钢结构的连接-焊接连接之角焊缝的计算

钢结构专业课件角焊缝的计算直角角焊缝破坏试验结果表明：

（1）侧面角焊缝的破坏大多在45o截面；（2）正面角焊缝应力状态复杂，可能沿45o截面破坏，也可能沿溶合边破坏；（3）侧焊缝破坏强度最低，正面角焊缝破坏强度最高，刚度大，塑性差。故为简化计算，偏于安全地假定破坏发生于45°喉截面上。直角角焊缝强度计算的基本公式直角角焊缝的受力分析图1侧焊缝破坏形式(a)实际剪坏面(b)计算剪坏面角焊缝的计算分析计算直角角焊缝时，作如下假定和简化处理:

①假定角焊缝破坏面与直角边的夹角为45°；②不计焊缝熔入焊件的深度和焊缝表面的弧线高度，偏安全地取破坏面上等腰三角形的高为直角角焊缝的有效厚度he，he＝0.7hf；③有效厚度he与焊缝计算长度lw的乘积称为破坏面的有效截面面积。计算时假定有效截面上应力均匀分布。直角角焊缝强度计算的基本公式基本假定图2角焊缝截面h—焊缝厚度；hf—焊缝厚度；he—焊缝有效厚度(焊喉部位)；h1—熔深；h2—凸度；d—焊趾；e—焊跟角焊缝的计算

在V作用下，在有效截面内产生与焊缝长度方向平行的剪应力为：在N作用下,产生与有效截面成45°交角的平均应力为代入折算应力公式整理可得式中，

f

——正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时

f

＝1.22，

对直接承受动载的结构，

f

＝1.0

。直角角焊缝强度计算的基本公式直角角焊缝的强度计算公式Nσfτ┸σ┸+Vτ∥VN图3角焊缝破坏截面角焊缝的计算对正面角焊缝，

f＝0，力N与焊缝长度方向垂直，则对侧面角焊缝，

f＝0，力V与焊缝长度方向平行，则对周围角焊缝式中：lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf；

he=0.7hf；直角角焊缝强度计算的基本公式轴心力作用时角焊缝的计算公式角焊缝的计算角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊。①用两侧缝连接时由力及力矩平衡得：得肢背焊缝肢尖焊缝直角角焊缝连接的计算角钢连接的角焊缝计算

在N1、N2作用下，肢背、肢尖焊缝的计算长度为：式中：k1—角钢肢背焊缝的内力分配系数；k2—角钢肢尖焊缝的内力分配系数。hf1—肢背焊缝的焊角尺寸；hf2—肢尖焊缝的焊角尺寸。图4两侧缝连接角焊缝的计算直角角焊缝连接的计算轴心力作用时角焊缝的计算公式角钢与节点板连接焊缝的内力分配系数0.350.65不等边角钢（长边相连）0.250.75不等边角钢（短边相连）0.30.7等边角钢肢尖k2肢背k1内力分配系数截面及连接情况角焊缝的计算②采用三面围焊假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3

，并求出它所分担的内力N3

：通过平衡关系，可得肢背和肢尖焊缝分担的内力为:肢背焊缝

肢尖焊缝肢背、肢尖焊缝的计算长度直角角焊缝连接的计算轴心力作用时角焊缝的计算公式图5三面围焊连接角焊缝的计算③采用L形围焊由水平平衡关系，得：L形围焊角焊缝计算公式为：求得hf3≤hfmax,否则不能采用L形围焊。直角角焊缝连接的计算轴心力作用时角焊缝的计算公式图6L形焊连接角焊缝的计算将图中的外力N和F向焊缝群形心O简化，则焊缝同时受轴心力N、剪力V=F和弯矩M=Fe的作用。直角角焊缝连接的计算弯矩M、轴力N、剪力V联合作用的角焊缝计算图7角焊缝受轴心力N、剪力V和弯矩M作用角焊缝的计算由轴心拉力Nx产生的应力：由弯矩M产生的最大应力：A点由剪力Ny产生的应力：A点由轴心拉力Nx和弯矩M产生的应力方向相同，直接叠加得：则角焊缝强度计算公式为：直角角焊缝连接的计算弯矩M、轴力N、剪力V联合作用的角焊缝计算钢结构专业课件▶双盖板角焊缝连接设计案例双盖板角焊缝连接设计案例案例

如图所示，试设计一双盖板的对接接头，已知钢板截面320x14mm，承受轴向力设计值N=850kN（静载）。钢材Q235，E43型焊条，手工焊。双盖板角焊缝连接设计案例案例

解题思路本例为一双盖板搭接的角焊缝计算。注意到盖板截面积2x280x8=4480mm2，刚好等于被连接钢板截面积320x14=4480mm2，且截面无削弱，故盖板强度不必验算。本例可首先根据角焊缝构造要求初定焊脚尺寸，然后分别计算各条焊缝长度。[解]取盖板2-280x8，Q235钢，则A=2x280x8=4480mm2=320x14=4480mm2，故盖板强度不必验算。

取

双盖板角焊缝连接设计案例案例

现采用三面围焊，则正面角焊缝能承受的内力为：

接头一侧需要侧面角焊缝的长度为：盖板总长为：

式中5mm系考虑三面围焊连续施焊，故仅在侧面焊缝一端减去5mm。

双盖板角焊缝连接设计案例案例对上题为减少矩形盖板四角处焊缝的应力集中，如改为菱形盖板，则接头一侧需要焊缝的总长度为：

实际焊缝的总长度为：

钢结构专业课件▶双角钢角焊缝连接设计案例双角钢角焊缝连接设计案例案例

如图所示，屋架端斜杆选用双角钢2L100x80x10，长肢相连组成T形截面，焊于节点板上。杆件轴力为450kN，钢材Q235,E43型焊条，试设计该焊缝。双角钢角焊缝连接设计案例案例

解题思路本例为角钢与节点板连接焊缝（角焊缝）计算。若两面侧焊，可直接根据两焊缝受力大小，计算出所需长度；若三面围焊，则应先确定端焊缝尺寸并计算出其受力，然后再计算两侧焊缝的长度。[解]A.采用两侧面角焊缝连接，肢背焊脚尺寸hf1=8mm，肢尖焊脚尺寸hf2=6mm。肢背内力

肢尖内力

肢背焊缝长度肢尖焊缝长度

考虑起灭弧处焊接缺陷，分别加10mm，则

双角钢角焊缝连接设计案例案例B.如上题改用三面围焊时，仍取hf1=8mm，hf2=6mm，肢端焊脚尺寸hf3=5mm