鋼結構基本原理及設計連接

1、會計學1鋼結構基本原理及設計連接鋼結構基本原理及設計連接第1頁/共195頁 1）型鋼組成構件，構件組成結構）型鋼組成構件，構件組成結構 2）連接方式直接影響結構構造、制造工藝、造價）連接方式直接影響結構構造、制造工藝、造價 3）連接質量影響結構的安全和使用壽命）連接質量影響結構的安全和使用壽命 4）傳遞連接件間力和彎矩）傳遞連接件間力和彎矩 1）對接連接）對接連接 2）搭接連接）搭接連接 3）垂直連接）垂直連接 4）角形連接）角形連接第2頁/共195頁 焊接連接是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法。焊接連接是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法。 優(yōu)點優(yōu)點：1. 構造簡單，任何形式的構件都可直接相連；構造簡單，

2、任何形式的構件都可直接相連； 2. 用料經濟，不削弱截面；用料經濟，不削弱截面； 3. 制作加工方便，可自動化操作，質量好；制作加工方便，可自動化操作，質量好； 4. 連接的密閉性好，結構剛度大。連接的密閉性好，結構剛度大。 缺點缺點：1. 在焊縫附近的熱影響區(qū)內，鋼材組織發(fā)生改在焊縫附近的熱影響區(qū)內，鋼材組織發(fā)生改 變，導致局部材質變脆；變，導致局部材質變脆； 2. 焊接殘余應力和殘余變形使受壓構件承載力焊接殘余應力和殘余變形使受壓構件承載力 降低；降低； 3. 焊接結構對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，焊接結構對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生， 就容易擴展到整體；就容易擴展到整體； 4. 低溫

3、冷脆。低溫冷脆。第3頁/共195頁 目前應用最多的是手工電弧焊和自動目前應用最多的是手工電弧焊和自動(或半自動或半自動)埋弧焊埋弧焊，還有氣體保護焊等，還有氣體保護焊等 最常用的一種焊接方法。通電后，在涂有藥皮的焊條最常用的一種焊接方法。通電后，在涂有藥皮的焊條和焊件間產生電弧。和焊件間產生電弧。a）電路；）電路；b）施焊過程；）施焊過程；1電焊機；電焊機；2導線；導線；3焊件；焊件；4電??；電弧；5藥皮；藥皮；6起保護作用的氣體；起保護作用的氣體；7熔渣；熔渣；8焊縫金屬；焊縫金屬；9主體金屬；主體金屬；10焊絲；焊絲；11熔池熔池第4頁/共195頁 優(yōu)點優(yōu)點：設備簡單，操作靈活方便，適于任

4、意空間位置的：設備簡單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。焊接，特別適于焊接短焊縫。 缺點缺點：生產效率低，勞動強度大，焊接質量與焊工的技：生產效率低，勞動強度大，焊接質量與焊工的技術水平和精神狀態(tài)有很大的關系。術水平和精神狀態(tài)有很大的關系。對對Q235Q235鋼采用鋼采用E43E43型焊條型焊條對對Q345Q345鋼采用鋼采用E50E50型型對對Q390Q390鋼和鋼和Q420Q420鋼采用鋼采用E55E55型型 E代表焊條代表焊條 E后面的兩個數字如后面的兩個數字如43表示焊條鋼絲抗拉強度為：表示焊條鋼絲抗拉強度為： 43kgfmm2(420Nmm2)。 數字后的兩

5、個數字后的兩個，表示焊條藥皮類型、適用的施焊位置，表示焊條藥皮類型、適用的施焊位置 以及適用的焊接電源以及適用的焊接電源第5頁/共195頁 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法 焊絲送進和焊接方向的移動有專門機構控制的焊絲送進和焊接方向的移動有專門機構控制的 稱埋弧自動電弧焊稱埋弧自動電弧焊 焊絲送進有專門機構控制，焊接方向移動靠工人操作的焊絲送進有專門機構控制，焊接方向移動靠工人操作的 稱為埋弧半自動電弧焊稱為埋弧半自動電弧焊 自動或半自動化操作，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫化學成分均自動或半自動化操作，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫化學成分均 勻，焊縫質量好，焊件變形小。

6、勻，焊縫質量好，焊件變形小。 不同強度鋼材焊接，采用與較低強度鋼材適應焊接材料不同強度鋼材焊接，采用與較低強度鋼材適應焊接材料 用與較低強度鋼材相適應焊條施焊，焊縫塑性性能與沖用與較低強度鋼材相適應焊條施焊，焊縫塑性性能與沖 擊韌性好。擊韌性好。第6頁/共195頁埋弧自動電弧焊埋弧自動電弧焊1焊絲轉盤；焊絲轉盤；2轉動焊絲的電動機；轉動焊絲的電動機；3焊劑漏斗；焊劑漏斗；4電源；電源；5熔化的焊劑；熔化的焊劑；6焊縫金屬；焊縫金屬；7焊件；焊件；8焊劑；焊劑；9移動方向移動方向第7頁/共195頁現(xiàn)場用自動行走埋弧焊機焊接重型現(xiàn)場用自動行走埋弧焊機焊接重型H型鋼型鋼第8頁/共195頁 氣體保護焊

7、采用裸焊絲用從焊槍中噴出的氣體保護施氣體保護焊采用裸焊絲用從焊槍中噴出的氣體保護施焊過程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護氣體代替焊過程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護氣體代替了焊劑了焊劑二氧化碳作為保護氣體，稱為二氧化碳保護焊二氧化碳作為保護氣體，稱為二氧化碳保護焊第9頁/共195頁 二氧化碳保護焊的焊接效率高，金屬熔化深度大，焊縫二氧化碳保護焊的焊接效率高，金屬熔化深度大，焊縫質量好，是一種良好的焊接方法，質量好，是一種良好的焊接方法，施焊時周圍的風速要小，以免氣體被吹散。施焊時周圍的風速要小，以免氣體被吹散。 電阻焊利用電流通過焊件接觸點表面電阻所產生的熱來熔電阻焊利用電流通過焊件

8、接觸點表面電阻所產生的熱來熔化金屬，再通過加壓使其焊合。化金屬，再通過加壓使其焊合。 適用于板疊厚度不大于適用于板疊厚度不大于12mm的焊接。對冷彎薄壁型鋼構的焊接。對冷彎薄壁型鋼構件，電阻焊可用來綴合壁厚不超過件，電阻焊可用來綴合壁厚不超過3.5mm的構件。的構件。第10頁/共195頁 分為對接、搭接、分為對接、搭接、T型連接和角部連型連接和角部連接接 對接連接對接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構件相互連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構件相互連接。采用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構件在同。采用對接焊縫的對接連接，由于相互連接的兩構件在同一平面內，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應力

9、集中，且用一平面內，因而傳力均勻平緩，沒有明顯的應力集中，且用料經濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口料經濟，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴格的要求。尺寸有嚴格的要求。第11頁/共195頁a)對接接頭；對接接頭；(b)搭接接頭；（搭接接頭；（c）T形接頭；形接頭；(d)角接接頭。角接接頭。第12頁/共195頁第13頁/共195頁雙層蓋板和角焊縫對接連接，傳力不均勻、費料，但施雙層蓋板和角焊縫對接連接，傳力不均勻、費料，但施工簡便，連接兩板間隙無需嚴格控制。工簡便，連接兩板間隙無需嚴格控制。角焊縫的搭接連接，適用不同厚度構件連接。傳力不均角焊縫的搭接連接，適用不

10、同厚度構件連接。傳力不均勻，材料較費，但構造簡單，施工方便。勻，材料較費，但構造簡單，施工方便。T型連接省工省料，用于制作組合截面。當采用角焊縫型連接省工省料，用于制作組合截面。當采用角焊縫連接時，焊件間存在縫隙，截面突變，應力集中現(xiàn)象嚴重，連接時，焊件間存在縫隙，截面突變，應力集中現(xiàn)象嚴重，疲勞強度較低，可用于不直接承受動力荷載結構連接。疲勞強度較低，可用于不直接承受動力荷載結構連接。對于直接承受動荷載的結構？對于直接承受動荷載的結構？ a) 對接焊縫：正對接焊縫、斜對接焊縫。對接焊縫：正對接焊縫、斜對接焊縫。 b) 角焊縫：角焊縫： 正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫。正面角焊縫、側面角焊縫、

11、斜焊縫。 第14頁/共195頁c)焊縫沿長度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫焊縫沿長度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫 連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫d)焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊 第15頁/共195頁施焊時焊縫在焊件施焊時焊縫在焊件之間的相對空間位置、之間的相對空間位置、焊縫連接可分為焊縫連接可分為平焊、平焊、橫焊、立焊和仰焊橫焊、立焊和仰焊等。等。 平焊有時稱作俯焊平焊有時稱作俯焊，施焊方便，質量易保，施焊方便，質量易保證；證；仰焊困難。設計和仰焊困難。設計和制造時應盡量考慮使多制造時應盡量考慮使多數焊縫能在平焊或

12、較方數焊縫能在平焊或較方便的位置焊接避免仰便的位置焊接避免仰焊。焊。第16頁/共195頁 常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透。、咬邊、未熔合、未焊透。裂紋裂紋焊瘤焊瘤燒穿燒穿弧坑弧坑氣孔氣孔夾渣夾渣咬邊咬邊未熔合未熔合未焊透未焊透第17頁/共195頁 缺陷處引起應力集中，故對連接的強度、沖擊韌性及缺陷處引起應力集中，故對連接的強度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響。冷彎性能等均有不利影響。 焊縫質量檢驗一般可用外觀檢查及無損檢驗，前者檢焊縫質量檢驗一般可用外觀檢查及無損檢驗，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內部

13、缺陷。查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內部缺陷。無損檢驗目前廣泛采用超聲波檢驗，使用靈活經濟，無損檢驗目前廣泛采用超聲波檢驗，使用靈活經濟，對內部缺陷反應靈敏，但不易識別缺陷性質；對內部缺陷反應靈敏，但不易識別缺陷性質；最明確可靠的檢驗方法是最明確可靠的檢驗方法是x射線或射線或y射線透照或拍片，射線透照或拍片，x 射線應用較廣。射線應用較廣。 第18頁/共195頁超聲波探傷超聲波探傷一級焊縫標準檢測一級焊縫標準檢測第19頁/共195頁 鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）規(guī)）規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質量要求分為一級、二級和三級。定焊縫按其檢驗方法和質量要

14、求分為一級、二級和三級。 三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質量三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質量標準；標準； 要求全焊透的一級、二級焊縫則除外觀檢查外，還要求要求全焊透的一級、二級焊縫則除外觀檢查外，還要求用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗，用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗， 超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應采用射線探傷檢超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應采用射線探傷檢驗。驗。第20頁/共195頁 GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應根據規(guī)范規(guī)定，焊縫應根據結構的重要性、荷載特結構的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境、應力狀態(tài)等性、焊縫形式、工作環(huán)境、應力狀態(tài)等情況。情況。

15、1. 需進行疲勞計算的構件中，凡對接焊縫均應焊透需進行疲勞計算的構件中，凡對接焊縫均應焊透力垂直于焊縫長度方向的橫向對接焊縫或力垂直于焊縫長度方向的橫向對接焊縫或T型對接與角接型對接與角接組合焊縫，受拉時應為一級，受壓時應為二級組合焊縫，受拉時應為一級，受壓時應為二級力平行于焊縫長度方向的縱向對接焊縫應為二級力平行于焊縫長度方向的縱向對接焊縫應為二級 2. 不計算疲勞的構件，要求與母材等強的對接焊縫應不計算疲勞的構件，要求與母材等強的對接焊縫應予焊透，其質量等級當受拉時應不低于二級，受壓時宜為予焊透，其質量等級當受拉時應不低于二級，受壓時宜為二級二級第21頁/共195頁第22頁/共195頁鉚釘

16、連接的質量和受力性能與釘孔的制法有很大關系。鉚釘連接的質量和受力性能與釘孔的制法有很大關系。釘孔的制法分為釘孔的制法分為、兩類。兩類。類孔是用鉆模鉆成，或先沖成較小的孔，裝配時再擴鉆類孔是用鉆模鉆成，或先沖成較小的孔，裝配時再擴鉆而成，質量較好。而成，質量較好。類孔是沖成或不用鉆模鉆成，簡單，但構件拼裝時釘孔類孔是沖成或不用鉆模鉆成，簡單，但構件拼裝時釘孔不易對齊，故質量較差。不易對齊，故質量較差。第23頁/共195頁優(yōu)點優(yōu)點 塑性、韌性比焊接連接好塑性、韌性比焊接連接好 傳力可靠，連接質量容易檢查傳力可靠，連接質量容易檢查 對主體金屬材質質量要求比焊接低對主體金屬材質質量要求比焊接低缺點缺點

17、 釘孔削弱釘孔削弱 制孔和打鉚制孔和打鉚 要求技術水平要求技術水平 勞動條件差勞動條件差鉚釘連接由于構造復雜，費鋼費工，現(xiàn)已很少采用。鉚釘連接由于構造復雜，費鋼費工，現(xiàn)已很少采用。第24頁/共195頁 螺栓連接分螺栓連接分普通螺栓連接普通螺栓連接和和高強度螺栓連接高強度螺栓連接 分為分為A、B、C三級。三級。 A級與級與B級為精制螺栓，級為精制螺栓，C級為粗制螺栓級為粗制螺栓 C級螺栓材料性能等級為級螺栓材料性能等級為4.6級或級或4.8級級 A級和級和B級螺栓材料性能等級則為級螺栓材料性能等級則為5.6級或級或8.8級級 8.8級其抗拉強度不小于級其抗拉強度不小于800N/mm2，屈強比為，

18、屈強比為0.8 C級螺栓由未經加工的圓鋼壓制而成級螺栓由未經加工的圓鋼壓制而成 螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大1.53mm A、B級螺栓由毛坯在車床上經過切削加工精制而成級螺栓由毛坯在車床上經過切削加工精制而成第25頁/共195頁 45號鋼，號鋼，40B鋼和鋼和20MnTiB鋼加工制作鋼加工制作 經熱處理后，螺栓抗拉強度應分別不低于經熱處理后，螺栓抗拉強度應分別不低于 800N/mm2和和1000N/mm2 屈強比分別為屈強比分別為0.8和和0.9 等級分別稱為等級分別稱為8.8級和級和10.9級級 第26頁/共195頁大六角頭型和扭剪型大六角頭型和扭剪型 安裝時通過

19、特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺安裝時通過特別的板手，以較大的扭矩上緊螺帽，使螺桿產生很大的預拉力桿產生很大的預拉力 使接觸面間產生摩擦力，傳遞外力使接觸面間產生摩擦力，傳遞外力 這種連接這種連接稱為高強度螺栓摩擦型連接稱為高強度螺栓摩擦型連接 優(yōu)點：施工方便，對構件削弱小，可拆換，承受動力荷優(yōu)點：施工方便，對構件削弱小，可拆換，承受動力荷載，耐疲勞，韌性和塑性好載，耐疲勞，韌性和塑性好第27頁/共195頁 高強度螺栓也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠高強度螺栓也可同普通螺栓一樣，允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連接稱為螺栓桿和螺栓孔之間的承壓來傳力。這種連

20、接稱為高強度螺栓高強度螺栓承壓型連接。承壓型連接。 摩擦型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑摩擦型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑d大大1.52.0mm；承壓型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑承壓型連接的栓孔直徑比螺桿的公稱直徑d大大1.01.5mm。 焊縫符號表示法焊縫符號表示法規(guī)定：焊縫代號由引出線、圖形符號和規(guī)定：焊縫代號由引出線、圖形符號和輔助符號三部分組成。輔助符號三部分組成。第28頁/共195頁 焊縫代號焊縫代號 當焊縫分布比較復雜或用上述標注方法不能表達清楚當焊縫分布比較復雜或用上述標注方法不能表達清楚時，在標注焊縫代號的同時，可在圖形上加柵線表示。時，在標注焊縫代號的同時，可在圖形上加

21、柵線表示。第29頁/共195頁螺栓圖例螺栓圖例第30頁/共195頁 焊透的對接焊縫和焊透的對接焊縫和T T形對接與角接組合焊接形對接與角接組合焊接 部分焊透的對接焊縫和部分焊透的對接焊縫和T T形對接與角接組合焊縫形對接與角接組合焊縫 對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫對接焊縫的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫坡口焊縫 當焊件厚度很小（手工焊當焊件厚度很?。ㄊ止ず?mm，埋弧焊，埋弧焊10mm）時，）時， 直邊縫直邊縫 一般厚度焊件可采用單邊一般厚度焊件可采用單邊V形或形或V形焊縫形焊縫 較厚的焊件（較厚的焊件（t 20mm），采用），采用U形、形、K形和形和X形坡口形坡口第31頁/共195頁

22、對于對于V形縫和形縫和U形縫需對焊縫根部進行補焊。形縫需對焊縫根部進行補焊。第32頁/共195頁 對接焊縫拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差對接焊縫拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差4mm 在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面過渡平緩，減小應力集中。的斜角，以使截面過渡平緩，減小應力集中。第33頁/共195頁鋼板厚度不同鋼板厚度不同1：2.51：2.51：2.5鋼板寬度不同鋼板寬度不同4mm不做斜坡不做斜坡第34頁/共195頁一般情況下，每條焊縫的一般情況下，每條焊縫的兩端常因焊接時起弧、滅弧的兩端常因焊接時起弧

23、、滅弧的影響而較易出現(xiàn)弧坑、未熔透影響而較易出現(xiàn)弧坑、未熔透等缺陷，常稱為焊口，容易引等缺陷，常稱為焊口，容易引起應力集中，對受力不利。起應力集中，對受力不利。 在焊縫的起滅弧處，會出現(xiàn)弧坑等缺陷，在焊縫的起滅弧處，會出現(xiàn)弧坑等缺陷， 焊接時設置引弧板和引出板焊接時設置引弧板和引出板 對受靜力荷載的結構允許不設置引弧板，焊縫計算長度對受靜力荷載的結構允許不設置引弧板，焊縫計算長度等于實際長度減等于實際長度減2t。 第35頁/共195頁對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質量的檢驗標準等因素有關量的檢驗標準等因素有關焊接缺陷對受壓、受剪的

24、對接焊縫影響不大，認為受壓焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等、受剪的對接焊縫與母材強度相等受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的母材強度的85%一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度認為與母材強度相等一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度認為與母材強度相等 第36頁/共195頁 在對接接頭和在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力N的對接焊縫，其強度應按下式計算：的對接焊縫，其強度應按下式計算：第37頁/共

25、195頁wcwtwfftlN或式中：式中：lw焊縫計算長度，焊縫計算長度， 鋼板寬度鋼板寬度b，未采用引弧板施焊時取，未采用引弧板施焊時取(b 2t) mm；t 在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度在對接接頭中為被連接兩鋼板的較小厚度 在在T形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度形或角接接頭中為對接焊縫所在面鋼板的厚度ftw 、fcw對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。第38頁/共195頁 一、二級對接焊縫和沒有拉應力構件中的三級對接焊縫一、二級對接焊縫和沒有拉應力構件中的三級對接焊縫都與主體鋼材等強度，即只要鋼材強度已經計算能滿足設計要都與主體鋼材等強度，即只要

26、鋼材強度已經計算能滿足設計要求，則焊縫強度同樣也能滿足。求，則焊縫強度同樣也能滿足。 施焊時均應加引弧板，避免焊縫兩端起落弧缺陷，施焊時均應加引弧板，避免焊縫兩端起落弧缺陷， 無引弧板焊縫計算長度應取為實際長度，計算每條焊縫無引弧板焊縫計算長度應取為實際長度，計算每條焊縫長度應減去長度應減去2t。 加引弧板施焊情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及加引弧板施焊情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算 受拉的三級焊縫需要計算受拉的三級焊縫需要計算第39頁/共195頁.sinwtwNfl t.coswvwNfl t/si

27、nwlb加引弧板時，加引弧板時， /sin2wlbtwvf對接焊縫抗剪強度設計值對接焊縫抗剪強度設計值 當直焊縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫。當直焊縫不能滿足強度要求時，可采用斜對接焊縫。軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計算：軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計算： 第40頁/共195頁計算不滿足時首先應考慮把直焊縫移到拉應力較小計算不滿足時首先應考慮把直焊縫移到拉應力較小( (f ft tw w) )的部位的部位不移動時可改用二級直焊縫或三級斜焊縫不移動時可改用二級直焊縫或三級斜焊縫斜焊縫作成斜焊縫作成 tgtg1.51.5，強度能滿足不必計算，強度能滿足不必計算tg1.5N NN NNNco

28、sNsin三級焊縫的抗拉強度是母材強度的三級焊縫的抗拉強度是母材強度的85。第41頁/共195頁 對接接頭受彎和剪聯(lián)合作用，焊縫截面矩對接接頭受彎和剪聯(lián)合作用，焊縫截面矩形，最大值應滿足下列強度條件形，最大值應滿足下列強度條件鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩設計值鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩設計值M M、剪力剪力V V ，正應力和剪應力最大值發(fā)生在不同部，正應力和剪應力最大值發(fā)生在不同部位，分別計算：位，分別計算：第42頁/共195頁驗算最大正應力和剪應力驗算最大正應力和剪應力驗算較大正應力和較大剪應力，驗算折算應力：驗算較大正應力和較大剪應力，驗算折算應力：221131.1wtfwWMwtftIVS

29、wwwVfmax26wtwwMMfWl tmax32wwvwwVSVfI tl t第43頁/共195頁wwMNWA26wwMNlltwtfwwVSI twVf當軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時當軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時 1. 鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩鋼板拼接對接直焊縫承受彎矩M、剪力、剪力V和軸心拉力和軸心拉力N第44頁/共195頁 2. 對稱工字形截面構件的直焊縫拼接對稱工字形截面構件的直焊縫拼接wwMNWAwtfwwvwVSfI t第45頁/共195頁012wtwwhMNfIA110wwvwVSfI t221131.1wztf 系數系數1.1是考慮最大折算應力只發(fā)生在最大彎矩截面腹板是考

30、慮最大折算應力只發(fā)生在最大彎矩截面腹板焊縫端點處局部，故將其強度設計值焊縫端點處局部，故將其強度設計值ftw提高提高10。第46頁/共195頁 角焊縫是最常用的焊縫。角焊縫是最常用的焊縫。 1. 形式：形式： 1）按與作用力關系分）按與作用力關系分正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫2）按其截面形式可分為）按其截面形式可分為直角角焊縫和斜角角焊縫直角角焊縫和斜角角焊縫 第47頁/共195頁第48頁/共195頁 3）焊腳尺寸焊腳尺寸 有效高度有效高度 有效面積有效面積 第49頁/共195頁 4）普通型普通型 平坦型平坦型 凹面型凹面型 直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角

31、三角形截面直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面。 在直接承受動力荷載的結構中，正面角焊縫的截面常在直接承受動力荷載的結構中，正面角焊縫的截面常采用平坦式，側面角焊縫的截面則作成凹面式。采用平坦式，側面角焊縫的截面則作成凹面式。 兩焊腳邊的夾角兩焊腳邊的夾角a90或或a90的焊縫稱為斜角角的焊縫稱為斜角角焊縫。焊縫。第50頁/共195頁 1）側面角焊縫主要承受剪應力。塑性較好，彈性模量）側面角焊縫主要承受剪應力。塑性較好，彈性模量低，強度也較低低，強度也較低 傳力線通過側面角焊縫時產生彎折，應力沿焊縫長傳力線通過側面角焊縫時產生彎折，應力沿焊縫長度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀

32、態(tài)度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài) 焊縫越長，應力分布越不均勻，但在進入塑性工作焊縫越長，應力分布越不均勻，但在進入塑性工作階段時產生應力重分布，可使不均勻現(xiàn)象趨緩階段時產生應力重分布，可使不均勻現(xiàn)象趨緩第51頁/共195頁側面角焊縫主要承受剪力，應力狀態(tài)比正面角焊縫單純側面角焊縫主要承受剪力，應力狀態(tài)比正面角焊縫單純第52頁/共195頁2）正面角焊縫連接傳力線有較劇烈彎折，應力復雜）正面角焊縫連接傳力線有較劇烈彎折，應力復雜正面角焊縫沿焊縫長度的應力分布較均勻，在兩個正面角焊縫沿焊縫長度的應力分布較均勻，在兩個焊腳焊腳AB、BC和和45度有效厚度度有效厚度BD面上有復雜和不均勻的面

33、上有復雜和不均勻的正應力和剪應力，應力集中嚴重，正應力和剪應力，應力集中嚴重，正面角焊縫的破壞可能發(fā)生在焊腳正面角焊縫的破壞可能發(fā)生在焊腳AB、BC或有效厚或有效厚度度BD面，屬正應力和剪應力綜合破壞面，屬正應力和剪應力綜合破壞第53頁/共195頁但正面角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質但正面角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質 較脆。較脆。經試驗，正面角焊縫的靜力強度高于側面角焊縫。經試驗，正面角焊縫的靜力強度高于側面角焊縫。 國內外試驗結果表明：國內外試驗結果表明：如果用焊縫有效厚度如果用焊縫有效厚度he乘焊縫長度乘焊縫長度lw的焊縫有效截面來計的焊縫有效截面來計算焊縫應力，

34、算焊縫應力，Q235鋼和鋼和E43型焊條焊成的正面角焊縫的平型焊條焊成的正面角焊縫的平均破壞強度比側面角焊縫要高出均破壞強度比側面角焊縫要高出35%以上以上第54頁/共195頁 規(guī)范規(guī)定：除了直接焊接鋼管結構的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：除了直接焊接鋼管結構的焊腳尺寸hf不宜大不宜大于支管壁厚的于支管壁厚的2倍之外，倍之外，hf不宜大于較薄焊件厚度的不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍倍 在板件邊緣的角焊縫，當板件厚度在板件邊緣的角焊縫，當板件厚度t6mm時，時，hft-（1-2）mm； 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸hf1.2tmin。tmin為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。第55頁/共195頁hf太大會使施

35、焊時熱量輸入過太大會使施焊時熱量輸入過大，焊縫收縮時容易產生較大的焊大，焊縫收縮時容易產生較大的焊接殘余變形和三向焊接殘余應力；接殘余變形和三向焊接殘余應力；且使熱影響區(qū)擴大，容易產生脆性且使熱影響區(qū)擴大，容易產生脆性斷裂；甚至易使較薄焊件燒穿。板斷裂；甚至易使較薄焊件燒穿。板件邊緣的較大角焊縫當與板件邊緣件邊緣的較大角焊縫當與板件邊緣等厚時施焊時易產生咬邊現(xiàn)象等厚時施焊時易產生咬邊現(xiàn)象第56頁/共195頁 規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸hf不得小于不得小于 ，t為較為較厚焊件厚度；厚焊件厚度； 自動焊熔深大，最小焊腳尺寸可減少自動焊熔深大，最小焊腳尺寸可減少1mm；對；

36、對T形連形連接的單面角焊縫，應增加接的單面角焊縫，應增加1mm。當焊件厚度等于或小于。當焊件厚度等于或小于4mm時，則最小焊腳尺寸應與焊件厚度相同。時，則最小焊腳尺寸應與焊件厚度相同。1.5 thf太小會使焊縫有缺陷或尺寸不足時影響承載力過多。太小會使焊縫有缺陷或尺寸不足時影響承載力過多。且焊縫因冷卻過快容易產生收縮裂紋。故規(guī)定且焊縫因冷卻過快容易產生收縮裂紋。故規(guī)定hf最小值隨最小值隨tmax而相應增加。而相應增加。第57頁/共195頁 若內力沿側面角烽縫全若內力沿側面角烽縫全長分布，則計算長度不受此長分布，則計算長度不受此限。限。 側面角焊縫的計算長度不宜大于側面角焊縫的計算長度不宜大于l

37、w 60hf ，當大于上述，當大于上述數值時，其超過部分在計算中不予考慮。數值時，其超過部分在計算中不予考慮。第58頁/共195頁焊縫太短會使施焊時起焊縫太短會使施焊時起弧滅弧可能引起的弧坑缺陷弧滅弧可能引起的弧坑缺陷相距太近，再加上其它焊縫相距太近，再加上其它焊縫缺陷或尺寸不足將影響承裁缺陷或尺寸不足將影響承裁力過多。力過多。 側面角焊縫或正面角焊縫的計算長度均不得小于側面角焊縫或正面角焊縫的計算長度均不得小于8hf和和40mm，其實際焊接長度應較前述數值還要大，其實際焊接長度應較前述數值還要大2hf。第59頁/共195頁 當板件端部僅有兩條側面角焊縫連接時，宜使每條側當板件端部僅有兩條側面

38、角焊縫連接時，宜使每條側面角焊縫計算長度面角焊縫計算長度lw其間距其間距b，且間距，且間距 b16tmin( tmin12mm時時)或或190mm( tmin12mm時時)。 第60頁/共195頁 t為較薄焊件的厚度，以免因焊縫橫向收縮，引起板件為較薄焊件的厚度，以免因焊縫橫向收縮，引起板件發(fā)生較大拱曲。發(fā)生較大拱曲。 在搭接連接中，當僅采用正面角焊縫時，其搭接長度在搭接連接中，當僅采用正面角焊縫時，其搭接長度不得小于焊件較小厚度的不得小于焊件較小厚度的5倍，也不得小于倍，也不得小于25mm，以免焊，以免焊縫受偏心彎矩影響太大而破壞?？p受偏心彎矩影響太大而破壞。 第61頁/共195頁 對于非圍

39、焊，對于非圍焊，2hf的繞角焊的繞角焊 桿件與節(jié)點板的連接焊縫宜采用兩面?zhèn)群笚U件與節(jié)點板的連接焊縫宜采用兩面?zhèn)群?也可用三面圍焊也可用三面圍焊 對角鋼桿件可采用對角鋼桿件可采用L形圍焊形圍焊 所有圍焊的轉角處也必須連續(xù)施焊所有圍焊的轉角處也必須連續(xù)施焊第62頁/共195頁3.3.2直角角焊縫的基本計算公式直角角焊縫的基本計算公式 1. 角焊縫的有效截面為焊縫有效厚度與計算長度的乘積角焊縫的有效截面為焊縫有效厚度與計算長度的乘積，而有效厚度，而有效厚度he=0.7hf 。 2. 試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，通常認試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，通常認為直角角焊縫是以為直角角焊

40、縫是以45方向的最小截面作為有效計算截面。方向的最小截面作為有效計算截面。 國家標準化組織（國家標準化組織（ISO）推薦：）推薦： 第63頁/共195頁222/1.8()wuf 3. 我國采用折算應力公式。引入抗力分項系數后，得角我國采用折算應力公式。引入抗力分項系數后，得角焊縫的計算式：焊縫的計算式： 222/3()3fwf 4. 承受承受Ny和和NX作用作用yfe wNh l第64頁/共195頁/2f/f/Xfe wNh l 則應力綜合作用下，則應力綜合作用下， 和和 共同作用處的計算公式為：共同作用處的計算公式為：ff第65頁/共195頁242332wffff22fwffff或或式中式中

41、f正面角焊縫的強度增大系數，正面角焊縫的強度增大系數， 31.222f對正面角焊縫，對正面角焊縫， ，得：，得： 0fwfffe wNfh l對側面角焊縫，對側面角焊縫， ，得：，得： 0fwffe wNfh l對于對于直接承受動力荷載直接承受動力荷載結構中的焊縫，取結構中的焊縫，取1.0f第66頁/共195頁 最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸hf1.2tmin。tmin為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。 規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸hf不得小于不得小于 max1.5 t 計算長度不宜大于計算長度不宜大于lw 60hf ， 側面或正面角焊縫計算長度不得小于側面或正面角焊縫計算

42、長度不得小于8hf和和40mm。 1）正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫正面角焊縫、側面角焊縫、斜焊縫2）直角角焊縫和斜角角焊縫直角角焊縫和斜角角焊縫 3）焊腳尺寸焊腳尺寸 有效高度有效高度 有效面積有效面積 回顧回顧第67頁/共195頁22fwffff式中式中f正面角焊縫的強度增大系數正面角焊縫的強度增大系數 1.22f直接承受動載直接承受動載 0fwfffe wNfh l對側面角焊縫，對側面角焊縫， ，得：，得： 0fwffe wNfh l1.0f回顧回顧第68頁/共195頁 1. 1. 用蓋板的對接連接用蓋板的對接連接 側面角焊縫側面角焊縫 三面圍焊縫三面圍焊縫NN第69頁/共195頁0N1

43、4 0.7wffe wf wNNNNfh lh l三面圍焊縫三面圍焊縫起落弧影響起落弧影響140.7wffewwfffwNfh lhfl側面角焊縫側面角焊縫第70頁/共195頁2. 2. 承受斜向軸心力的角焊縫承受斜向軸心力的角焊縫 分解力或合力計算分解力或合力計算 NNxNy第71頁/共195頁（1）分力法）分力法 對對NN力進行分解力進行分解Nx=NsinNy=Ncos則：則：.sin.cos,ffe we wNNh lh l22fwffff第72頁/共195頁（2 2）合力法）合力法 2.sin.wffe we wNN cosfh lh l222sinsin11.53wfe we wNN

44、cosfh lh l21sin13fwffe wNfh l斜焊縫強度增大系數斜焊縫強度增大系數 第73頁/共195頁3. 3. 承受軸力的角鋼端部連接承受軸力的角鋼端部連接在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫采用采用兩面?zhèn)群福捎萌鎳竷擅鎮(zhèn)群?，采用三面圍焊特殊情況也采用特殊情況也采用L形圍焊形圍焊 第74頁/共195頁三面圍焊三面圍焊可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸h hf f3 3求出正面角焊縫所分擔的軸心力求出正面角焊縫所分擔的軸心力NN3 3當腹桿為雙角鋼組成的當腹桿為雙角鋼組成的T T形截面，肢寬為形截面，肢寬為b b

45、332 0.7wfffNh bf由平衡條件可得：由平衡條件可得： 3311()22NNN beNK Nb332222NNNeNK Nb起落弧影響起落弧影響第75頁/共195頁兩面?zhèn)群竷擅鎮(zhèn)群干鲜街校荷鲜街校篘3=011NK N22NK N1112 0.7wwffNlhf2222 0.7wwffNlhf考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實際焊縫長度應為計算長度加際焊縫長度應為計算長度加2hf 起落弧影響起落弧影響1112 0.7wwffNlhf2222 0.7wwffNlhf第76頁/共195頁桿件受力小，采用桿件受力小，采用L形圍焊形圍焊 N2=0 322NK

46、N13NNN3332 0.7ffwwfNhlf33wflbh332222NNNeNK NbL形圍焊形圍焊1112 0.7wwffNlhf33wflbh起落弧影響起落弧影響第77頁/共195頁為設計方便，為設計方便，k1和和k2可近似取可近似取:k1=0.7k2=0.3 k1=0.75k2=0.25k1=0.65k2=0.35等邊角鋼連接等邊角鋼連接不等邊角鋼長邊連接不等邊角鋼長邊連接不等邊角鋼短邊連接不等邊角鋼短邊連接第78頁/共195頁 2XXNee wNNAh l262Mee wMMWh l 外力為外力為軸力、彎矩、扭矩、剪力軸力、彎矩、扭矩、剪力 1. 1. 承受軸力、彎矩、剪力時角焊縫

47、計算承受軸力、彎矩、剪力時角焊縫計算 (1) 雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力N作用作用第79頁/共195頁A點處方向相同，直接疊加點處方向相同，直接疊加剪力剪力Ny在在A點處產生平行于點處產生平行于焊縫長度方向應力：焊縫長度方向應力：622Xfe we wNMh lh l2yyyfee wNNAh l22fffwff第80頁/共195頁焊縫承受剪力焊縫承受剪力V和彎矩和彎矩M=Ve彎矩彎矩M焊縫全截面承受焊縫全截面承受，產生三，產生三角形分布的水平彎曲應力角形分布的水平彎曲應力f1剪力通常假定僅由剪力通常假定僅由腹板焊縫承受腹板焊縫承受，剪應力均勻分布，剪應力均勻分布

48、VeABBAh1h2 (2) 工字梁與鋼柱翼緣角焊縫連接工字梁與鋼柱翼緣角焊縫連接 第81頁/共195頁應驗算應驗算A、B點處的焊縫應力點處的焊縫應力( Iw為焊縫截面慣性矩為焊縫截面慣性矩)A點：點：112fwffwhMfIB點：點：22222()ffwewhMVIh lAfBBAh1h2f1f2222ffwfff第82頁/共195頁2. 三面圍焊承受三面圍焊承受扭矩剪力扭矩剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算聯(lián)合作用時角焊縫的計算 三面圍焊承受偏心力三面圍焊承受偏心力F偏心力產生軸心力偏心力產生軸心力F和扭矩和扭矩T=Fe。FVT第83頁/共195頁焊縫承受扭矩時的焊縫承受扭矩時的基本假定基本假定:

49、（1）被連接構件絕對剛性）被連接構件絕對剛性, 焊縫變形按彈性考慮焊縫變形按彈性考慮（2）被連接構件繞焊縫形心）被連接構件繞焊縫形心O相互旋轉，焊縫任一點變形相互旋轉，焊縫任一點變形和應力方向均垂直于該點與和應力方向均垂直于該點與O的連線，大小與的連線，大小與r成正比。成正比。TO最危險點為最危險點為A或或A點。點。AAr第84頁/共195頁J = Ix + IyJ焊縫計算截面對形心極慣焊縫計算截面對形心極慣性矩性矩TfTrnJ分解為分解為x方向和方向和y方向的分力方向的分力yTfTrJTxfTrJhbcxxyyrxrynfTTfTfr0.7hf第85頁/共195頁Vfe we wVFh lh

50、 l焊縫強度需要滿足：焊縫強度需要滿足：22TVffTwfffAhb0.7hfcxxyy剪力剪力V作用作用A點引起的應力：點引起的應力：22feeeAbhhhh其中：其中：2222eeeefbh bhhhbhcA有了有了c值，可以計算值，可以計算Ix、Iy 。第86頁/共195頁焊縫群中任意點應力方向均垂直于該點和焊縫群形心焊縫群中任意點應力方向均垂直于該點和焊縫群形心 的的連線。同時這些點應力的方向又垂直于焊縫的長度方向連線。同時這些點應力的方向又垂直于焊縫的長度方向該連接中的角焊縫為受彎，否則為受扭。該連接中的角焊縫為受彎，否則為受扭。或者或者:如果力矩在焊縫群平面內，則受扭，垂直于焊如果

51、力矩在焊縫群平面內，則受扭，垂直于焊縫群平面，則受彎?？p群平面，則受彎。判斷焊縫受彎矩還是受扭矩作用，判斷焊縫受彎矩還是受扭矩作用，第87頁/共195頁 1. 形式形式 兩焊腳邊的夾角不是兩焊腳邊的夾角不是90的角焊縫為斜角角焊縫，這種焊的角焊縫為斜角角焊縫，這種焊縫往往用于料倉壁板、管形構件等的端部縫往往用于料倉壁板、管形構件等的端部T形接頭連接中形接頭連接中第88頁/共195頁2. 計算計算 斜角角焊縫的計算方法與直角焊縫相同：斜角角焊縫的計算方法與直角焊縫相同：（1）任何情況都取）任何情況都取f（或（或f）=1.0。（2）有效厚度有效厚度 第89頁/共195頁 假定焊縫在其所成夾角的最小

52、斜面上發(fā)生破壞。假定焊縫在其所成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞。 規(guī)范規(guī)定：當兩焊角邊夾角規(guī)范規(guī)定：當兩焊角邊夾角 或或 （a）根部間隙（）根部間隙（b、b1或或b2）不大于）不大于1.5mm時，時， 有效厚度：有效厚度： (b) 當根部間隙大于當根部間隙大于1.5mm ,小于小于5mm時，時， 有效厚度：有效厚度：2609019013512(. )cossin2efbb bhh或cos2efhh第90頁/共195頁 部分焊透的對接焊縫部分焊透的對接焊縫 1. 應用應用 外部需要平整的箱形柱和外部需要平整的箱形柱和T形連接、不需要焊透之處。形連接、不需要焊透之處。 2. 形式形式 國外國外-角焊縫，

53、我國角焊縫，我國-不焊透的對接焊縫。不焊透的對接焊縫。 坡坡 口口 型型 式式第91頁/共195頁3. 計算公式計算公式（1) 公式公式 角焊縫的計算公式角焊縫的計算公式 (2) f 垂直于焊縫長度方向壓力作用，取垂直于焊縫長度方向壓力作用，取f=1.22， 其他取其他取f=1.0。 (3) 有效厚度有效厚度 he坡口根部至焊縫表面最短距離坡口根部至焊縫表面最短距離s。 規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定he取值如下：取值如下：第92頁/共195頁(a) V形坡口：當形坡口：當 時，時，he=s；當；當 ，he=0.75s。(b)單邊單邊V形和形和(c) K形坡口：當形坡口：當 mm。(d) U形、形、 (e)

54、 J形坡口：形坡口：he=s。 s為坡口深度，即根部至焊縫表面最短距離。為坡口深度，即根部至焊縫表面最短距離。 當熔合線處焊縫截面邊長等于或接近于最短距離當熔合線處焊縫截面邊長等于或接近于最短距離s時時(b) (c)(e),6060455 ,3ehs 抗剪強度設計值應按角焊縫的強度設計值乘以抗剪強度設計值應按角焊縫的強度設計值乘以0.9。第93頁/共195頁 焊接殘余應力簡稱焊接應力焊接殘余應力簡稱焊接應力 1. 現(xiàn)象現(xiàn)象 2. 成因成因第94頁/共195頁 （1）焊縫出現(xiàn)不均勻溫度場）焊縫出現(xiàn)不均勻溫度場 焊縫附近溫度最高，可高達焊縫附近溫度最高，可高達1600度以上度以上 在焊縫區(qū)以外，溫

55、度則急劇下降在焊縫區(qū)以外，溫度則急劇下降第95頁/共195頁（2）焊縫區(qū)受熱而縱向膨脹，但這種膨脹因變形的平）焊縫區(qū)受熱而縱向膨脹，但這種膨脹因變形的平截面規(guī)律截面規(guī)律(變形前的平截面，變形后仍保持平面變形前的平截面，變形后仍保持平面)而受到其相而受到其相鄰較低溫度區(qū)的約束，使焊縫區(qū)產生縱向壓應力。鄰較低溫度區(qū)的約束，使焊縫區(qū)產生縱向壓應力。熱應力互相阻礙熱應力互相阻礙第96頁/共195頁（3）由于鋼材在）由于鋼材在600以上時呈塑性狀態(tài)以上時呈塑性狀態(tài)(熱塑性狀熱塑性狀 態(tài)態(tài))，因而高溫區(qū)的這種壓應力使焊縫區(qū)的鋼材產生，因而高溫區(qū)的這種壓應力使焊縫區(qū)的鋼材產生塑性壓縮變形，塑性變形當溫度下降

56、、壓應力消失塑性壓縮變形，塑性變形當溫度下降、壓應力消失時不能恢復時不能恢復應力當焊件完全冷卻后仍殘留在焊縫區(qū)鋼材內，故名應力當焊件完全冷卻后仍殘留在焊縫區(qū)鋼材內，故名焊接殘余應力焊接殘余應力。Q235鋼等低合金鋼焊接后的殘余拉應力?？筛哌_其屈鋼等低合金鋼焊接后的殘余拉應力常可高達其屈服點。服點。殘余應力是構件未受荷載作用而早已殘留在構件截面殘余應力是構件未受荷載作用而早已殘留在構件截面內的應力，因而截面上的內的應力，因而截面上的殘余應力自相平衡殘余應力自相平衡。第97頁/共195頁（1）縱向焊接應力）縱向焊接應力 3. 分類分類 縱向焊接應力縱向焊接應力 橫向焊接應力橫向焊接應力 沿厚度方向

57、的焊接應力沿厚度方向的焊接應力 （2）橫向焊接應力）橫向焊接應力第98頁/共195頁兩部分組成：兩部分組成： 其一是由焊縫區(qū)的縱向收縮所引起。如把鋼板假想沿焊其一是由焊縫區(qū)的縱向收縮所引起。如把鋼板假想沿焊縫切開，由于焊縫的縱向收縮，兩塊鋼板產生如圖縫切開，由于焊縫的縱向收縮，兩塊鋼板產生如圖(a)中虛線中虛線所示的彎曲變形。所示的彎曲變形。第99頁/共195頁因而可見在焊縫長度的中間部分必然產生橫向拉應力，因而可見在焊縫長度的中間部分必然產生橫向拉應力，而在焊縫的兩瑞則產生橫向壓應力，應力分布如圖而在焊縫的兩瑞則產生橫向壓應力，應力分布如圖(b)所示。所示。第100頁/共195頁其二是由焊縫

58、的橫向收縮所引起。施焊時，焊縫的形成有其二是由焊縫的橫向收縮所引起。施焊時，焊縫的形成有先有后，先焊的部分先冷卻，先冷卻的焊縫區(qū)限制了后冷卻焊先有后，先焊的部分先冷卻，先冷卻的焊縫區(qū)限制了后冷卻焊縫區(qū)的橫向收縮，使產生橫向焊接殘余應力如圖縫區(qū)的橫向收縮，使產生橫向焊接殘余應力如圖(c)所示。所示。第101頁/共195頁最后的橫向焊接殘余應力當為兩者即圖最后的橫向焊接殘余應力當為兩者即圖(b)和圖和圖(c)的疊加的疊加，如圖，如圖(d)所示。所示。第102頁/共195頁第103頁/共195頁（3）厚度方向的焊接應力厚度方向的焊接應力第104頁/共195頁1. 焊接不均勻的加熱焊接不均勻的加熱 焊

59、接區(qū)產生熱塑性壓縮變形焊接區(qū)產生熱塑性壓縮變形 冷卻時焊接區(qū)要在縱向和橫向收縮冷卻時焊接區(qū)要在縱向和橫向收縮 構件產生局部鼓曲、彎曲、歪曲和扭轉構件產生局部鼓曲、彎曲、歪曲和扭轉2. 焊接殘余變形焊接殘余變形 縱、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等縱、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等焊接后殘余在結構的變形叫做焊接焊接后殘余在結構的變形叫做焊接殘余變形。殘余變形。第105頁/共195頁縱向收縮變形和橫向收縮變形縱向收縮變形和橫向收縮變形第106頁/共195頁焊縫縱向收縮所引起的彎曲變形焊縫縱向收縮所引起的彎曲變形焊縫橫向收縮所引起的角變形焊縫橫向收縮所引起的角變形第107頁/共195頁

60、 減小鋼結構的焊接殘余變形是設計和施工制造時必須減小鋼結構的焊接殘余變形是設計和施工制造時必須共同考慮的問題，必須從設計和工藝兩方面來解決。共同考慮的問題，必須從設計和工藝兩方面來解決。波浪式變形波浪式變形扭曲變形扭曲變形第108頁/共195頁后冷處形成殘余拉應力后冷處形成殘余拉應力后冷處形成收縮變形后冷處形成收縮變形第109頁/共195頁1. 對結構靜力強度的影響對結構靜力強度的影響 第110頁/共195頁焊接應力自相平衡焊接應力自相平衡受拉區(qū)應力面積受拉區(qū)應力面積At受壓區(qū)應力面積受壓區(qū)應力面積Ac即即At=Ac=btfy。截面達到屈服點截面達到屈服點fy時所承受的外力時所承受的外力 ()