对接焊缝、角焊缝的构造和计算

3钢结构的连接设计3.5对接焊缝的构造和计算3.5.1对接焊缝的构造：坡口形式直边缝单边V形缝双边V形缝板厚t<10mm板厚t=10~20mmU形缝K形缝X形缝板厚t>20mm3钢结构的连接设计不同宽度不同厚度可不设斜坡引弧板3.5.2其它构造3钢结构的连接设计3.5.3焊缝截面焊缝截面厚度－－焊缝所连接板件的较薄厚度；焊缝截面计算长度－－采用引弧板时，焊缝全长有效；未采用引弧板时，计算焊缝长度=焊缝长度减去2t。t为对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹板厚度;3.4.4传力特性（1）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力（2）力线没有转折（或基本没有转折）3钢结构的连接设计3.5.4焊缝强度设计值3钢结构的连接设计确定计算截面上的内力（荷载效应）2.确定焊缝质量检验等级－－

根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等－－对接焊缝一般均有全熔透要求，等级为二级或一级

3.确定焊缝强度设计值

抗拉强度抗压强度抗剪强度

4.计算焊缝截面特性

截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等5.应力计算6.强度校核3.5.6计算步骤3钢结构的连接设计直焊缝引弧板N—轴心拉力或压力tw—焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw—焊缝计算长度，有引弧板lw＝L，无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）

—对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度焊缝应力验算式中：3.5.7典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－直缝直缝3钢结构的连接设计斜焊缝焊缝应力简化验算lw—斜焊缝计算长度，—对接焊缝抗剪设计强度强度规范规定当，可不验算。斜缝3.5.7典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－斜缝3钢结构的连接设计弯矩M剪力V平板梁工字形梁应力分布应力分布弯矩M剪力V轴力N应力分布3.5.7典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用3钢结构的连接设计弯矩M剪力V梁柱连接处柱牛腿处atw焊缝截面应力分布与一般梁中连接计算不同：剪力仅由梁或牛腿腹板承受3.5.7典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用3钢结构的连接设计——焊缝有效抗剪面积，——整个焊缝截面的面积；

3.5.7典型节点（4）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力、轴力作用3钢结结构构的的连连接接设设计计3.6角焊缝缝的的构直角焊缝斜角焊缝3.6.1角焊焊缝缝的的构构造造：：角焊焊缝缝的的截截面面（1）按按两焊焊角角边边夹夹角角划划分分除钢钢管管结结构构外外,对于于α>135o或α<60o斜角角角角焊焊缝缝,不宜宜用用作作受受力力焊焊缝缝。3钢结结构构的的连连接接设设计计普通通型型深熔熔型型平坡坡型型适宜动力荷载，但施焊不便施焊方便，最常用角焊焊缝缝截截面面（2）按按焊缝缝截截面面形形式式划划分分在直直接接承承受受动动力力荷荷载载的的结结构构中中，，正正面面角角焊焊缝缝宜宜采采用用平平坦坦型型，，且且长长边边沿沿内内力力方方向向；；3钢结结构构的的连连接接设设计计角焊缝侧焊缝（与力平行）端焊缝（与力垂直）（2）按按焊缝缝方方向向与与受受力力方方向向分分角焊焊缝缝截截面面3钢结结构构的的连连接接设设计计不应应太太小焊缝冷却太快容易开裂（1）角角焊焊缝缝焊焊脚脚尺尺寸寸hf不应应太太大大———否则则焊较薄焊件容易烧穿具体要求详见规范3.6.2角焊焊缝缝截截面面尺尺寸寸（（1）hft1t2tt1hf焊脚脚尺尺寸寸是是指指角角焊焊缝缝根根角角至至焊焊缝缝截截面面外外边边缘缘（（焊焊趾趾））的的尺尺寸寸3钢结结构构的的连连接接设设计计（2）最大大焊焊脚脚尺尺寸寸h3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（2）hf,max≤1.2t1式中:t1---较薄焊焊件厚厚度。。对于板板件边边缘的的角焊焊缝：：当t≤6mm时，hf,max≤t；当t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；钢管构构件除除外对圆孔孔或槽槽孔内内的角角焊缝缝，焊焊脚尺尺寸尚尚不宜宜大于于圆孔直直径或或槽孔孔短径径的1/33钢结构构的连连接设设计（3）最小焊6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（3）式中:t2---较厚焊焊件厚厚度。。当t2≤4mm时,hf,min=t2另:对于自动埋对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;

3钢结构构的连连接设设计（4）侧缝的的最大大计算算长度度3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（4）当实际际长度度大于于以上上值时时，计计算时时不考考虑超超过部部分的的强度度；但当内内力沿沿侧焊焊缝全全长分分布时时，不不受上上式限限制。。当焊件件的焊焊接长长度不不受限限制时时，在在满足足最大大焊缝缝长度度的要要求下下，小小而长长的焊焊缝比比大而而短的的焊缝缝好！！3（6）搭接连连接的的构造造要求求3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（5）C、角焊焊缝的的端部部位于于构件件转角角处时时，应应作2hf的绕角角焊，，且转转角处处必须须连续续施焊焊。D、在搭接接连接接中，，搭接接长度度不得得小于于焊件件较小小厚度度的5倍，且不得得小于于25mmb2hft1t23钢结构构的连连接设设计构造要要求汇汇总3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（6）3钢结构构的连连接设设计角焊缝缝的其其它构构造要要求：：(1)承受动动力荷荷载的的结构构中，，垂直直于受受力方方向的的焊缝缝不宜宜采用用不焊焊透的的对接接焊缝缝。(2)在直接接承受受动力力荷载载的结结构中中，角角焊缝缝表面面应做做成直直线形形或凹凹形，，焊脚脚尺寸寸的比比例：：对正正面角角焊缝缝宜为为1:1.5,长边顺顺内力力方向向；对对侧面面角焊焊缝可可为1:1。(3)在次要要构件件或次次要焊焊接连连接中中，可可采用用断续续角焊焊缝。。断续续角焊焊缝之之间的的净距距，不不应大大于15t（对受受压构构件））或30t（对受受拉构构件）），t为较薄薄焊件件的厚厚度。。3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（7）3钢结构构的连连接设设计（1）端缝：焊缝缝垂直于受力力方向，其特特点为受力后后应力状态较较复杂，应力力集中严重，，焊缝根部形形成高峰应力力，易于开裂裂。端缝破坏坏强度要高一一些，但塑性性差。（2）侧缝：焊缝缝长度方向与与受力方向平平行，其特点点为应力分布布简单些，但但分布并不均均匀，剪应力力两端大，中中间小。侧缝缝强度低，但但塑性较好。。3.7角焊缝的受力力特点3钢结构的连接接设计3.7.1侧缝的应力状状态主要受剪应力力，分布不均均，两头大中中间小，焊缝越长应力力不均匀程度度越高强度相对较低低，塑性较好好破坏常发生在在近似45°斜平面上3钢结构的连接接设计正、剪应力都有，且分布很不均匀根部应力集中最厉害，常常是开裂的起源点焊缝破坏强度高，但塑性差端焊缝应力分布ABCD3.7.2端缝应力状状态破坏模式3钢结构的连连接设计θ＝90°侧焊缝θ＝0°端焊缝荷载－变形形曲线3.7.3端缝与侧缝缝的比较3钢结构的连连接设计端焊缝侧焊缝

计算截面均取焊缝45°喉部为有效截面（假定破坏截面）有效焊缝高度he＝0.7hf(焊缝高度)hfhfhe有效截面计算焊缝长长度lw＝每条连续焊焊缝的长度度－2hf（每端扣hf）3.7.4角焊缝的计计算截面（1）hfhehh1h2deh---焊缝厚度、、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根3钢结构的连连接设计角焊缝的有有效截面为平分角焊焊缝夹角的截面，破破坏往往从从这个截面面发生。有效截面的的高度（不不考虑焊缝缝余高）称称为角焊缝的有有效厚度he，当=90o时：he＝0.7hf；其他：he＝hfcos(/2)。3.7.4角焊缝的计算截面（2）3钢结构的连连接设计破坏面试验公式3.7.5角焊缝的计计算应力（（1）NyNxσ┻τ┻τ∥=τfhelw45O45Ohf3钢结构的连连接设计简化公式f—端焊缝强度增大系数

f直角焊缝斜角焊缝＝1.0＝1.22静载、间接动载＝1.0直接动载f当＝0时＝0时式中：—

平行焊缝长度方向的计算应力

—垂直焊缝长度方向的计算应力

—

角焊缝强度设计值

危险点3.7.5角焊缝的计计算应力（（2）┻┻∥3钢结构的连连接设计3.7.6角焊缝强度设设计值3钢结构的连连接设计角焊缝计算算的基本公公式式中f——正面角焊缝缝的强度设设计值增大大系数，；但对直接接承受动力力荷载结构构中的角焊焊缝，由于于正面角焊焊缝的刚度度大，韧性性差，应取取f＝1.0；f——按角焊缝有有效截面计计算，垂直直于焊缝长长度方向的的正应力；；f——按角焊缝有有效截面计计算，沿焊焊缝长度方方向的剪应应力。3.8角焊缝计算算3钢结构的连连接设计3.8.1计算步骤轴力、剪力及联合作用弯矩及与轴力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用焊缝群截面特性计算计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-n×hf连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除hf焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等应力计算强度校核确定焊缝（焊缝缝群）内力力分析3钢结构的连连接设计两边侧焊两边端焊验算－端焊缝强度提高系数验算认为焊缝有效截面上应力均匀分布一条单独的焊缝，每端扣除hf3.8.2典型节点（（1）－－拼接板连接接－－－承受轴力N作用3钢结构的连连接设计验算四周围焊当焊缝受直直接动力荷荷载时：由端焊缝1N1122再验算侧焊缝N1lw1N2，lw2减小拼接板角部应力集中四周菱形围焊简化验算－无论静载、动载3.8.2典型节点（（1）－－拼接板连接接－－－承受轴力N作用3.8.2典型节点（（1）受轴心力作作用时①一般情况况：轴心力力N通过焊缝重重心，且与与焊缝长度度方向的夹夹角为θ：3钢结构的连连接设计特殊情况：：②θ=90°°，焊缝长度度与受力方方向垂直（（正面角焊焊缝）：(3-6)③θ=0°，焊缝长度度与受力方方向平行（（侧面角焊焊缝）：：(3-7)式中lw为连接一侧侧所有焊缝缝的计算长长度之和，，每条焊缝缝按实际长长度减去2hf。3钢结构的连连接设计3钢结构的连连接设计肢背焊缝肢尖焊缝blw2lw1两边侧焊N1、N2不均匀分配配3.8.3典型节点（（2）－－角钢钢与拼接板连接接－－承承受轴力力N作用N1+N2=NN1e1=N2e2e1+

e2=b由平衡3钢结构的连连接设计角钢类型连接形式内力分配系数肢背K1肢尖K2等肢角钢0.700.30不等肢角钢短肢连接0.750.25不等肢角钢长肢连接0.650.353.8.3典型节点（（2）－－角钢钢与拼接板连接接－－承承受轴力力N作用3.8.3典型节点（（3）－－角钢钢与拼接板连接接－－承承受轴力力N作用－－角钢用三面面围焊与节节点板连接接的焊缝计计算3钢结构的连连接设计blw2lw1三面围焊N1+N2+N3=NN1e1=N2e2+N3(e2–b/2)e1+e2=b端部正面角角焊缝能传传递的内力力为：3钢结结构构的的连连接接设设计计由平平衡衡3.8.3典型型节节点点（（4）－－－－角角钢钢与与拼接接板板连连接接－－－－承承受受轴轴力力N作用用－－－角钢钢用用““L””型焊焊缝缝与与节节点点板板连连接接的的焊焊缝缝计计算算由N2=0得：：3钢结结构构的的连连接接设设计计blw2lw13.8.3典型型节节点点（（5）－－－－弯矩矩单单独独作作用用时时的焊焊缝缝计计算算3钢结结构构的的连连接接设设计计任一一点点处处：：式中中Ww———角焊焊缝缝有有效效截截面面的的截截面面模模量量。。3.8.3典型型节节点点（（6）－－－－扭矩矩单单独独作作用用时时的焊焊缝缝计计算算3钢结结构构的的连连接接设设计计3.8.3典型型节节点点（（6）－－－－扭矩矩单单独独作作用用时时的焊焊缝缝计计算算3钢结结构构的的连连接接设设计计扭矩矩单单独独作作用用时时式中中J———角焊焊缝缝有有效效截截面面的的极极惯惯性性矩矩，，J=Ix＋Iy；rA———A点至至形形心心o点的的距距离离。。将A分解解到到x和y方向向，，有有3.8.3角焊焊缝缝在在弯弯矩矩、、剪剪力力、、轴轴向向力力、、扭矩矩共共同同作作用用时时的焊焊缝缝计计算算3钢结结构构的的连连接接设设计计3.8.3角焊焊缝缝在在弯弯矩矩、、剪剪力力、、轴轴向向力力、、扭矩共同作用用时的焊缝计算步步骤：3钢结构的连接接设计1、首先求出单单独外力作用用下的角焊缝缝的应力，并并判断该应力力状态相对该该焊缝产生端端缝受力还是是侧缝受力，，分别用和表表示。。2、采用叠加原原理，将各种种外力作用下下的焊缝应力力用进行叠加。叠叠加时注意应应取焊缝截面面上同一点处处的应力值进进行叠加，而而不是最大应应力值进行叠叠加。为此，，事先应预判判断焊缝应力力“最危险点点”，“最危险险点”一般位于焊缝缝边缘处，偏偏离形心较远远处。3钢结构的连接接设计梁柱连接－受弯矩M、剪力V、轴力N作用危险点a：验算危险点b：仅腹板焊缝截面梁柱连接整个焊缝截面焊缝应力分布

弯矩轴力剪力

加劲肋整个截面Aw,Iw3.8.3典型节点（7）－－梁柱连接－－弯弯矩、剪力力、轴力作用用3钢结构的连接接设计焊缝截面=V(a+e)剪力V产生的A点应力3.8.3典型节点（8）－－牛腿焊焊接－－扭矩、、剪力、轴力力作用轴力N产生A点的应力扭矩T产生A点的应力极惯性矩Izw=Ixw+Iyw3钢结构的连接接设计焊缝截面=V(a+e)X方向合应力：Y方向合应力：验算：A点：3.8.3典型节点（8）－－牛腿焊焊接－－扭矩、、剪力、轴力力作用3钢结构的连接接设计3钢结构的连接接设计3.8.4焊接应力与焊焊接变形1.焊接变形：钢结构构件或或节点在焊接接过程中，局部区域受到到很强的高温温作用，在此此不均匀的加加热和冷却过过程中产生的的变形称为焊焊接变形。2.焊接应力：焊接后冷却时时，焊缝与焊焊缝附近的钢钢材不能自由由收缩，由此此约束而产生生的应力称为为焊接应力。。3.焊接应力产生生的原因及其其危害（1）原因焊接应力产生生的原因本质上焊接过程中的的热胀冷缩引引起的。两块钢板上施施焊时，产生生不均匀的温温度场，焊缝缝附近温度高高达1600C，其邻近区域域温度较低，，且冷却很快快。冷却时钢钢材收缩，冷冷却慢的区域域收缩受到限限制，从而产产生拉应力，，冷却快的区区域受到压应应力。3钢结构的连接接设计3钢结构的连接接设计纵向焊接应力力－－沿焊缝缝方向两板焊接－－－焊焊缝区受拉、、两侧受压焊接工字钢－－－腹板中央央受压，两端端受拉翼缘中央受拉拉，两端受压压横向焊接应力力－－垂直焊焊缝方向A.焊缝纵向收缩缩导致两块板板反向弯曲－－－中间横向向受拉，两端端受压B.施焊先后不同同，则冷却时时间不同，导导致后焊部分分收缩受拉，，先冷部分受杠杆作作用也受拉，，中间部分受受压A和B两种作用叠加加厚度方向焊接接应力－－表面受压，中中央受拉3.8.4焊接应力与焊焊接变形焊接应力：3钢结构的连接接设计X(横向焊接应力)Y(纵向焊接应力)Z(厚度方向焊接应力)焊缝纵向焊接应力平板工字形截面3.8.4焊接应力与焊焊接变形3钢结构的连接接设计第一部分施焊方向收缩横向焊接应力力应力分布

第二部分厚度方向焊接应力＋=合成应力3.8.4焊接应力与焊焊接变形（2）焊接应力的的危害A.由于承载时可可扩展塑性区区，常温下受受静载不影响响强度，但会会影响刚度B.焊缝中的三向向应力阻碍塑塑性变形的发发展，导致开开裂，降低疲疲劳强度C.降低构件稳定定性，和使构构件提前进入入塑性工作阶阶段4.焊接变形的产产生和防止（1）焊接变形产产生的原因及及形式焊接变形是由由于