第三章 钢结构的连接(3-5节)

3.3对接焊缝连接的构造与计算3.3对接焊缝连接的构造与计算一、对接焊缝的构造要求坡口形式—根据板厚的不同采用不同的坡口形式。目的—为了使焊件能够焊透。

1、坡口b=0.5~2mm（a）b=2~3mm（b）αb=2~3mm（C）αp（d）b=3~4mmpb=3~4mmp（e）b=3~4mmp（f）2、引弧板为了消除焊口（起弧、灭弧处）的影响（弧坑），可加引弧板。焊缝的计算长度取值：无引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊件厚度采用引弧板时：每条焊缝的计算长度等于实际长度3、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过度，减小应力集中。≤1:2.5≤1:2.5

3.3对接焊缝连接的构造与计算对接焊缝可视作焊件截面的延续，故其计算方法与构件强度计算相同。二、对接焊缝的计算对接焊缝的抗压、抗剪强度，以及一、二级对接焊缝的抗拉强度与母材相同，因此若采用引弧板施焊，则可不与计算。只有三级焊缝受拉力作用才需进行计算！

3.3对接焊缝连接的构造与计算（一）轴心力作用下的对接焊缝计算ftw、fcw

—对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。NNlwtN—轴心拉力或压力设计值；t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；

3.3对接焊缝连接的构造与计算

3.3对接焊缝连接的构造与计算当不满足上式时，可选择在受力较小的部位施焊；或者改用斜对接焊缝连接如图所示：

当tanθ≤1.5时,不用验算!NNt

θNsinθNcosθlw（二）M、V共同作用下的对接焊缝计算lwt

MVστ1、矩形截面

3.3对接焊缝连接的构造与计算

Iw--焊缝截面惯性矩。Ww—焊缝截面模量；Sw--焊缝截面面积矩；xxyy

3.3对接焊缝连接的构造与计算2、工字形截面焊缝应满足的条件：对于焊缝的σmax和τmax应满足如前要求；对于翼缘与腹板交接点（1点）焊缝，其折算应力尚应满足下式要求：1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。

3.3对接焊缝连接的构造与计算工字形截面的计算参数：面积、惯性矩、截面矩、面积矩等

3.4角焊缝连接的构造与计算3.4角焊缝连接的构造与计算一、角焊缝的构造角焊缝两边夹角一般为90°（直角角焊缝），夹角大于135°或小于60°的斜角交缝，除钢管结构外，一般不宜用作受力焊缝。hehfhf

(1)角焊缝的截面形式

3.4角焊缝连接的构造与计算

3.4角焊缝连接的构造与计算角焊缝的有效截面为平分角焊缝夹角的截面，破坏往往从这个截面发生。有效截面的高度也称为角焊缝的有效厚度he

，he

＝0.7hf（2）角焊缝按其与作用力的关系可分为：－焊缝长度方向与作用力平行正面角焊缝侧面角焊缝－焊缝长度方向与作用力垂直Ny

N

N侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低，塑性性能较好。剪应力τfNlwN剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越大剪应力分布越不均匀。破坏形式

3.4角焊缝连接的构造与计算正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差，但强度较侧面角焊缝高。

3.4角焊缝连接的构造与计算破坏形式沿45°喉部截面破坏沿两熔合边破坏

3.4角焊缝连接的构造与计算（3）角焊缝的构造要求焊缝长度

焊脚尺寸a.最大焊脚尺寸hf,max

hf,max≤1.2t1式中:t1---较薄焊件厚度。

3.4角焊缝连接的构造与计算b.最小焊脚尺寸hf,min式中:t2---较厚焊件厚度。

当t2≤4mm时,hf,min

=t2说明:对于T型连接单面角焊缝hf,min

应加上1mm;对于埋弧自动焊hf,min

可减去1mm;

3.4角焊缝连接的构造与计算tt1hf当t≤6mm时，hf,max

≤t；当t>6mm时，hf,max

≤t-(1～2)mm；对于板件边缘的角焊缝：c.角焊缝的最大计算长度d.角焊缝的最小计算长度e.搭接连接的构造要求为避免应力传递过分弯折,导致应力不均：为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：t1t2b

3.4角焊缝连接的构造与计算g.在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，且不得小于25mm。f.角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且转角处必须连续施焊。b2hflwt1t2

3.4角焊缝连接的构造与计算

3.4角焊缝连接的构造与计算二、直角角焊缝的基本计算公式NyNxσ┻τ┻τ∥=τfhelw45O45Ohf┻┻∥σf

3.4角焊缝连接的构造与计算┻┻∥┻┻∥

3.4角焊缝连接的构造与计算式中：

f——正面角焊缝的强度设计值增大系数；

——按角焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的正应力；

——按角焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力。

3.4角焊缝连接的构造与计算三、常用连接方式的角焊缝计算（一）焊件承受轴心力作用1、采用加盖板的对接连接a、采用侧面角焊缝连接:NN

3.4角焊缝连接的构造与计算b、采用正面角焊缝连接:NNC、采用三面围焊连接,NN

3.4角焊缝连接的构造与计算2、角钢与节点板连接Nlw1lw2xx肢背和肢尖的受力分配对于验算的问题对于设计的问题※弄清几个问题：a、仅采用侧面角焊缝连接:肢背和肢尖的受力分配Ne1e2blw1lw2N1N2

3.4角焊缝连接的构造与计算②对于验算的问题验算肢背：验算肢尖：③对于设计的问题肢背所需焊缝长度：肢尖所需焊缝长度：

3.4角焊缝连接的构造与计算Nlw1lw2b、采用三面围焊:xxN1N2N3

3.4角焊缝连接的构造与计算端焊缝受力：肢背受力：肢尖受力：Nlw1C、采用L形围焊:xxN1N3肢尖受力：端焊缝受力：肢背受力：

3.4角焊缝连接的构造与计算

3.4角焊缝连接的构造与计算（二）承受弯矩M作用的角焊缝

hehetM最危险点A：A

3.4角焊缝连接的构造与计算（三）承受扭矩T作用的角焊缝

yxxAA’0yT2、应力的大小与该点到焊缝形心0的距离r成正比。假定:1、T作用下焊缝群上任意点的应力方向垂直于该点与焊缝形心的连线；※讨论：1)危险点2)T和M的区别

3.4角焊缝连接的构造与计算xxyy.o.A代入角焊缝通用公式中，得：

3.4角焊缝连接的构造与计算（四）承受M、V、N

共同作用的角焊缝NVMAhehet..最危险点A：3.5焊接残余应力和残余变形一、焊接残余应力产生的原因

3.5焊接残余应力和焊接残余变形+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm-----++产生的原因：不均匀的加热和冷却二、焊接残余应力的分类纵向焊接残余应力—沿焊缝长度方向;横向焊接残余应力—垂直于焊缝长度方向;沿厚度方向的焊接残余应力焊接残余应力是内应力，在焊件内自相平衡。焊缝附近为拉应力，焊缝稍远区产生压应力。二、焊接残余应力对结构性能的影响1、对结构静力强度的影响f+--bfy+--bfyNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：焊接残余应力对结构的静力强度没有影响。+--fyfbBt

3.5焊接残余应力和焊接残余变形2、对结构刚度的影响f+--bfyNN+--fyfNNbBt焊接残余应力的存在降低结构的刚度。3、焊接残余应力会降低压杆的稳定承载力

3.5焊接残余应力和焊接残余变形对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，增加了钢材低温脆断倾向。4、对低温冷脆的影响5、对疲劳强度的影响

三向焊接残余拉应力降低材料的塑性，从而疲劳强度降低！

3.5焊接残余应力和焊接残余变形四、焊接残余变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的组合。

3.5焊接残余应力和焊接残余变形五、减小焊接残余应力