焊缝连接的计算和应用

焊缝连接的计算和应用

①②③④⑤⑥⑦

常用焊接方法：①电弧焊（手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊）；②电渣焊；③

气体保护焊；④电阻焊；⑤栓钉焊。

焊缝连接的优缺点：

焊缝缺陷：①裂纹（热裂纹：焊接时产生的；冷裂纹：焊缝冷却过程中产生的）；

②气孔（由空气侵入或受潮的药皮熔化时产生的气体；焊件金属上的

油、锈、垢污引起）；③烧穿；④夹渣；⑤未焊透（根部未焊透；边

缘未焊透；焊缝层间未融合）；⑥咬边；⑦焊瘤。

焊缝质量控制：《钢结构工程施工质量验收规范》规定：三级：通过外观检侧，

即检测焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看的见的裂纹、咬边

等缺陷；对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对

接焊缝，必须进行一级或二级质量检验，即在外观检查的基础上在

做无损检验。二级要求用超声波检验每条焊缝的20%的长度；一级

要求用超声波检验每条焊缝的全部长度。

焊缝型式：对接焊缝（强度高）和角接焊缝（施工简单）

对接焊缝：按受力方向分对接正焊缝和对接斜焊缝；对接焊缝的几

种形式及基本符号（I形焊缝；V形焊缝；单边V形焊缝;

带钝边的V形焊缝；带钝边的U形焊缝）

角焊缝：受力方向垂直于焊缝长度的是正面角焊缝；受力方向平行

于焊缝长度的是侧面角焊交；焊缝按沿长度方向的分布情

况分为连续角焊缝和断续角焊缝

焊缝连接型式：按连接构件间的相对位置分为平援、搭接、T形连接、角接。

一、平接连接：①用对接焊缝的平接连接，②用拼接板和角焊缝的

平接连接，③用顶板和角焊缝的平接连接一用于受压构件；

二、搭接连接：用角焊缝的搭接连接；

三、T型连接：①用角焊缝的T型连接，②焊透的T型连接（性

能与对接焊缝相同）；

四、角接连接：用角焊缝和对接焊缝的角接连接

1:常用焊缝基本符号

「

对接娱娃

封角点

名塞焊缝

底r

焊单边V।

I形型带钝边的布钝边的»与焊

缝V

林焊缝如缝兆焜隐V形焊缮U形焊缝塔投缝

缝士

一—―———_L.—,

符号D°VYV*mO

：2：焊缝符号中的辅助符号和补充符号

名称示意国符号示例

I,•■■••*«■■■•■■■••・■«

二▽

—I

辅

助

符

号

;凹面符号CL

三面围

婢符9

周边中

经符号O

*

充

符

号□

T地现场

焊符号

肉缝底

部有国

板的阡盯

尾部符号

作用：表明焊缝型式、尺寸和辅助要求

表示方法：由指引线、基本符号、辅助符号和尺寸符号等部分组成。

(1)指引线：由箭头线和虚实两条基准线组成。

基准线应与图纸底边平行；虚线可上可下；箭头线可弯折一次。

(2)基本符号：表3-1。

焊缝在接头的箭头侧，标在基准线的实线侧；没有虚线时，标在实线的上方。

焊缝在接头的非箭头侧，标在基准线的虚线侧；没有虚线时，标在实线的下方。

标注双面对称焊缝时，基准线可只画实线一条。

单边对接焊缝(V、U),箭头线应指向有坡口的一侧。

(3)辅助符号：表示焊缝表面形状特征，表3-2o

⑷补充符号：补充说明焊缝的特征。表3-2。

(S)焊缝尺寸在基准线上的标注：

焊缝截面的尺寸标在基本符号的左侧；

焊缝长度尺寸标在基本符号的右侧；

对接焊缝的坡口角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧。

(6)三个或三个以上的焊件相连，焊缝符号和尺寸应分别标注。

2、受弯受剪的对接焊舞计算

M

a=——<fw

跖t(2)

(3)

I形、箱型、T形等构件，在腹板与翼缘交接处，焊缝截面同事受较大的正应力和较大

的剪应力。此类构件，除了分别验算焊缝截面的最大正应力和剪应力外，还应该验算折算应

力

历小川7（4）

注：下标1表示验完点（腹板与翼缘交接点）焊缝截向的正应力和剪应力

3、轴力，弯矩，剪力共同作用时，对接焊缝的最大正应力应为轴力和弯矩引起

的应力之和，剪应力按（3）式验算，折算应力按（4）式验算。

角焊缝的构造和计算

一、基本概念

1：角焊缝的截面尺寸（焊脚尺寸h.）；角焊缝两焊脚边的夹角一般为90度

（直角角焊缝）（下图a、b、c、d）

（b中的不等边角焊缝以较小焊脚尺寸为hf）

2：有效截面（等边角焊缝的最小截面和两边焊脚成a/2角的截面）也称作

计算截面（不计入余高和熔深）。

有效截面面积为下式（焊缝长度要考虑起弧和落弧影响）

4=虬二0・7叽

二、侧面角焊缝的受力状况。侧面角焊缝主要承受剪力作用。强度较低，在弹性

阶段，应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两端大中间小。但塑性性能好，两

端出现塑性变形，产生应力重分布，在规定长度内，应力分布趋于均匀。计

算时假定沿焊缝有效截面发生破坏。

(a)(6)

侧面角焊缝应力分布

三、正面角焊缝的受力状况。焊缝有效截面上，同时承受正应力和剪应力，破坏

强度比侧面角焊缝高，担塑性变形要差一些（焊缝根部应力集中最为严重，

破坏总是先在根部出现裂缝，然后扩展至整个截面）；正面角焊缝的强度比

侧面角焊缝大1/3：

正面角焊缝的应力分布

角焊缝的应力位移曲线：a为侧面角焊缝（0=90）；b为正面角焊缝（0=0）

WLLUJP

(6)

图4.30用正面角焊缝连接的T形接头受力状态

四、焊脚尺寸限值

最小焊脚尺寸（t为较厚构件厚度-mm）最大焊脚尺寸（t为较薄构件厚度-mm）

hf^l.2t

手工焊hf>1.5A/F

对于

件

板当时

自动焊h尸

缘

h?.5g边

焊

的

T型接头缝

当f>6时h厂L(1〜2)

单面角焊缝h,215yli+1

（注1：圆孔或槽孔中的角焊缝焊脚尺寸不宜）t于圆孔或槽孔;短径的1/3）

四、焊缝的计算长度

焊缝干算长度（单位：mm）补充说明

超出部分不予考虑：但当内力沿侧

•般情况60/z户小＞8/斤和40面焊缝全长分布时,U算长度不受

限制

eW15z（受压）在次要构件或次要焊缝连接

断续角焊缝勤，1。夕或50净距中采用

eW30z（受拉）

t为较薄厚度

当b不满足时,应加正面角焊

（当）

bW190tW12缝、加槽焊或电焊钉。

两面侧焊侧距

t为较薄厚度；b为两侧面角

bW16”当t>12）焊缝之间的距离

t为较薄厚度

搭接连接搭接长度25,及25

注I：当角焊缝的端部在构件转角处时，需做2打绕角焊，转角处必须连续施焊。

注2：直接承受动力荷载结构中，角焊缝表面应做成直线或凹陷，正面角焊缝宜

采用1：1.5的不等焊脚角焊缝；侧面角焊缝仍采用1：1的等焊脚角焊缝。

五、直角角焊缝的计算的三个基本假设

1破坏面为沿45°方向的焊缝截面；

2角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值采用同一强度设计值ff“'；

3应力沿焊缝长度的分布式均匀的。

六、直角角焊缝计算的基本公式

角焊缝应力平衡状态分析

角焊缝计算的基本计算公式（通过上式分析得到下式）

①侧面角焊缝受力情况（仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时）

N

②正面角焊缝受力情况（仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时•）

N

%

③同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时

（基本公式）

（一）、轴心受力构件的拼接板连接

轴心受力构件的拼接板连接

①仅侧面角焊缝:N

=-------------w

②仅正面角焊缝:N

of=~十--Aff

③三面围焊时：先计算正面角焊缝N],剩余的N-N]由侧面角焊缝承担。

④菱形拼接板：（为使传力线平缓过渡，减小矩形拼接板转角处的应力集中，可

改用菱形拼接板）简化计算时不计正面及斜焊缝的分

N

（二）、受轴心力角钢的连接

①侧面角焊缝连接时

②三面围焊连接时

正面角焊缝承担的力：乂=0.7勺»必44,

侧面角焊缝承担的力：

肢背：

N、=K]N-N3/2

肢尖：

N2=K2N-N3/2

-1”

(6)

③采用L形焊连接时

正面角焊缝承担的力：乂=0.7%»必4方

侧面角焊缝承担的力：

N、=N-N3

说明：1）三种连接中首选两侧面焊缝连接；

2）直接查表得到侧面的内力分配系数;

3）一个角钢与节点板相连时，设计强度折减系数0.85。

（三八弯矩作用下的角焊缝计算：当力矩（或弯矩）作用平而与焊缝所在平面垂

育时，焊缝受弯。弯矩在焊缝有效截面上产牛和焊缝长度方向垂直的应力。力

此弯曲应力呈三角形分布，边缘应力最大。

M

产戌

IV

（四）、扭矩作用下角焊缝计算：

①焊缝群受扭：当力矩作用平面与焊缝群所在平面平行是，焊缝受扭。计算

时采用下述假定：被连接件绕焊缝有效截面形心。旋转，焊缝上任一点的应力方

向垂直于该点与形心。的连线，应力大小与其到形心距离r成正比。按上述假定,

焊缝有效截面上距形心最远点（A点）的应力最大。

T，r

其中，二人为焊缝有效截面（b图）绕形

心0的极惯性矩。lx与ly焊缝有效截面绕x、y轴的惯性矩。

r一一距形心最远点到形心的距离;

T------扭矩设计值。

X与Y方向分解得：

.COS

-lA(P-——-

小小22

②环焊缝受扭：扭矩作用下环形角焊缝有效板面面积只有剪应力沿切线方向

（环向）作用，计算公式如下

T•D

—

（五）、弯矩、剪力、轴力共同作用下角焊缝计算：如图，焊缝受到M=V・e、V、

N的作用：

弯矩作用下\焊缝有效截面

上的应力呈三角形分布，方向与

焊缝长度方向垂直。

剪力在焊缝有效截面上产生

沿焊缝长度方向均匀分布的应

力。

轴力N产生垂直于焊缝长度

方向，均匀分布的应力。

三种应力叠加后，危