角焊縫的構造與計算課件

第三節(jié)角焊縫的構造與計算一、角焊縫的構造1.截面形式（1）直角焊縫（a）普通焊縫（b）平坡焊縫（c）深熔焊縫

一般采用（a）。但（a）應力集中較嚴重，在承受動力荷載時采用（b）、（c）。（2）斜角角焊縫（d）斜銳角焊縫圖4-9直角焊縫圖4-10斜角角焊縫（e）斜鈍角焊縫（f）斜凹面角焊縫主要用于鋼管連接第三節(jié)角焊縫的構造與計算一、角焊縫的構造1.截面形式部位項目構造要求備注焊腳尺寸hf

上限

對板邊：t1為較薄焊件厚下限

；當t2為較厚焊件厚對自動焊可減1mm；對單面T型焊應加1mm焊縫長度lw上限

（受動力荷載）；（其他情況）；內力沿側縫全長均勻分布者不限下限8hf或40mm，取兩者最大值

端部僅有兩側面角焊縫連接長度lw

距離l0

t為較薄焊件厚端部轉角轉角處加焊一段長度2hf（兩面?zhèn)瓤p時）或用三面圍焊轉角處焊縫須連續(xù)施焊搭接連接搭接最小長度5t1或25mm，取兩者最大值t1為較薄焊件厚度表4-3角焊縫的構造要求部位項目構造要求備注焊腳尺寸hf上限

其它構造要求：(1)

承受動力荷載的結構中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用不焊透的對接焊縫。(2)

在直接承受動力荷載的結構中，角焊縫表面應做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：對正面角焊縫宜為1:1.5,長邊順內力方向；對側面角焊縫可為1:1。(3)在次要構件或次要焊接連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應大于15t（對受壓構件）或30t（對受拉構件），t為較薄焊件的厚度。3.端縫和側縫（1）端縫：焊縫垂直于受力方向，其特點為受力后應力狀態(tài)較復雜，應力集中嚴重，焊縫根部形成高峰應力，易于開裂。端縫破壞強度要高一些，但塑性差。

其它構造要求：3.端縫和側縫（1）端縫：焊縫垂直于受力

（2）側縫：焊縫長度方向與受力方向平行，其特點為應力分布簡單些，但分布并不均勻，剪應力兩端大，中間小。側縫強度低，但塑性較好。圖4-11端縫和側縫4.有效厚度圖4-12焊縫的有效厚度

（2）側縫：焊縫長度方向與受力方向平行，其特點為應力分布式中：——兩焊腳邊的夾角，——焊腳尺寸。二、角焊縫的計算角焊縫的計算包括如下幾個類型：1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算2.角鋼桿件與節(jié)點板連接，承受軸向力N3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫4.牛腿在彎矩、剪力共同作用下的角焊縫連接計算5.扭矩、剪力、軸力共同作用下的搭接連接角焊縫式中：——兩焊腳邊的夾角，——焊腳尺寸。二、角焊縫的計1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算：（1）端縫

——垂直于焊縫長度方向的應力；

he

——角焊縫有效厚度；

lw

——角焊縫計算長度，每條角焊縫取實際長度減10mm （每端減5mm）；

ffw

——角焊縫強度設計值；

f

——系數，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結 構，f

=1.22，直接承受動力荷載f

=1.0。

（2）側縫

f

——沿焊縫長度方向的剪應力。式中：式中：1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算：（1）端縫2.角鋼桿件與節(jié)點板焊接連接，承受軸向力N：（1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點板連接的焊縫計算K1、

K2——焊縫內力分配系數；N1

、N2

——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內力。圖4-13兩面?zhèn)群缚p2.角鋼桿件與節(jié)點板焊接連接，承受軸向力N：（1）角鋼用表4-4角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內力分配系數角鋼類型分配系數角鋼肢背K1角鋼肢尖K2等邊角鋼0.700.30不等邊角鋼（短邊相連）0.750.25不等邊角鋼（長邊相連）0.650.35（2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點板連接的焊縫計算

圖4-14三面圍焊表4-4角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內力分配系數角鋼類型分配系端部正面角焊縫能傳遞的內力為：（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)點板連接的焊縫計算圖4-15“L”型焊縫

由N2=0得：端部正面角焊縫能傳遞的內力為：（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)[例4－2]某衍架的腹桿、截面為2L40×l0，Q235-BF鋼，手工焊，E43型焊條。構件承受靜力荷載，由恒載標準值產生的NGK＝300kN，由活載標準值產生的NQK＝580kN。構件與16mm厚的節(jié)點板相連接，如圖所示。試分別設計下列情況時此節(jié)點的連接：1)當采用三面圍焊時；2)只采用側面角焊縫時3)采用L形圍焊時。[例4－2]某衍架的腹桿、截面為2L40×l0，Q23[解]記角鋼背部為1，角鋼趾部為2，角鋼端部為3(1)當采用三面圍焊時角焊縫的焊腳尺寸hf最大最小采用hf

＝8mm，滿足上述要求。軸力N的設計值構件截面上的應力

設計三面圍焊時，實質上是把荷載N分解成各段焊縫的受力N1、N2和N3，使它們的合力與N相平衡。[解]記角鋼背部為1，角鋼趾部為2，角鋼端部為3最大最小采用平面平行力系只有兩個靜力平衡條件。因此，必須先確定N3

，然后方能求得N1，N2。Q235鋼、E43型焊條：ftw＝160N／mm2。N3與焊經長度lw3相垂直，故注：2lw3為雙角鋼肢寬，即2lw3＝2×140mm，不存在起滅弧問題。對角鋼背取力矩建立平衡方程，得平面平行力系只有兩個靜力平衡條件。因此，必須先確定N3，然

注：N21、N2通常可按角鋼背面與趾部側面焊縫的內力分配系數確定。對本題等邊角鋼連接：每段焊縫長度角鋼背lw1注：N21、N2通?？砂唇卿摫趁媾c趾部側面焊縫的內力分配

3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫:圖4-16M、V、N共同作用下的連接角焊縫的計算彎矩M作用下，x方向應力剪力作用下，y方向應力軸力N作用下x方向應力

3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫:圖4-M、V和N共同作用下，焊縫上或下端點最危險處應滿足：式中：

如果只承受上述M、N、V的某一、兩種荷載時，只取其相應的應力進行驗算。M、V和N共同作用下，焊縫上或下端點最危險處應滿足：式中：4.牛腿在彎矩、剪力共同作用下的角焊縫連接計算:M＝Ve圖4-17M、V共同作用下角焊縫計算翼緣豎向剛度較差，不能承受剪力，所以全部剪力均由豎向焊縫承受，彎矩由翼緣與腹板角焊縫共同承受。點1：點3：點2：4.牛腿在彎矩、剪力共同作用下的角焊縫連接計算:M＝Ve5.扭矩、剪力、軸力共同作用下搭接連接角焊縫:圖4-18T、V、N共同作用下搭接連接角焊縫計算采用下列假定：①被連接件是絕對剛性的，而角焊縫是彈性的；②被連接件繞形心O旋轉，角焊縫群上任意一點處的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力的大小與連線距離r成正比。5.扭矩、剪力、軸力共同作用下搭接連接角焊縫:圖4-18扭矩T作用下各點應力計算（以A點為例）：Ix+Iy為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，rx、ry為焊縫角點到焊縫形心的坐標距離。V作用下A點N作用下A點A點合應力：，要求：

注意計算時需判斷應力最大點！扭矩T作用下各點應力計算（以A點為例）：Ix+Iy為焊縫計第三節(jié)角焊縫的構造與計算一、角焊縫的構造1.截面形式（1）直角焊縫（a）普通焊縫（b）平坡焊縫（c）深熔焊縫

一般采用（a）。但（a）應力集中較嚴重，在承受動力荷載時采用（b）、（c）。（2）斜角角焊縫（d）斜銳角焊縫圖4-9直角焊縫圖4-10斜角角焊縫（e）斜鈍角焊縫（f）斜凹面角焊縫主要用于鋼管連接第三節(jié)角焊縫的構造與計算一、角焊縫的構造1.截面形式部位項目構造要求備注焊腳尺寸hf

上限

對板邊：t1為較薄焊件厚下限

；當t2為較厚焊件厚對自動焊可減1mm；對單面T型焊應加1mm焊縫長度lw上限

（受動力荷載）；（其他情況）；內力沿側縫全長均勻分布者不限下限8hf或40mm，取兩者最大值

端部僅有兩側面角焊縫連接長度lw

距離l0

t為較薄焊件厚端部轉角轉角處加焊一段長度2hf（兩面?zhèn)瓤p時）或用三面圍焊轉角處焊縫須連續(xù)施焊搭接連接搭接最小長度5t1或25mm，取兩者最大值t1為較薄焊件厚度表4-3角焊縫的構造要求部位項目構造要求備注焊腳尺寸hf上限

其它構造要求：(1)

承受動力荷載的結構中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用不焊透的對接焊縫。(2)

在直接承受動力荷載的結構中，角焊縫表面應做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：對正面角焊縫宜為1:1.5,長邊順內力方向；對側面角焊縫可為1:1。(3)在次要構件或次要焊接連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應大于15t（對受壓構件）或30t（對受拉構件），t為較薄焊件的厚度。3.端縫和側縫（1）端縫：焊縫垂直于受力方向，其特點為受力后應力狀態(tài)較復雜，應力集中嚴重，焊縫根部形成高峰應力，易于開裂。端縫破壞強度要高一些，但塑性差。

其它構造要求：3.端縫和側縫（1）端縫：焊縫垂直于受力

（2）側縫：焊縫長度方向與受力方向平行，其特點為應力分布簡單些，但分布并不均勻，剪應力兩端大，中間小。側縫強度低，但塑性較好。圖4-11端縫和側縫4.有效厚度圖4-12焊縫的有效厚度

（2）側縫：焊縫長度方向與受力方向平行，其特點為應力分布式中：——兩焊腳邊的夾角，——焊腳尺寸。二、角焊縫的計算角焊縫的計算包括如下幾個類型：1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算2.角鋼桿件與節(jié)點板連接，承受軸向力N3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫4.牛腿在彎矩、剪力共同作用下的角焊縫連接計算5.扭矩、剪力、軸力共同作用下的搭接連接角焊縫式中：——兩焊腳邊的夾角，——焊腳尺寸。二、角焊縫的計1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算：（1）端縫

——垂直于焊縫長度方向的應力；

he

——角焊縫有效厚度；

lw

——角焊縫計算長度，每條角焊縫取實際長度減10mm （每端減5mm）；

ffw

——角焊縫強度設計值；

f

——系數，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結 構，f

=1.22，直接承受動力荷載f

=1.0。

（2）側縫

f

——沿焊縫長度方向的剪應力。式中：式中：1.端縫、側縫在軸向力作用下的計算：（1）端縫2.角鋼桿件與節(jié)點板焊接連接，承受軸向力N：（1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點板連接的焊縫計算K1、

K2——焊縫內力分配系數；N1

、N2

——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內力。圖4-13兩面?zhèn)群缚p2.角鋼桿件與節(jié)點板焊接連接，承受軸向力N：（1）角鋼用表4-4角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內力分配系數角鋼類型分配系數角鋼肢背K1角鋼肢尖K2等邊角鋼0.700.30不等邊角鋼（短邊相連）0.750.25不等邊角鋼（長邊相連）0.650.35（2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點板連接的焊縫計算

圖4-14三面圍焊表4-4角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內力分配系數角鋼類型分配系端部正面角焊縫能傳遞的內力為：（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)點板連接的焊縫計算圖4-15“L”型焊縫

由N2=0得：端部正面角焊縫能傳遞的內力為：（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)[例4－2]某衍架的腹桿、截面為2L40×l0，Q235-BF鋼，手工焊，E43型焊條。構件承受靜力荷載，由恒載標準值產生的NGK＝300kN，由活載標準值產生的NQK＝580kN。構件與16mm厚的節(jié)點板相連接，如圖所示。試分別設計下列情況時此節(jié)點的連接：1)當采用三面圍焊時；2)只采用側面角焊縫時3)采用L形圍焊時。[例4－2]某衍架的腹桿、截面為2L40×l0，Q23[解]記角鋼背部為1，角鋼趾部為2，角鋼端部為3(1)當采用三面圍焊時角焊縫的焊腳尺寸hf最大最小采用hf

＝8mm，滿足上述要求。軸力N的設計值構件截面上的應力

設計三面圍焊時，實質上是把荷載N分解成各段焊縫的受力N1、N2和N3，使它們的合力與N相平衡。[解]記角鋼背部為1，角鋼趾部為2，角鋼端部為3最大最小采用平面平行力系只有兩個靜力平衡條件。因此，必須先確定N3

，然后方能求得N1，N2。Q235鋼、E43型焊條：ftw＝160N／mm2。N3與焊經長度lw3相垂直，故注：2lw3為雙角鋼肢寬，即2lw3＝2×140mm，不存在起滅弧問題。對角鋼背取力矩建立平衡方程，得平面平行力系只有兩個靜力平衡條件。因此，必須先確定N3，然

注：N21、N2通?？砂唇卿摫趁媾c趾部側面焊縫的內力分配系數確定。對本題等邊角鋼連接：每段焊縫長度角鋼背lw1注：N21、N2通常可按角鋼背面與趾部側面焊縫的內力分配

3.彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫:圖4-16M、V、N共同作用