鋼構(gòu)焊縫計(jì)算(受力)

鋼構(gòu)焊縫計(jì)算(受力)要的連接方法。它的優(yōu)點(diǎn)是：（）焊件間可直接相連，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作加工方便；（）不削弱截面，用料經(jīng)濟(jì)；（）連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大；（

）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。缺點(diǎn)是：（）在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的材質(zhì)變脆；（）焊接殘余應(yīng)力和變形使受壓構(gòu)件承載力降低；（）焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，低溫時(shí)冷脆的問題較為突出。．角焊縫

角焊縫按其截面形式可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。兩焊腳邊的夾角為

°的焊縫稱

（）角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于

和

。（）

側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)面角焊縫在彈性階段沿長(zhǎng)度方向受力不破壞，故規(guī)定側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度

l≤。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布，可不受上述限制。（）搭接連接的構(gòu)造要求使每條側(cè)焊縫的長(zhǎng)度不宜小于兩側(cè)焊縫之間的距離。兩側(cè)面角焊縫之間的距離也不宜大于

（＞）或

（≤），

為較薄焊件的厚度。接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的

于

。

（）

間斷角焊縫的構(gòu)造要求間斷角焊縫只能用于一些次要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中。間斷角焊縫的間斷距離

l應(yīng)滿足

l≤

l≤，

為較薄焊件的厚度。

（）

減小角焊縫應(yīng)力集中的措施縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)地作長(zhǎng)度為的繞角焊。

直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式

w

—正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，；直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的角焊縫，；—正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，；直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中的角焊縫，；—角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。式中 —垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；—平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；

w

式（）為角焊縫的基本計(jì)算公式。只要將焊縫應(yīng)力分解為垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力

和平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力

，上述基本公式可適用于任何受力狀態(tài)。對(duì)正面角焊縫，

=0，得hehelw

=

N

（）對(duì)側(cè)面角焊縫，

=0，得hehelw

=

N

（）式中

e

=

—直角角焊縫的有效厚度，e=

w—焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷，wl按各條焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度每端減去

計(jì)算。．角焊縫連接的計(jì)算（）承受軸心力作用的角焊縫連接計(jì)算）采用蓋板連接應(yīng)力是均勻分布的。

當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)

=

Nhelw

當(dāng)只有正面角焊縫時(shí)

=

Nhelw

擔(dān)的內(nèi)力式中 擔(dān)的內(nèi)力式中 —連接一側(cè)正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總N

l

lw和。再

計(jì)

算

側(cè)

面

角

焊

縫

的

強(qiáng)

度

N

Nh

l

we

w式中

l

—

連接一側(cè)正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的總和。）承受斜向軸心力

將N

力分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的NN

N

;

N

N

N

l

e

welw

w

）承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算鋼桁架中角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫一L

形圍焊。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏件的軸線重合。

尺寸

，求出正面角焊縫所分擔(dān)的軸心力N

。當(dāng)

腹桿為雙角鋼組成的

T

形截面，且肢寬為

時(shí)，（）

N

=2

×

由平衡條件（

M

＝）可得：b b

、N

——角鋼肢背和肢尖的側(cè)面角焊縫式中=

NNb b

、N

——角鋼肢背和肢尖的側(cè)面角焊縫式中=

N （）=

NN

=

Ne=

N （）N 所承受的軸力；e——角鋼的形心距； 、

——角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力 分配系數(shù)，可查表得到。對(duì)于兩面?zhèn)群福?/p>

N

＝，則：（）

N

=

N

=

（）計(jì)算長(zhǎng)度。對(duì)雙角鋼截面l

w

=

Nh

w

（）l

w

=

Nh

w、l

、l

——一個(gè)角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫式中 w的焊腳尺寸及計(jì)算長(zhǎng)度；

、l ——

一個(gè)角鋼肢尖上的側(cè)面角焊

w縫的焊腳尺寸及計(jì)算長(zhǎng)度。實(shí)際焊縫長(zhǎng)度為計(jì)算長(zhǎng)度加

。對(duì)于三面圍焊，焊縫實(shí)際長(zhǎng)度為計(jì)算長(zhǎng)度加

；對(duì)于采用角焊縫長(zhǎng)度

不進(jìn)入計(jì)算）。

L

N

＝，得：

（）

N

=2

（）

N

N

式計(jì)算其焊腳尺寸：

=

N

l

w

w（）式中，l

=b

。w （）承受彎矩、軸心力或剪力共同作用的角焊連連接計(jì)算

圖

所示的雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力

作用，計(jì)算時(shí)，可將作用力

分解為

和兩個(gè)分力。角焊縫同時(shí)承受軸心力

和剪力和彎矩

·e

的共同作用。焊縫計(jì)算截面上的應(yīng)力分布如圖所示，圖中

A

點(diǎn)應(yīng)力最大為兩部分組成，即由軸心拉力

產(chǎn)生的應(yīng)力：

N

=

N=

N

=

N

hle

e

w由彎矩

產(chǎn)生的應(yīng)力：M

M

=

Me

h

l

W

=

Me

w這兩部分應(yīng)力由于在

A

點(diǎn)處的方向相同，可直接疊加，故

A

點(diǎn)垂直于焊縫方向的應(yīng)力為

=

N

+

Mh

l

h

le

w

e

w剪力

在

A

點(diǎn)處產(chǎn)生平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力=

=

N

=

N

le

則焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：

w 當(dāng)連接直接承受動(dòng)力荷載作用時(shí)，取。

＝工字形和

H

形截面梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，通常承受彎矩

和剪力

V

的力，彎矩則由全部焊縫承受。

翼緣焊縫的最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在翼緣焊縫的最外纖維處，此應(yīng)力滿足角焊縫的強(qiáng)度條件

=

M

·

≤I

w

式中 ——全部焊縫所承受的彎矩；I——

全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩。縫的交點(diǎn)處

A下式計(jì)算：

=

M

·

hI

w

=

h

le

w

l

——腹板焊縫有效截面之和。

則腹板焊縫在

A

點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算式為：

w

（）承受扭矩或扭矩與剪力共同作用的角焊縫連接計(jì)算）環(huán)形角焊縫承受扭矩

T在有效截面的任一點(diǎn)上所受切線方向的剪應(yīng)力

，應(yīng)按下式計(jì)算：

=

rIp

﹤

（）式中 r——圓心至焊縫有效截面中線的距離；I

——焊縫有效截面的慣性矩，I

=

r。p p e）圍焊承受剪力和扭矩作用時(shí)的計(jì)算

圖

所示為采用三面圍焊搭接連接。該連接角焊縫承受豎向剪力

＝

F

和扭矩

T

＝

F（e1+e）作用。計(jì)算角焊縫在扭矩

T

作用下產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，是基于下列假定：①

旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而角焊縫是彈性的；② 角焊縫上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長(zhǎng)度

r

成正比。圖中

點(diǎn)與

點(diǎn)距形心

點(diǎn)最遠(yuǎn)，故

點(diǎn)和

點(diǎn)由扭矩

T

引起的剪應(yīng)力

最大，焊縫群其他各處由扭矩

T

引起的剪應(yīng)力

均小于

點(diǎn)和點(diǎn)的剪應(yīng)力，故

點(diǎn)和

點(diǎn)為設(shè)計(jì)控制點(diǎn)。在扭矩

T

作用下，A

點(diǎn)（或

點(diǎn)）的應(yīng)力為

=

rIp

=

rI

I

（）將

沿

軸和

軸分解為：

=

·θ=

r·

rI rp

（）

=

·θ=

r·

rI rp

（）由剪力V在焊縫群引起的剪應(yīng)力

按均勻分布，則在

A

點(diǎn)（或

點(diǎn)）引起的應(yīng)力

為

=

h

le

w則

A

點(diǎn)受到垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為：

=

+ 沿焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為

，則

A

點(diǎn)的應(yīng)力滿足的強(qiáng)度條件為

w當(dāng)連接直接承受動(dòng)態(tài)荷載時(shí)，取

。兩焊腳邊夾角

為

o

o

的

T

形接頭的斜角角焊縫采用與直角角焊縫相同的計(jì)算公式進(jìn)

（或

） ＝。．對(duì)接焊縫的強(qiáng)度焊接缺陷對(duì)受壓、受剪的對(duì)接焊縫影響不強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的

％，而

—、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材強(qiáng)度相等。．對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算（）對(duì)接焊縫的構(gòu)造在一側(cè)相差

以上時(shí)，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

（直接承受動(dòng)力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算時(shí)不大于

）的斜角，以減小應(yīng)力集中。焊接時(shí)一般應(yīng)設(shè)置引弧板和引出板，焊后將它難時(shí)，允許不設(shè)置引?。ǔ觯┌?，此時(shí)可令焊縫計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減

t。

（）對(duì)接焊縫的計(jì)算對(duì)接焊縫分焊透和部分焊透兩種）

焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算與構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算一樣。軸心力作用的對(duì)接焊縫

=

Nl

w

w

或

w（）式中 ——軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；l——焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。當(dāng)未采用引弧板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度減去

；——對(duì)接接頭中為連接件的較小厚度；T形接頭中為腹板厚度；計(jì)值。

w

、

w——對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)彎矩和剪力共同作用的對(duì)接焊縫力與剪應(yīng)力的最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件：

=

MWw

=

Mlw

≤

w（）

=

wI

w

=

·

l

w

≤

w（）式中 W—焊縫的截面模量；—焊縫的截面面積矩；I—焊縫的截面慣性矩。工字形或

H

緣的交接點(diǎn)，還應(yīng)按下式