对接焊缝的构造与计算

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1、钢结构课程组钢结构课程组 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 土木工程学院钢结构课程组土木工程学院钢结构课程组 钢结构钢结构 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 直边缝直边缝 单边单边V形缝形缝 双边双边V形缝形缝 板厚板厚 t = 10 20 mm U形缝形缝 K形缝形缝 X形缝形缝 板厚板厚 t 20 mm 3.4.1 坡口形式坡口形式 3.4 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算 板厚手工焊板厚手工焊t 6 mm 埋弧焊埋弧焊 t 10mm 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 不同厚

2、度不同厚度 可不设斜坡可不设斜坡 3.4.2 其它构造其它构造 变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡 度不大于度不大于1：2.5的斜面，避免应力集中。的斜面，避免应力集中。 4mm 1:2.5 1:2.5 1:2.5 不同宽度不同宽度 1:2.5 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 引弧板引弧板 起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。采用引弧板施起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。采用引弧板施 工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度计算时将焊缝长度 两端各减去两端各减去 t （ t 为较

3、薄焊件的厚度）为较薄焊件的厚度）。 3.4.2 其它构造其它构造 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。 垫板垫板 垫板垫板 垫板垫板 加垫板的坡口加垫板的坡口 3.4.2 其它构造其它构造 注：对于无垫板的单面焊，强度设计值折减注：对于无垫板的单面焊，强度设计值折减0.85。 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 3.4.5 对接焊缝对接焊缝计算步骤计算步骤 1 1、在一般、在一般加引弧板加引弧板施焊的情况下，所有施焊的情况下，所有受压、受剪受压、受剪的对的对 接焊

4、缝以及接焊缝以及受拉受拉的的一、二级一、二级焊缝，焊缝，均与母材等强均与母材等强，不，不 用计算。用计算。 2 2、直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况：、直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况：a)a)没没 有引弧板时需要计算。有引弧板时需要计算。b)b)受拉情况下的三级焊缝受拉情况下的三级焊缝。 计算前需考虑以下情况：计算前需考虑以下情况： 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 3.4.5 对接焊缝对接焊缝计算步骤计算步骤 1、确定计算截面上的内力（荷载效应）、确定计算截面上的内力（荷载效应） 2、确定焊缝强度设计值、确定焊缝强度设计值 3、计算焊缝截面特性、计算焊缝截面特性 4、

5、应力计算及强度校核、应力计算及强度校核 钢材牌号、焊条型号（与母材等强）及焊缝质量等级。钢材牌号、焊条型号（与母材等强）及焊缝质量等级。 质量检验为三级的焊缝其抗拉强度等于母材强度质量检验为三级的焊缝其抗拉强度等于母材强度85%。 截面面积截面面积A、惯性矩、惯性矩I、截面模量、截面模量W、面积矩、面积矩S等。等。 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 直直 焊焊 缝缝 引弧板引弧板 w t ww f tl N 焊缝应力验算：焊缝应力验算： 3.4.6 典型节点典型节点 1、焊缝轴心受力（、焊缝轴心受力（1）直缝（正对接焊缝）直缝（正对接焊缝） 验算截面矩形，只有正应力。验算截面矩形，只有正

6、应力。 矩形截面矩形截面 直缝直缝 或或 w c f 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 w t ww f tl N N 轴心拉力或压力。轴心拉力或压力。 tw 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）。焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）。 lw 焊缝计算长度，焊缝计算长度，有引弧板有引弧板lwl， 无引弧板无引弧板lwl2t（较小板厚）。（较小板厚）。 对接焊缝抗拉或抗压设计强度。对接焊缝抗拉或抗压设计强度。 w t f 焊缝应力验算：焊缝应力验算： 式中：式中： 直缝直缝 1、焊缝轴心受力（、焊缝轴心受力（1）直缝（正对接焊缝）直缝（正对接焊缝） 3.4.6 典型节点典型节点 或或 w c

7、f 或或 w c f 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 直对接焊缝连接直对接焊缝连接 tw连接件的较小厚度，对连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度形接头为腹板的厚度 （焊缝所在面钢板的厚度）。（焊缝所在面钢板的厚度）。 注意：注意： T型对接焊缝型对接焊缝 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 斜斜 焊焊 缝缝 焊缝应力焊缝应力 简化验算简化验算 sin w t ww f tl N cos w v ww f tl N lw 斜焊缝计算长度斜焊缝计算长度， 对接焊缝抗剪设计强度对接焊缝抗剪设计强度。 w v f 规范规定规范规定 当当 ，可不验算。，可不验算。 5 . 1tan 斜缝

8、斜缝 1、焊缝轴心受力（、焊缝轴心受力（2） 斜缝（斜对接焊缝）斜缝（斜对接焊缝） 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 弯矩弯矩M和剪力和剪力V共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝 2、梁的拼接（、梁的拼接（1）矩形截面矩形截面 M M V V lw t lw t 验算截面验算截面 验算验算: w t wx f tl M W M 2 max 6 w v wwx w f tl V tI VS 2 3 max 6 2 w x tl W 8 2 w max tl S 12 3 w x tl I Sw焊缝计算剪应力处以上或以下部分截面对中性轴的面积矩焊缝计算剪应力处以上或以下部分截面对中性轴的面积

9、矩 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 2、梁的拼接（、梁的拼接（2）工字形截面工字形截面 弯矩弯矩M和剪力和剪力V共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝 M M V V 验算截面验算截面 . 1 w t x f W M max w v ww w f tI VS max w tzs f1 . 13 2 1 2 1 tI VS w 1 1 h h W M 0 w 1 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 弯矩弯矩M剪力剪力V轴力轴力N共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝 应力分布应力分布 w v ww w f tI VS max w tzs f1 . 13 2 1 2 1 2、梁的拼接（、梁

10、的拼接（3） w t x f A N W M max 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 梁柱连接处梁柱连接处(牛腿处牛腿处)剪力剪力 a tw 焊缝截面焊缝截面 应力分布应力分布 w A V 3、牛腿焊接、牛腿焊接 c 简化计算：简化计算： 弯矩弯矩M和剪力和剪力V共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝 对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否 折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 V98kN 120 150 t 均等于均等

11、于12 200 【例例1】牛腿与柱采用对接焊缝（牛腿与柱采用对接焊缝（质量等级三级质量等级三级），）， 钢材钢材Q235B，焊条为，焊条为E43型。其它数值如图，采用型。其它数值如图，采用 引弧板焊接，验算该节点的强度。引弧板焊接，验算该节点的强度。 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 【例例2】如图所示节点，钢材为如图所示节点，钢材为Q235钢，焊条钢，焊条E43型，受斜型，受斜 面静拉力设计值面静拉力设计值N=566kN，节点板与构件用坡口三，节点板与构件用坡口三 级焊缝焊接，节点板厚度级焊缝焊接，节点板厚度t=14mm，节点板宽度，节点板宽度L应应 为多少？为多少？ 45 N L/2 L/2 第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接 450 N=500kN t=16mm 300mm 【练习练习】采用对接焊缝，钢材为采用对接焊缝，钢材为Q235B，焊条，焊条E43，焊缝，焊缝 质量三级标准，不采用引弧板，试验算焊缝。质量三级标准，不采用引弧板，试验算焊缝。