鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接

1、會計學(xué)1鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接第1頁/共110頁第第4 4章章 焊縫連接焊縫連接Chapter 4 Welt Connections 焊縫連接焊縫連接第2頁/共110頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算 角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算 焊接殘余應(yīng)力和焊接變形焊接殘余應(yīng)力和焊接變形 普通螺栓的構(gòu)造和計算普通螺栓的構(gòu)造和計算 高強度螺栓的構(gòu)造和計算高強度螺栓的構(gòu)造和計算第3頁/共110頁4.1 .1 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接連接的方式連接的方式焊縫連接焊縫連接、鉚釘連接和、鉚釘連接和螺栓連接稱為緊固件連接螺栓連接稱為緊固件連接連接的

2、原則連接的原則安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材 圖圖3.1.1 3.1.1 連接的方式連接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接焊接連接焊接連接第4頁/共110頁缺點缺點 Chapter 3 Connections* * 構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單 任何形式的構(gòu)件都可直接相連；任何形式的構(gòu)件都可直接相連；* * 用料經(jīng)濟用料經(jīng)濟 不削弱截面；不削弱截面；* * 制作加工方便制作加工方便 可實現(xiàn)自動化操作；可實現(xiàn)自動化操作；* * 連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好。 * * 材質(zhì)

3、易變脆；材質(zhì)易變脆；* * 產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、焊接缺陷* * 降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強度降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強度* * 對裂紋十分敏感對裂紋十分敏感* * 低溫冷脆問題較為突出。低溫冷脆問題較為突出。優(yōu)點優(yōu)點3.1.1 3.1.1 焊縫連接焊縫連接1. 1. 焊縫連接的特點焊縫連接的特點現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式，應(yīng)用最廣泛。第5頁/共110頁2. 2. 鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法電阻焊電阻焊電弧焊電弧焊1 1）手工電弧焊）手工電弧焊2 2）自動半自動埋弧焊）自動半自動埋弧焊氣體保護焊氣體保護焊（1

4、1）手工電弧焊）手工電弧焊原理：原理：利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有利用電弧產(chǎn)生熱量熔化涂有焊藥焊條和母材形成焊縫。焊藥焊條和母材形成焊縫。 焊機焊機導(dǎo)線導(dǎo)線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護氣體保護氣體焊件焊件電弧電弧優(yōu)點：優(yōu)點：方便，適應(yīng)性強，特別適用方便，適應(yīng)性強，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，應(yīng)用最廣泛。應(yīng)用最廣泛。缺點：缺點：質(zhì)量波動大，要求焊工等級質(zhì)量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。高，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。 第6頁/共110頁A A、焊條的選擇：、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。焊條應(yīng)與焊件鋼材（主體金屬）相適應(yīng)。Q3

5、90Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-E5518)(E5500-E5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條 (E5001-E5048)(E5001-E5048)Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E E焊條焊條(Electrode)(Electrode)第第1 1、2 2位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度（位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度（kgf/mmkgf/mm2 2) )第第3 3、4 4表示適用焊接位置、電流及藥皮的類型。

6、表示適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。第7頁/共110頁（2 2）埋弧焊（自動或半自動）埋弧焊（自動或半自動）l 光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊件、焊劑熔化形成焊縫。件、焊劑熔化形成焊縫。l 焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔焊劑溶化后形成焊渣浮在溶化金屬表面，隔絕空氣接觸，供給必要的合金元素。絕空氣接觸，供給必要的合金元素。、焊絲轉(zhuǎn)盤焊絲轉(zhuǎn)盤送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件優(yōu)點：優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，

7、焊縫質(zhì)量好。自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊縫質(zhì)量好。缺點：缺點：設(shè)備投資大，施工位置受限。設(shè)備投資大，施工位置受限。焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強度。焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強度。第8頁/共110頁（4 4）電阻焊）電阻焊（3 3）氣體保護焊）氣體保護焊 利用焊槍噴出的利用焊槍噴出的COCO2 2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方法。直接依靠保護氣體在電弧周圍形成保護層，以防止有害氣體法。直接依靠保護氣體在電弧周圍形成保護層，以防止有害氣體的侵入。的侵入。 優(yōu)點：優(yōu)點：沒有熔渣，焊接速沒有熔渣，焊接速度快，焊接質(zhì)量好。度快，焊接質(zhì)量好。缺點：缺點：施工條件受限制

8、，施工條件受限制，不適用于在風(fēng)較大的地方不適用于在風(fēng)較大的地方施焊。施焊。 利用電流通過焊件接觸點表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來溶化金屬，利用電流通過焊件接觸點表面的電阻所產(chǎn)生的熱量來溶化金屬，再通過壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于再通過壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于1212的焊接。的焊接。 第9頁/共110頁3. 3. 焊接接頭及焊縫形式焊接接頭及焊縫形式（1 1）焊接接頭：分為）焊接接頭：分為對接、搭接、對接、搭接、T T形連接形連接和和角部連接角部連接。第10頁/共110頁（2 2）焊縫形式：分為）焊縫形式：分為對接焊縫對接焊縫和和角焊縫角焊縫。 對接焊縫按受力與焊縫方向分：對接焊縫按受

9、力與焊縫方向分： 1）直對接焊縫）直對接焊縫 2）斜對接焊縫）斜對接焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分：角焊縫按受力與焊縫方向分： 1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直。）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直。 2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向平行。）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向平行。第11頁/共110頁角焊縫沿長度方向的布置角焊縫沿長度方向的布置 1 1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。 2 2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中。 不重要或受力小的構(gòu)件，可采

10、用間斷角焊縫連接50或或10hf第12頁/共110頁平焊、立焊、橫焊和仰焊。平焊、立焊、橫焊和仰焊。施焊方式施焊方式圖圖3.1.6 3.1.6 施焊方式施焊方式平焊平焊立焊立焊a)焊條焊條d)仰焊仰焊b)c)橫焊橫焊質(zhì)量好質(zhì)量好質(zhì)量一般質(zhì)量一般質(zhì)量差質(zhì)量差第13頁/共110頁4. 4. 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量等級（1 1）焊縫缺陷）焊縫缺陷 焊縫缺陷指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)焊縫缺陷指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷。常見的缺陷有部的缺陷。常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾

11、渣、咬邊、未熔合、未焊透未熔合、未焊透等；以及等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。等。 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14頁/共110頁（2 2）焊縫質(zhì)量等級）焊縫質(zhì)量等級鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001GB50205-2001規(guī)定焊縫按規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級一級、二級和和三級三級。u 三級焊縫三級焊縫只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質(zhì)量標(biāo)準，只要求對全部焊縫作外觀檢查且符合三級質(zhì)量標(biāo)準，適用于一般連接。適用于

12、一般連接。 外觀檢查（肉眼）外觀檢查（肉眼）尺寸偏差、表面缺陷；尺寸偏差、表面缺陷；無損檢驗（儀器）無損檢驗（儀器）檢驗內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、檢驗內(nèi)部缺陷（超聲波探傷、X X射線探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷）。磁粉探傷、滲透探傷）。u 二級焊縫二級焊縫：外觀檢查：外觀檢查+ +無損檢驗（超聲波探傷）合格，用于受無損檢驗（超聲波探傷）合格，用于受較大拉應(yīng)力的重要連接。較大拉應(yīng)力的重要連接。 20%20%u 一級焊縫一級焊縫：外觀檢查外觀檢查+ +無損檢驗（超聲波探傷、無損檢驗（超聲波探傷、X X射線探傷射線探傷）合）合格，用于抗動力、需要驗算疲勞的重要連接。格，用于抗動力、需要驗算疲勞的重

13、要連接。100%100%第15頁/共110頁（3 3）焊縫質(zhì)量等級及選用）焊縫質(zhì)量等級及選用 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對焊縫質(zhì)量等）中，對焊縫質(zhì)量等級的選用有如下規(guī)定：級的選用有如下規(guī)定： 1 1） 需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)拉時應(yīng)為一級，受壓時應(yīng)為二級。平行于作用力方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級。為二級。 2 2） 在不需要進行疲勞計算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊在不需要進行疲

14、勞計算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊縫應(yīng)不低于二級；受壓時宜為二級。縫應(yīng)不低于二級；受壓時宜為二級。 3 3） 重級工作制和起重量重級工作制和起重量50t50t的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板的中級工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的對接與角接組合之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的對接與角接組合焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級。焊縫，質(zhì)量不應(yīng)低于二級。 4 4） 角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，但對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞角焊縫質(zhì)量等級一般為三級，但對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞和起重量和起重量Q Q50t50t的中級工作制吊車梁的角焊縫

15、的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級。的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級。第16頁/共110頁5. 5. 焊縫符號及標(biāo)注方法焊縫符號及標(biāo)注方法焊縫符號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成焊縫符號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成焊縫符號表示法焊縫符號表示法（GB/T324-1988GB/T324-1988）建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準（GB/T50105-2001GB/T50105-2001）第17頁/共110頁1. 1. 對接焊縫的坡口形式對接焊縫的坡口形式4.2 .2 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算3.2.1 3.2.1 對接焊縫的構(gòu)造對接焊縫的構(gòu)造t20mm0.5

16、2mm34mmt20mm34mmt20mm34mm)直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫U形縫X形縫K形縫第18頁/共110頁b=0.52mm（直邊縫）（直邊縫）b=23mm（單邊（單邊V）b=23mm（V型）型）p p（U型）型）b=34mmp pb=34mmp p（K型）型）b=34mmp p（X型）型）第19頁/共110頁3.3.對接焊縫的構(gòu)造處理對接焊縫的構(gòu)造處理2.2.對接焊縫的優(yōu)缺點對接焊縫的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承受動力荷載。受動力荷載。缺點：缺點：需剖口，焊件長度要求精確。需剖口，焊件長度要求精確。 墊板墊

17、板墊板墊板墊板墊板1 1）為防止熔化金屬流）為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口淌必要時可在坡口下加墊板。下加墊板。第20頁/共110頁2 2）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時可設(shè)置弧坑等缺陷，故焊接時可設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它們引弧板和引出板，焊后將它們割除。割除。引弧板引弧板 一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)引弧板，但焊縫，也可不設(shè)引弧板，但焊縫的計算長度比實際長度減小的計算長度比實際長度減小2t2t或或2h2hf f。第21頁/共110頁4. 4. 對接焊縫的強度對接焊縫的強度 1 1）受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等。）受壓

18、、受剪的對接焊縫與母材強度相等。 2 2）三級質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母）三級質(zhì)量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的材強度的85%85%。 3 3）一、二級質(zhì)量的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。）一、二級質(zhì)量的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。3 3）在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差）在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm4mm以上時，應(yīng)以上時，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.51:2.5的斜角，的斜角，以使截面過渡和緩，減小應(yīng)力集中。以使截面過渡

19、和緩，減小應(yīng)力集中。a) 改變厚度改變厚度b) 改變寬度改變寬度1:2.51:2.5第22頁/共110頁4.2.2 4.2.2 對接焊縫的計算對接焊縫的計算1. 1. 軸心受力的對接焊縫軸心受力的對接焊縫wcwtwfftlN或（3.2.1）N軸心拉力或壓力設(shè)計值軸心拉力或壓力設(shè)計值lw焊縫計算長度，焊縫計算長度，無引弧板時，焊縫計算長度取實際長度減去無引弧板時，焊縫計算長度取實際長度減去2t；有引?。挥幸“鍟r，取實際長度。板時，取實際長度。t連接件的較小厚度，對連接件的較小厚度，對T T形接頭為腹板的厚度形接頭為腹板的厚度 ; ; ftw、fcw對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值（對接焊縫的抗拉

20、、抗壓強度設(shè)計值（P382P382表表1.31.3）。）。 與構(gòu)件母材強度計算方法相同，采用材料力學(xué)的計算公式與構(gòu)件母材強度計算方法相同，采用材料力學(xué)的計算公式 加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級對接焊縫不需計算。加引弧板（引出板）施焊的情況下，一、二級對接焊縫不需計算。 三級焊縫受拉時，或無引弧板（引出板）時才驗算。三級焊縫受拉時，或無引弧板（引出板）時才驗算。 NNlt要點要點第23頁/共110頁斜向受力的對接焊縫斜向受力的對接焊縫 對接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈對接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈 夾角，其計算公式為：夾角，其計算公

21、式為：lw斜焊縫計算長度。加引弧板時，斜焊縫計算長度。加引弧板時， lwb/sin ； 不加引弧板時，不加引弧板時，lwb/sin 2t。 fvw對接焊縫抗剪設(shè)計強度。對接焊縫抗剪設(shè)計強度。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角規(guī)范規(guī)定，當(dāng)斜焊縫傾角 56.3，即，即tan 1.5時，可認為對時，可認為對接斜焊縫與母材等強，不用計算。接斜焊縫與母材等強，不用計算。bwcwtsinfftlNw或（3.2.2）wvwftlNcos（3.2.3）第24頁/共110頁2. 2. 承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫承受彎距和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫 焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分焊縫內(nèi)應(yīng)力分布同

22、母材。焊縫截面是矩形，正應(yīng)力與剪應(yīng)力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強度條件。布分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強度條件。 wVwwwmax23ftlVtIVS（3.2.5）wmaxt2w6wMMfWl t（3.2.4）M焊縫承受的彎矩；焊縫承受的彎矩；Ww焊縫截面模量。焊縫截面模量。V焊縫承受的剪力；焊縫承受的剪力；Iw焊縫計算截面慣性矩；焊縫計算截面慣性矩；Sw焊縫截面計算剪應(yīng)力處以上部分對中和軸的面積矩。焊縫截面計算剪應(yīng)力處以上部分對中和軸的面積矩。第25頁/共110頁 對于工字形或?qū)τ诠ぷ中位騎 T形截面除應(yīng)分別驗算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)形截面除應(yīng)分別

23、驗算最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力力外，還應(yīng)驗算腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力: :wt21211 . 13f（3.2.6）式中式中 : : 1 1、 1 1為腹板與翼緣為腹板與翼緣交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。交接處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 1.11.1為考慮到最大折算應(yīng)力只為考慮到最大折算應(yīng)力只在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強度在焊縫局部出現(xiàn)，而將焊縫強度設(shè)計值適當(dāng)提高的系數(shù)。設(shè)計值適當(dāng)提高的系數(shù)。 工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應(yīng)力主要由上、下翼緣承擔(dān)，剪應(yīng)力主要由腹板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達到充分的利用。由腹

24、板承擔(dān)，這使得截面上各處的材料能達到充分的利用。20w1hIMwww11tIVS第26頁/共110頁3. 3. 受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫受軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫 軸力和彎矩作用下軸力和彎矩作用下對接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪對接焊縫產(chǎn)生正應(yīng)力，剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其計算公式為：計算公式為：wtwwMNmaxfWMAN（3.2.4*）wvwwmaxmaxftISV（3.2.5*）wt21211 . 13fMN（3.2.6*）tIVSw11hhWM0wM1式中式中：1 12 2第27頁/共110頁 對于梁柱節(jié)點處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均對于梁柱

25、節(jié)點處的牛腿，假定剪力由腹板承受，且剪應(yīng)力均勻分布，其計算公式為：勻分布，其計算公式為：Aw牛腿處腹板的焊縫計算面積牛腿處腹板的焊縫計算面積。wVwfAV（3.2.5*） 對接焊縫的計算除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強對接焊縫的計算除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強度要否折減外，對接焊縫的計算方法與母材的強度計算完度要否折減外，對接焊縫的計算方法與母材的強度計算完全相同。全相同。 第28頁/共110頁對接焊縫計算步驟對接焊縫計算步驟l確定荷載；確定荷載；l進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；l計算截面幾何特征值；計算截面幾何特征值；l強度驗算。強度驗算。確定最不利位置；確定最不利位置；wVw

26、wwftIVS maxtlNwN wteqf1 . 1322 wMWM wwwtIVS11 wcwtorffmax3.2 3.2 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算第29頁/共110頁max 驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。驗算如圖所示的鋼板對接焊縫的連接。M=1008kN.m，V=240KN，鋼材，鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，采用引弧板。引弧板。1. 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算4633mm1028981210002401032250wI【例題4.1】【解】2501016161000MV366maxmm106163. 5

27、516102898yIWwwmax 1 1 1361mm10032. 250816250wS361mm10282. 325010500wwSS第30頁/共110頁2. 焊縫強度計算焊縫強度計算max 1 max 1 2wV2wtN/mm125,N/mm185ff查表，wWMmaxtIVSwwmax66106163. 5101008滿足。,N/mm185N/mm5 .17922wtf1010289810032. 210240663，滿足。2wv2N/mm125N/mm2 .27fhh0max1 wwwtISV 112N/mm9 .173103210005 .1791010289810032. 2

28、10240663 2N/mm8 .1621213 eq222N/mm3 .1768 .1639 .173，滿足。2N/mm5 .2031851 . 11 . 1wtf第31頁/共110頁 驗算如圖所示牛腿與柱的對接焊縫連接。驗算如圖所示牛腿與柱的對接焊縫連接。F=170kN，鋼材，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板。焊條，手工焊，質(zhì)量等級為三級，不采用引弧板?！纠}4.2】961012190max bM aM F1601201220010ba3.2 3.2 對接焊縫的構(gòu)造和計算對接焊縫的構(gòu)造和計算第32頁/共110頁961012190max bM aM 2. 荷載計

29、算荷載計算kN170 FVmkN2 .27160. 0170MF160ba1. 截面幾何特征值計算截面幾何特征值計算【解】46mm1005.1312 96 6 10 190 (95 12)68.9mm12 96 10 190cy 2mm190019010wA332296 12190 1019096 12 (68.96)190 10 (190 1268.9)12122wIxx0961219010yc第33頁/共110頁3. 焊縫強度驗算焊縫強度驗算w2w2w2tcv300N/mm ,350N/mm ,205N/mmfff622max627.2 1068.9143.6N/mm300N/mm13.0

30、5 10awatwMyfI6max627.2 10(190 1268.9)13.05 10bbwMyI22N/mm350N/mm4 .277wcf32w2maxv170 1089.5N/mm205N/mm1900wVfA，滿足。2222max3277.43 89.5beqM ，滿足。22N/mm3303001 . 11 . 1N/mm8 .317wtf第34頁/共110頁1.1.角焊縫的形式和強度角焊縫的形式和強度4.3.1 角焊縫的構(gòu)造角焊縫的構(gòu)造4.3 4.3 角焊縫的構(gòu)造和計算角焊縫的構(gòu)造和計算 角焊縫按截面形式（兩焊角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為腳邊的夾角）可分為直角角焊直角

31、角焊縫縫和和斜角角焊縫。斜角角焊縫。（1 1）直角角焊縫）直角角焊縫通常做成表面微凸的等通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（腰直角三角形截面（a a）。對承受動力荷載的結(jié)。對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫的截構(gòu)中，正面角焊縫的截面通常采用（面通常采用（b b）的形式）的形式，側(cè)面角焊縫的截面則，側(cè)面角焊縫的截面則做成凹面式（做成凹面式（c c）。）。 （a） （b） （c）圖圖3.3.1 直角角焊縫截面直角角焊縫截面普通型普通型平坡型平坡型凹面型凹面型第35頁/共110頁（2 2）斜角角焊縫）斜角角焊縫兩焊邊的夾角兩焊邊的夾角 9090或或 90135135o o或或6012mm）或或19

32、0mm（t12mm）；）；a) a) 構(gòu)件端部僅有兩邊側(cè)縫連接時：構(gòu)件端部僅有兩邊側(cè)縫連接時：試驗結(jié)果表明，連接的承載力與試驗結(jié)果表明，連接的承載力與b / lw有關(guān)有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，應(yīng)使：b / lw 1；b兩側(cè)縫之間的距離；兩側(cè)縫之間的距離；lw側(cè)焊縫計算長度；側(cè)焊縫計算長度；t較薄焊件的厚度。較薄焊件的厚度。第42頁/共110頁 c)c)直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫正面角焊縫宜為

33、宜為1:1.51:1.5，長邊與內(nèi)，長邊與內(nèi)力方向一致力方向一致 ；側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫可用直角焊縫為可用直角焊縫為1:1 1:1 。 b) b) 僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長度不得小于焊僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的件較小厚度的5 5倍或倍或25mm25mm。 d) d) 當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過角處時，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊轉(zhuǎn)角加焊2 2h hf f。避開起落弧發(fā)。避開起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。b)2hfa)2hf2hf圖圖3.3.7 繞角焊縫繞角焊縫5 5t2525圖圖3.3.6 搭接連接搭

34、接連接第43頁/共110頁破壞面常發(fā)生在破壞面常發(fā)生在45斜面上。斜面上。側(cè)焊縫側(cè)焊縫端焊縫端焊縫4.3.2 直角焊縫的基本計算公式直角焊縫的基本計算公式1.1.焊縫的破壞面焊縫的破壞面計算截面計算截面均取焊縫均取焊縫45處有效截面（處有效截面（有效厚度有效厚度計算長度計算長度）焊縫有效高度焊縫有效高度he 0.7hf焊縫計算長度焊縫計算長度lw=每條焊縫長度每條焊縫長度-2hfhfhehh1h2deh-h-焊縫厚度、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、d d焊趾、焊趾、e e焊根焊根第44頁/共110頁2.2.有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)圖圖3.3.9 角焊縫有

35、效截面上的應(yīng)力角焊縫有效截面上的應(yīng)力國際標(biāo)準化組織（國際標(biāo)準化組織（ISOISO）推薦用式（）推薦用式（.1）確定角焊縫的極限強度）確定角焊縫的極限強度) 1 . 3 . 3()(8 . 1wu222fd a dacche e 在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應(yīng)力：在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應(yīng)力： 垂直于焊縫有效截面的垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力正應(yīng)力 垂直于焊縫長度的垂直于焊縫長度的剪應(yīng)力剪應(yīng)力 平行于焊縫長度方向平行于焊縫長度方向剪應(yīng)力剪應(yīng)力 上式相當(dāng)于國產(chǎn)上式相當(dāng)于國產(chǎn)Q235Q235鋼提出，其它鋼種公式左邊系數(shù)（鋼提出，其它鋼種公式左邊系數(shù)（1.71

36、.73.03.0）式中：式中： fuw -焊縫金屬的抗拉強度焊縫金屬的抗拉強度第45頁/共110頁wf2112233f（3.3.3）ffw角焊縫強度設(shè)計值角焊縫強度設(shè)計值 我國我國規(guī)范規(guī)范采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項系采用了折算應(yīng)力公式，引入抗力分項系數(shù)后得角焊縫計算公式為：數(shù)后得角焊縫計算公式為：)2 . 3 . 3()(3wu222f 出于偏于安全考慮，且與母材的能量強度理論的折算應(yīng)力公式一出于偏于安全考慮，且與母材的能量強度理論的折算應(yīng)力公式一致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會（致，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會（ECCSECCS），將（），將（.1）的）的1.81.8改為改為3 3即：即：ffw由

37、角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊由角焊縫抗剪條件確定，所以公式右邊相當(dāng)于角焊縫抗拉強度設(shè)計值。縫抗拉強度設(shè)計值。第46頁/共110頁 如圖所示承受互相垂直的如圖所示承受互相垂直的Ny、Nx兩個軸心力作用的直角兩個軸心力作用的直角角焊縫，角焊縫，Ny垂直于焊縫長度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力垂直于焊縫長度方向產(chǎn)生平均應(yīng)力 f，其在有效，其在有效截面上引起的應(yīng)力值為：截面上引起的應(yīng)力值為：weyflhN（3.3.4） f 對于有效截面既不是正應(yīng)力也對于有效截面既不是正應(yīng)力也不是剪應(yīng)力，但可分解為不是剪應(yīng)力，但可分解為 和和 。2f對直角角焊縫對直角角焊縫 ：3.3.實用計算方法實用計算方法第47頁/

38、共110頁圖圖3.3.10 直角角焊縫的計算直角角焊縫的計算沿焊縫長度方向的力沿焊縫長度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊，在有效截面上引起平行于焊縫長度方向的剪應(yīng)力縫長度方向的剪應(yīng)力 f。（3.3.5）wexflhN第48頁/共110頁則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計算公式為：則直角角焊縫在各種應(yīng)力綜合作用下的計算公式為：wff33222（3.3.3）wf2f2fff（3.3.6）wff33242322f2f2f2f2f22. 123f f 正面角焊縫的強度設(shè)計值增大正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)。靜載時系數(shù)。靜載時 f 1.22，對直接承受對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，動力荷載的結(jié)構(gòu)，

39、 f 1.0 。 2f第49頁/共110頁正面角焊縫正面角焊縫 f0，力力N與焊縫長度方向垂直。與焊縫長度方向垂直。側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫 f0，力力N與焊縫長度方向平行。與焊縫長度方向平行。wffwefflhN（3.3.7）wfwefflhN（3.3.8）22wffff(3.3.6)f以上各式中：以上各式中： he=0.7hf； lw角焊縫計算長度，考慮起滅弧角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去2hf。計算公式計算公式第50頁/共110頁4.3.3 角焊縫的計算角焊縫的計算1.1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時角焊縫的計算軸心力（拉力、壓

40、力和剪力）作用時角焊縫的計算 當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認為是均勻分布的。可認為是均勻分布的。(1(1）用蓋板的對接連接）用蓋板的對接連接wffe wNfh lA A、僅采用側(cè)面角焊縫連接、僅采用側(cè)面角焊縫連接NNl lw wS Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和度的總和第51頁/共110頁wffweNfl hB B、采用三面圍焊連接、采用三面圍焊連接wffweNNfl hNNl lw wl lw w先計算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力先計算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力S Slw連接一側(cè)的正面

41、角焊縫連接一側(cè)的正面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和再計算側(cè)面角焊縫的強度再計算側(cè)面角焊縫的強度S Slw連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和第52頁/共110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NNxNy f f平行于焊縫長度方向的分力平行于焊縫長度方向的分力Ncos 垂直于焊縫長度方向的分力垂直于焊縫長度方向的分力Nsin wefsinlhN（3.3.9a）welhNcosf（3.3.9b）外力外力N和焊縫長度方向斜交，焊縫受到的力和焊縫長度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：被分解為：代入（代入（.6），得焊縫計算公式

42、：），得焊縫計算公式：wf2we2wefcossinflhNlhNSSwf2f2fff第53頁/共110頁（3.3.10）wtffflhNwewf2we22we3sin1cos5 . 1sinflhNlhN取取5 . 122. 122f得：得：令：令：3sin112f則斜焊縫的計算公式為：則斜焊縫的計算公式為： 020 30 40 50 60 70 8090 f 1.001.021.041.001.22將將 f f （斜角焊縫強度增大系數(shù)）作成表格（斜角焊縫強度增大系數(shù)）作成表格第54頁/共110頁（3 3）承受軸心力的角鋼端部連接）承受軸心力的角鋼端部連接 在鋼桁架中

43、，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用面圍焊，特殊情況也允許采用L L形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合的軸線重合。圖圖3.3.13 桁架腹桿節(jié)點板的連接桁架腹桿節(jié)點板的連接第55頁/共110頁NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接角鋼的側(cè)縫連接 a) a) 僅用側(cè)面焊縫連接僅用側(cè)面焊縫連接NNN2112-N eNb e解上式得肢背和肢尖的受力為：解

44、上式得肢背和肢尖的受力為：（3.3.14）11b eNNK Nb22eNNK Nb（3.3.15） 在在N1、N2作用下，側(cè)縫作用下，側(cè)縫的計算長度為：的計算長度為：由平衡條件得：由平衡條件得：肢背肢背肢尖肢尖K1角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)K2角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)（3.3.16）wf1f11w7 . 02fhNlwf2f22w7 . 02fhNl（3.3.17）第56頁/共110頁表表3.3.1 角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)Kw1ff11w2ff22weweNfl hNfl h對于校核問題對于校核問題: :對于設(shè)計問題對

45、于設(shè)計問題: :11w1f22w2fweweNlh fNlhf第57頁/共110頁 b) b) 角鋼用三面圍焊時角鋼用三面圍焊時，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸腳尺寸hf3 ，并算出它所能承受的內(nèi)力，并算出它所能承受的內(nèi)力N3 ：wfff337 . 02fbhN（3.3.11）11312NK NN（3.3.12）通過平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為通過平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為: :22312NK NN（3.3.13） 角鋼角焊縫圍焊的計算角鋼角焊縫圍焊的計算NN1N2ebN3lw2lw1（3.3.16*）wf1w1f17

46、 . 02flhNwf2w2f27 . 02flhN（3.3.17*）第58頁/共110頁c) c) 當(dāng)采用當(dāng)采用L L形圍焊時形圍焊時，令，令N20，得：，得：L L形圍焊角焊縫計算公式為：形圍焊角焊縫計算公式為：（3.3.19）322NK N13NNN若求出的若求出的hf3大于大于hfmax , ,則不能采用則不能采用L L形圍焊。形圍焊。（3.3.18）1w1wf1f3f3wffw32 0.72 0.7Nlh fNhf l（3.3.20）第59頁/共110頁例題例題4.34.3 試設(shè)計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬試設(shè)計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬B270mm，厚度，厚度t1=28

47、mm，拼接蓋板的厚度，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該。該連接承受的靜態(tài)軸心力連接承受的靜態(tài)軸心力N1400kN（設(shè)計值），鋼材為（設(shè)計值），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型型第60頁/共110頁 設(shè)計拼接蓋板的對接連接有兩種方法。設(shè)計拼接蓋板的對接連接有兩種方法。 一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；板的尺寸； 另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承載力。載力。 如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，

48、則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗算，直到滿足承載力要求為止。再行驗算，直到滿足承載力要求為止。 解解 方法一方法一 角焊縫的焊腳尺寸角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)根據(jù)板件厚度確定：應(yīng)根據(jù)板件厚度確定： 由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm6mm，t2t1，則：，則： hfmaxt-(12)mm =1415mm取取hf=10mmhfmin1.5(t)1/2，hfmin = 7.9mm第61頁/共110頁第62頁/共110頁第63頁/共110頁方法方法2：采用菱形拼接蓋板。采用菱形拼接蓋板。

49、 當(dāng)拼接板寬度較大時，采用菱形當(dāng)拼接板寬度較大時，采用菱形拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中，拼接蓋板可以減小角部的應(yīng)力集中，從而使連接的工作性能得以改善。設(shè)從而使連接的工作性能得以改善。設(shè)計時一般先假定拼接蓋板的尺寸再進計時一般先假定拼接蓋板的尺寸再進行驗算。蓋板尺寸如圖所示：行驗算。蓋板尺寸如圖所示：仍取仍取hf=10mm正面角焊縫：正面角焊縫：kN3 .10916022. 140107 . 022wffw1e1flhN解：解：側(cè)面角焊縫：側(cè)面角焊縫：kN0 .44816010110107 . 044wfw2e2flhN第64頁/共110頁斜角焊縫：此焊縫與作用力夾角斜角焊縫：此焊縫與作用力夾

50、角）有：由式（可得，10. 3 . 306. 13/7 .33sin1/17 .33150100arctan2f0kN8 .85416006. 1180107 . 044wffw3e3flhN連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力：連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力：1400kNkN14128 .8540 .4483 .109321NNNN連接設(shè)計滿足要求連接設(shè)計滿足要求第65頁/共110頁例題4.4 試確定圖3.3.15所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長度。已知角鋼212510，與厚度為8mm的節(jié)點板連接，其搭接長度為300mm，焊腳尺寸hf=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43

51、型。 解：角焊縫設(shè)計強度值角焊縫設(shè)計強度值2wfN/mm160fK1=0.7，K2=0.3，lw3=b=125mm第66頁/共110頁正面角焊縫所能承受的內(nèi)力正面角焊縫所能承受的內(nèi)力N3為：為：第67頁/共110頁 當(dāng)焊縫非軸心受力時，可以將外力作用分解為軸力當(dāng)焊縫非軸心受力時，可以將外力作用分解為軸力、彎矩、剪力、扭矩等簡單受力情況，分別求出具各自的、彎矩、剪力、扭矩等簡單受力情況，分別求出具各自的焊縫應(yīng)力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾焊縫應(yīng)力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾個點進行驗算。個點進行驗算。2.2.復(fù)雜受力時角焊縫連接計算復(fù)雜受力時角焊縫連接計算第68頁/共

52、110頁NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNyh he eh he et t（1）受彎矩）受彎矩M 、剪力、剪力V 、軸力、軸力N聯(lián)合作用時角焊縫的計算聯(lián)合作用時角焊縫的計算T形連接形連接xxNee w2NNAh l由軸心拉力由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：產(chǎn)生的最大應(yīng)力：M2ee w62MMWh l第69頁/共110頁A點產(chǎn)生的剪應(yīng)力：點產(chǎn)生的剪應(yīng)力：yfweNl hxf2e we w6NMh lh lA A點控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計點點控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計點A點產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力點產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx

53、和彎矩和彎矩M產(chǎn)生產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實用計算公式（代入角焊縫實用計算公式（3.3.6）：）：xlwx0.7hf0.7hf有效截面有效截面wf2f2fMNfMNf第70頁/共110頁（2 ）V、M共同作用下焊縫強度計算共同作用下焊縫強度計算h1f1f1f2f2f fxxh h2221h1MeFVM對于對于1點：點：假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩（3.3.21）w1f1ffw2hMfI2f2w2hMI2點處：點處：fe2 w2()Vh lS22wf2ffff式中：式中：Iw全部焊縫有效截面對中性軸的慣

54、性矩；全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩； h1兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離第71頁/共110頁工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計算方法是使焊縫工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對水平力化為一對水平力H=M/h。腹板焊縫的強度計算式：腹板焊縫的強度計算式：wffe2 w22Hfh lMf1Mf2VfHHwfffe1 w1Hfh l

55、翼緣焊縫的強度計算式：翼緣焊縫的強度計算式：V第72頁/共110頁（3）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算圖圖3.3.19 承受偏心力的三面圍承受偏心力的三面圍焊焊 Fe1rxahl2xxyyAA0TVre將將F向焊縫群形心簡化得向焊縫群形心簡化得: : 軸心力軸心力 VF扭矩扭矩 T=Fe故：該連接的設(shè)計控制點為故：該連接的設(shè)計控制點為A A點和點和A A點點計算時按彈性理論假定計算時按彈性理論假定: :被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O O旋旋轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。扭距在角

56、焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(yīng)力扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度小與連線長度r r成正比。成正比。在軸心力在軸心力V V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。分布。 T第73頁/共110頁PTIrT xxyyrrxryA0h he e T T f FAT作用下作用下A點應(yīng)力點應(yīng)力:pxxPTfpyyPTTcossinITrrrIrTITrrrIrTIp為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，Ip =Ix+IyIx，Iy焊縫計算截面對焊縫計算截面對x、y軸的慣性矩；軸的慣性

57、矩；rx、ry為焊縫形心到焊縫驗算點在為焊縫形心到焊縫驗算點在x、y方向的距離。方向的距離。軸力軸力F產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布計算，布計算，A點應(yīng)力點應(yīng)力: FFe w()FhlA點垂直于焊縫長度方向點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為的應(yīng)力為: f， F，平行于焊縫長度方向的應(yīng)平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為力為: T強度驗算公式強度驗算公式：22wfFTfff第74頁/共110頁角焊縫計算步驟角焊縫計算步驟l確定荷載；確定荷載；l進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；進行截面應(yīng)力狀態(tài)分析；l確定焊腳尺寸，計算截面幾何特征值；確定焊腳尺寸，計算截面幾何特征值；l強度驗算。強度驗算。確定最不利位置；確定最不利

58、位置；wffwefflhN（3.3.7）wfwefflhN（3.3.8）22wffff(3.3.6)f端縫端縫側(cè)縫側(cè)縫第75頁/共110頁【解】例例4.5計算圖示計算圖示雙面雙面角焊縫連接中的角焊縫連接中的hf。已知連接。已知連接承受動荷載承受動荷載，鋼材，鋼材為為Q235BF，焊條為，焊條為E43。將外力將外力F1F1，F(xiàn)2 F2 移向焊縫形心移向焊縫形心O O，得：，得：解得：解得：hf 5.82mm，取，取 hf =6mm 連接承受動力荷載連接承受動力荷載： 構(gòu)造要求構(gòu)造要求：2222w2ffffff559745160N/mmfhh1180kNNF2240kNVF090240120180

59、 M3fwf wffff180 105590.720.7240 1.0 160Nh lfhh3fwf wfff240 107450.720.7240 160Vh l fhhf1.02wfN/mm160ff maxminfminmax1.21.2 89.6mm1.51.5 104.74mmhtht F1=180kNF2=240kN12090240t=8t=8t=10t=10第76頁/共110頁例例4.6 如圖所示鋼板與工字形柱的角焊縫如圖所示鋼板與工字形柱的角焊縫T形連接，形連接，hf8mm，鋼鋼板受斜向拉力板受斜向拉力F。鋼材為。鋼材為Q235B鋼，鋼，E43型焊條。求圖中型焊條。求圖中e=0

60、和和e=5cm時，兩條角焊縫各能傳遞的靜載設(shè)計值時，兩條角焊縫各能傳遞的靜載設(shè)計值F。oF435e2002001. 焊縫有效截面的幾何性質(zhì)焊縫有效截面的幾何性質(zhì)焊縫的有效截面面積：焊縫的有效截面面積：2e2 0.7 8402 0.843.01cmA 慣性矩：慣性矩：34w120.7 0.8 38.45285cm12I【解解】焊縫的計算長度：焊縫的計算長度：wf4002384mm38.4cmlh截面模量截面模量：3wef5285275cm200200.8IWh第77頁/共110頁2. 焊縫截面上的有效應(yīng)力（焊縫截面上的有效應(yīng)力（e=5cm）把把F分解成兩個分力并移至焊縫形心分解成兩個分力并移至焊