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钢结构构的连连接设设计3.6角焊缝的的构造和和计算算直角焊缝斜角焊缝3.6.1角焊缝缝的构构造：：角焊缝缝的截截面（1）按两焊角角边夹夹角划划分除钢管管结构构外,对于α>135o或α<60o斜角角角焊缝缝,不宜用用作受受力焊焊缝。。3钢结构构的连连接设设计普通型型深熔型型平坡型型适宜动力荷载，但施焊不便施焊方便，最常用角焊缝缝截面面（2）按焊缝截截面形形式划划分在直接接承受受动力力荷载载的结结构中中，正正面角角焊缝缝宜采采用平平坦型型，且且长边边沿内内力方方向；；3钢结构构的连连接设设计角焊缝侧焊缝（与力平行）端焊缝（与力垂直）（2）按焊缝方方向与与受力力方向向分角焊缝缝截面面3钢结构构的连连接设设计不应太太小——否则不不能焊焊透，，导致致实际际承载载力不不足焊缝冷冷却太太快容容易开开裂（1）角焊焊缝焊焊脚尺尺寸hf不应太太大——否则焊焊缝冷冷却后后产生生较大大变形形较薄焊焊件容容易烧烧穿具体要求详见规范3.6.2角焊缝缝截面面尺寸寸（1）hft1t2tt1hf焊脚尺尺寸是是指角角焊缝缝根角角至焊焊缝截截面外外边缘缘（焊焊趾））的尺尺寸3钢结构构的连连接设设计（2）最大焊焊脚尺尺寸hf,max3.6.2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）最小焊焊脚尺尺寸hf,min6.2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:对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝缝hf,min应加上1mm;3钢结构的连接设计计（4）侧缝的最大计算长长度3.6.2角焊缝截面尺寸（（4）当实际长度大于以以上值时，计算时时不考虑超过部分分的强度；但当内力沿侧焊缝缝全长分布时，不不受上式限制。（5）角焊缝的最小计算算长度当焊件的焊接长度度不受限制时，在在满足最大焊缝长长度的要求下，小小而长的焊缝比大大而短的焊缝好！！3钢结构的连接设计计（6）搭接连接的构造要要求3.6.2角焊缝截面尺寸（（5）C、角焊缝的端部位位于构件转角处时时，应作2hf的绕角焊，且转角角处必须连续施焊焊。D、在搭接连接中，搭搭接长度不得小于于焊件较小厚度的的5倍，且不得小于25mm。b2hft1t23钢结构的连接设计计构造要求汇总3.6.2角焊缝截面尺寸（（6）3钢结构的连接设计计角焊缝的其它构造造要求：(1)承受动力荷载的结结构中，垂直于受受力方向的焊缝不不宜采用不焊透的的对接焊缝。(2)在直接承受动力荷荷载的结构中，角角焊缝表面应做成成直线形或凹形，，焊脚尺寸的比例例：对正面角焊缝缝宜为1:1.5,长边顺内力方向；；对侧面角焊缝可可为1:1。(3)在次要构件或次要要焊接连接中，可可采用断续角焊缝缝。断续角焊缝之之间的净距，不应应大于15t（对受压构件）或或30t（对受拉构件），，t为较薄焊件的厚度度。3.6.2角焊缝截面尺寸（（7）3钢结构的连接设计计（1）端缝：焊缝垂直直于受力方向，其其特点为受力后应应力状态较复杂，，应力集中严重，，焊缝根部形成高高峰应力，易于开开裂。端缝破坏强强度要高一些，但但塑性差。（2）侧缝：焊缝长度度方向与受力方向向平行，其特点为为应力分布简单些些，但分布并不均均匀，剪应力两端端大，中间小。侧侧缝强度低，但塑塑性较好。3.7角焊缝的受力特点点3钢结构的连接设计计3.7.1侧缝的应力状态主要受剪应力，分分布不均，两头大大中间小，焊缝越长应力不均均匀程度越高强度相对较低，塑塑性较好破坏常发生在近似似45°斜平面上3钢结构的连接设计计角焊缝应力状态远远比侧焊缝复杂正、剪应力都有，，且分布很不均匀匀根部应力集中最厉厉害，常常是开裂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端缝应力状态破坏模式3钢结构的连接设计计θ＝90°侧焊缝θ＝0°端焊缝荷载－变形曲线3.7.3端缝与侧缝的比较较3钢结构的连接设计计端焊缝侧焊缝

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度lw＝每条连续焊缝的长长度－2hf（每端扣hf）3.7.4角焊缝的计算截面面（1）hfhehh1h2deh---焊缝厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根3钢结构的连接设计计角焊缝的有效截面面为平分角焊缝夹角角的截面，破坏往往往从这个截面发生生。有效截面的高度（（不考虑焊缝余高高）称为角焊缝的有效厚度度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钢结构的连接设计计破坏面试验公式3.7.5角焊缝的计算应力力（1）NyNxσ┻τ┻τ∥=τfhelw45O45Ohf3钢结构的连接设计计简化公式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角焊缝的计算应力力（2）┻┻∥3钢结构的连接设计计3.7.6角焊缝强度设计值3钢结构的连接设计计角焊缝计算的基本本公式式中f——正面角焊缝的强度度设计值增大系数数，；但对直接承受动动力荷载结构中的的角焊缝，由于正正面角焊缝的刚度度大，韧性差，应应取f＝1.0；f——按角焊缝有效截面面计算，垂直于焊焊缝长度方向的正正应力；f——按角焊缝有效截面面计算，沿焊缝长长度方向的剪应力力。3.8角焊缝计算3钢结构的连接设计计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（焊缝群）内内力分析3钢结构的连接设计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－－－承受轴力N作用3钢结构的连接设计计验算四周围焊当焊缝受直接动力力荷载时：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－－－承受轴力N作用3.8.2典型节点（1）受轴心力作用时①一般情况：轴心心力N通过焊缝重心，且且与焊缝长度方向向的夹角为θ：3钢结构的连接设计计特殊情况：②θ=90°，焊缝长度与受力力方向垂直（正面面角焊缝）：(3-6)③θ=0°，焊缝长度与受力力方向平行（侧面面角焊缝）：(3-7)式中lw为连接一侧所有焊焊缝的计算长度之之和，每条焊缝按按实际长度减去2hf。3钢结构的连接设计计3钢结构的连接设计计肢背焊缝肢尖焊缝blw2lw1两边侧焊N1、N2不均匀分配3.8.3典型节点（2）－－角钢与拼接板连接－－－承受轴力N作用N1+N2=NN1e1=N2e2e1+

e2=b由平衡3钢结构的连接设计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）－－角钢与拼接板连接－－－承受轴力N作用3.8.3典型节点（3）－－角钢与拼接板连接－－－承受轴力N作用－－角钢用三面围焊与与节点板连接的焊焊缝计算3钢结构的连接设计计blw2lw1三面围焊N1+N2+N3=NN1e1=N2e2+N3(e2–b/2)e1+e2=b端部正面角焊缝能能传递的内力为：：3钢结构的连接设计计由平衡3.8.3典型节点（4）－－角钢与拼接板连接－－－承受轴力N作用－－角钢用“L”型焊缝与节点板连连接的焊缝计算由N2=0得：3钢结构的连接设计计blw2lw13.8.3典型节点（5）－－弯矩单独作用时的焊缝计算3钢结构的连接设计计任一点处：式中Ww——角焊缝有效截面的的截面模量。3.8.3典型节点（6）－－扭矩单独作用时的焊缝计算3钢结构的连接设计计3.8.3典型节点（6）－－扭矩单独作用时的焊缝计算3钢结构的连接设计计扭矩单独作用时式中J——角焊缝有效截面的的极惯性矩，J=Ix＋Iy；rA——A点至形心o点的距离。将A分解到x和y方向，有3.8.3角焊缝在弯矩、剪剪力、轴向力、扭矩共同作用时的焊缝计算3钢结构的连接设计计3.8.3角焊缝在弯矩、剪剪力、轴向力、扭矩共同作用时的焊缝计算步骤：：3钢结构的连接设计计1、首先求出单独外外力作用下的角焊焊缝的应力，并判判断该应力状态相相对该焊缝产生端端缝受力还是侧缝缝受力，分别用和表表示。2、采用叠加原理，，将各种外力作用用下的焊缝应力用用进行叠加。叠加时时注意应取焊缝截截面上同一点处的的应力值进行叠加加，而不是最大应应力值进行叠加。。为此，事先应预预判断焊缝应力““最危险点”，“最危险点”一般位于焊缝边缘缘处，偏离形心较较远处。3钢结构的连接设计计梁柱连接－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－－弯矩矩、剪力、轴力作作用3钢结构的连接设计计焊缝截面=V(a+e)剪力V产生的A点应力3.8.3典型节点（8）－－牛腿焊接－－扭矩、剪力力、轴力作用轴力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钢结构的连接设计计焊缝截面=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）－－牛腿焊接－－扭矩、剪力力、轴力作用3钢结构的连接设计计3钢结构的连接设计计3.8.4焊接应力与焊接变变形1.焊接变形：钢结构构件或节点点在焊接过程中，局部区域受到很强强的高温作用，在在此不均匀的加热热和冷却过程中产产生的变形称为焊焊接变形。2.焊接应力：焊接后冷却时，焊焊缝与焊缝附近的的钢材不能自由收收缩，由此约束而而产生的应力称为为焊接应力。3.焊接应力产生的原原因及其危害（1）原因焊接应力产生的原原因本质上焊接过程中的热胀胀冷缩引起的。两块钢板上施焊时时，产生不均匀的的温度场，焊缝附附近温度高达1600C，其邻近区域温度度较低，且冷却很很快。冷却时钢材材收缩，冷却慢的的区域收缩受到限限制，从而产生拉拉应力，冷却快的的区域受到压应力力。3钢结构的连接设计计3钢结构的连接设计计纵向焊接应力－－－沿焊缝方向两板焊接－－－焊缝区受拉拉、两侧受压焊接工字钢－－腹腹板中央受压，两两端受拉翼缘中央受拉，两两端受压横向焊接应力－－－垂直焊缝方向A.焊缝纵向收缩导致致两块板反向弯曲曲－－中间横向受受拉，两端受压B.施焊先后不同，则则冷却时间不同，，导致后焊部分收收缩受拉，先冷部分受杠杆作用也也受拉，中间部分分受压A和B两种作用叠加厚度方向焊接应力力－－表面受压，中央受受拉3.8.4焊接应力与焊接变变形焊接应力：3钢结构的连接设计计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焊接应力与焊接变变形3钢结构的连接设计计第一部分施焊方向收缩横向焊接应力应力分布

第二部分厚度方向焊接应力＋=合成应力3.8.4焊接应力与焊接变变形（2）焊接应力的危害害A.由于承载时可扩展展塑性区，常温下下受静载不影响强强度，但会影响刚刚度B.焊缝中