm6mm，埋弧焊，埋弧焊l0mm)l0mm)时，可用直边缝。时，可用直边缝。 对于一般厚度的焊件可采用具有斜坡口的单边对于一般厚度的焊件可采用具有斜坡口的单边V V形或形或V V形焊缝形焊缝 。斜坡口和根部间隙。斜坡口和根部间隙b b共同组成一个焊条能够运转的施焊空闻共同组成一个焊条能够运转的施焊空闻 ，使焊缝易于焊透；钝边，使焊缝易于焊透；钝边p p有托住熔化金属的作用。对于较厚有托住熔化金属的作用。对于较厚 的焊件的焊件(t20mm)(t20mm)，则采用，则采用U U形、形、K K形和形和X X形坡口。对于形坡口。对于V V形缝和形缝和 U U形缝需对焊缝根部进行补焊。形缝需对焊缝根部进行补焊。 2 2 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 在对接焊缝的拼接处，当板宽或板厚不同时，为使截面和缓过在对接焊缝的拼接处，当板宽或板厚不同时，为使截面和缓过 渡以减小应力集中，应将板宽或板厚切成斜面，且坡口形式应渡以减小应力集中，应将板宽或板厚切成斜面，且坡口形式应 根据较薄焊件厚度确定。试验证明，只要斜度不大于根据较薄焊件厚度确定。试验证明，只要斜度不大于1 14 4，则，则 其疲劳强度与等宽等厚的情况相差不大。故规范规定：当焊件其疲劳强度与等宽等厚的情况相差不大。故规范规定：当焊件 的宽度不同或厚度在一侧相差的宽度不同或厚度在一侧相差4mm4mm以上时，应分别在宽度或厚以上时，应分别在宽度或厚 度方向从一侧或两侧做成坡度不大于度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1 1：2.52.5的斜角，但对直接的斜角，但对直接 承受动力荷载且需验算疲劳的结构，图中斜角坡度不应大于承受动力荷载且需验算疲劳的结构，图中斜角坡度不应大于1 1： 4 4。 3 3 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载 力影响极大，故凡要求等强的对接焊缝施焊时应设置引弧板力影响极大，故凡要求等强的对接焊缝施焊时应设置引弧板 和引出板（常常简述为引弧板），焊后将它割除。当无法采和引出板（常常简述为引弧板），焊后将它割除。当无法采 用引弧用引弧( (出出) )板施焊时，允许不设置引弧板施焊时，允许不设置引弧( (出出) )板，此时可令焊缝板，此时可令焊缝 计算长度等于实际长度减计算长度等于实际长度减2t(2t(此处此处t t为较薄焊件厚度为较薄焊件厚度) )。 4 4 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 二、对接焊缝的计算 1.对接焊缝受轴心力作用 式中式中 N N轴心拉力或压力；轴心拉力或压力； l l w w 焊缝的计算长度。施焊时，焊缝两端设置引弧板焊缝的计算长度。施焊时，焊缝两端设置引弧板 和引出板时，等于焊缝的实际长度；无引弧板和引出板时，和引出板时，等于焊缝的实际长度；无引弧板和引出板时， 每条焊缝的计算长度等于实际长度减去每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t2t； t t在对接接头中连接件的较小厚度；在在对接接头中连接件的较小厚度；在T T形接头中形接头中 为腹板厚度；为腹板厚度； 对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值 5 5 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 由于三级焊缝的抗拉强度比母材低。故当设置引弧板和引出板由于三级焊缝的抗拉强度比母材低。故当设置引弧板和引出板 时，只有三级焊缝才需按上式进行抗拉强度验算。时，只有三级焊缝才需按上式进行抗拉强度验算。 如果用直缝不能满足抗拉强度要求时，可采用如图如果用直缝不能满足抗拉强度要求时，可采用如图 (b)(b)所示的斜所示的斜 对接焊缝。计算表明，焊缝与作用力对接焊缝。计算表明，焊缝与作用力N N的夹角满足的夹角满足 时，时， 斜焊缝长度的增加能抵消抗拉强度的不足，可不再进行验算斜焊缝长度的增加能抵消抗拉强度的不足，可不再进行验算 。 6 6 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 2. 对接焊缝承受弯矩和剪力的共同作用 （a a）所示是对接接头受到弯矩和剪力的共同作用，由于焊缝）所示是对接接头受到弯矩和剪力的共同作用，由于焊缝 截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形 ，其最大值应分别满足下列强度条件：，其最大值应分别满足下列强度条件： (b)(b)所示是工字形截面粱的对接焊缝接头，除应分别按上式验所示是工字形截面粱的对接焊缝接头，除应分别按上式验 算最大正应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和较大算最大正应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和较大 剪应力的腹板与翼缘交接点处，还应按下式验算折算应力：剪应力的腹板与翼缘交接点处，还应按下式验算折算应力： 7 7 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 (a)(a)矩形截面；矩形截面；(b)(b)工字形截面工字形截面 当轴心力与弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴当轴心力与弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴 心力和弯矩引起的应力之和，剪应力、折算应力仍按上式验算心力和弯矩引起的应力之和，剪应力、折算应力仍按上式验算 3.承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 8 8 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 【例1】 验算两钢板的对接焊缝的强度。板宽为验算两钢板的对接焊缝的强度。板宽为500mm500mm，厚，厚12mm12mm，轴，轴 心拉力的设计值心拉力的设计值N=1100kNN=1100kN。钢材为。钢材为Q235-BFQ235-BF，手工焊，焊条，手工焊，焊条 为为E43E43型，三级焊缝，施焊时不用引弧板。型，三级焊缝，施焊时不用引弧板。 【解】 直缝连接其计算长度直缝连接其计算长度l l w w 500-212=476mm500-212=476mm。焊缝正应力为：。焊缝正应力为： 不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为1.5:l1.5:l，即，即 =56=56 。斜缝计算长度。斜缝计算长度lwlw500/sin500/sin -212=579mm-212=579mm。故此时焊缝正应。故此时焊缝正应 力为：力为： 9 9 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 剪应力为：剪应力为： 这就说明当这就说明当 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。时，焊缝强度能够保证，可不必计算。 若不采用斜对接焊缝，可考虑加引弧板，这时直缝计算长度若不采用斜对接焊缝，可考虑加引弧板，这时直缝计算长度l l w w 500mm500mm。焊缝正应力为：。焊缝正应力为： 满足要求满足要求 1010 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 【例2】 计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度( (图图3-3-6)3-3-6)。 F=550kN(F=550kN(设计值设计值) )，偏心距，偏心距e=300mme=300mm。钢材为。钢材为Q235-BFQ235-BF，焊条，焊条 为为E43E43型，手工焊。三级焊缝。上、下翼缘加引弧板施焊。型，手工焊。三级焊缝。上、下翼缘加引弧板施焊。 【解】 因有引弧板，对接焊缝的计算截面与牛腿的截面相同，因而 1111 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.3 /$3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算 V=F=550KN, M=Fe=5500.3=165KNmV=F=550KN, M=Fe=5500.3=165KNm 最大正应力为