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1、课前提问课前提问1 1、影响钢材机械性能的因素有哪些？、影响钢材机械性能的因素有哪些？答：（答：（1 1）化学成分的影响）化学成分的影响 （2 2）冶炼、浇注、轧制的影响）冶炼、浇注、轧制的影响 （3 3）钢材硬化的影响）钢材硬化的影响 （4 4）复杂应力的影响）复杂应力的影响 （5 5）应力集中的影响）应力集中的影响 （6 6）残余应力的影响）残余应力的影响 （7 7）温度的影响）温度的影响 （8 8）钢材的疲劳）钢材的疲劳2 2、钢结构常用的钢材的规格有哪些？、钢结构常用的钢材的规格有哪些？答：钢板、热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型钢、压答：钢板、热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型钢、压型钢板型
2、钢板3 3、I20I20表示什么含义？表示什么含义？ Q235-AFQ235-AF表示什么含义？表示什么含义？2 2、钢结钢结构构的的连连接接 钢结构是由钢构件经连接而成的结构钢结构是由钢构件经连接而成的结构, ,因此连接因此连接在钢结构总占有很重要的位置在钢结构总占有很重要的位置, ,它直接关系钢结构它直接关系钢结构的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。2 2、钢结钢结构构的的连连接接钢结构连接的种类及其特点钢结构连接的种类及其特点2.1螺栓连接螺栓连接2.32
3、2、钢结钢结构构的的连连接接焊接焊接2.2a)NNNNc)NNb)螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接焊接连接焊接连接连接连接方法方法优优 点点缺缺 点点 焊焊 接接对几何形体适应性强，构造简对几何形体适应性强，构造简单，不削弱截面，省材省工，单，不削弱截面，省材省工，易于自动化，工效高。易于自动化，工效高。焊接残余应力大且不易控制，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大对材质要求高，焊接变形大对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工焊接程序严格，质量检验工作量大作量大铆铆 接接传力可靠，韧性和塑性好，质传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好量易于检查，抗动力荷载好 费钢、费工费钢、费工,
4、 ,逐渐被高强螺栓逐渐被高强螺栓取代取代普通螺普通螺栓连接栓连接 装卸便利，设备简单装卸便利，设备简单 螺栓精度低时不宜受剪，螺螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度栓精度高时加工和安装难度较大较大高强螺高强螺栓连接栓连接 加工方便，对结构削弱少，可加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好劳，塑性、韧性好 摩擦面处理，安装工艺略为摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高复杂，造价略高 2.12.12.12.1钢结钢结构构构构的的的的连连接的接的接的接的种种种种类类及其特点及其特点及其特点及其特点焊缝连接的常识焊缝连接的常识1角焊缝连
5、接角焊缝连接32.22.22.22.2 焊焊接接接接对接焊缝连接对接焊缝连接2焊接残余变形和残余应力焊接残余变形和残余应力4 焊焊条条与与局局部部焊焊件件熔熔化化、冷冷却却，凝凝结结成成焊焊缝缝。是现代钢结构最主要的连接方法。是现代钢结构最主要的连接方法。1 1 1 1 焊缝连接焊缝连接焊缝连接焊缝连接的常识的常识的常识的常识一、焊接方法一、焊接方法一、焊接方法一、焊接方法 电弧焊电弧焊( (埋弧焊埋弧焊) )(1)(1)手工电弧焊手工电弧焊(2)(2)自动半自动埋弧电弧焊自动半自动埋弧电弧焊(3)CO(3)CO2 2气体保护焊气体保护焊以以C0C02 2为保护气体，使被熔为保护气体，使被熔
6、化的金属不与空气接触。化的金属不与空气接触。(4)(4)气压焊气压焊以氧以氧- -乙炔火焰加热乙炔火焰加热(5)(5)电阻点焊电阻点焊 (6)(6)闪光对焊闪光对焊(7)(7)电渣压力焊电渣压力焊 (8)(8)埋弧压力焊埋弧压力焊手工焊原理手工焊原理 自动焊原理自动焊原理电阻点焊电阻点焊 焊材的基本知识焊材的基本知识1 1、焊条、焊条（1 1）焊条的种类：）焊条的种类：碳钢焊条、低合金钢焊条，其牌号有碳钢焊条、低合金钢焊条，其牌号有E43E43型、型、E50E50型和型和E55E55型型等。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材相适应。一般为：对等。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材相适应。一般为：对Q2
7、35Q235钢采用钢采用E43E43型焊条；对型焊条；对Q345Q345采用采用E50E50型，对型，对Q390Q390和和Q420Q420钢钢采用采用E55E55型。型。（2 2）焊条的命名方法：）焊条的命名方法：E E表示焊条，后面的数字表示焊条熬敷金属最小抗拉强度表示焊条，后面的数字表示焊条熬敷金属最小抗拉强度2 2、焊丝、焊丝自动或半自动埋弧焊采用的焊丝应与主体金属强度相适应，自动或半自动埋弧焊采用的焊丝应与主体金属强度相适应，即应使熔敷金属的强度与主体金属的强度相等。即应使熔敷金属的强度与主体金属的强度相等。二、焊缝连接的分类二、焊缝连接的分类二、焊缝连接的分类二、焊缝连接的分类 1
8、、按焊缝的性质、按焊缝的性质角焊缝角焊缝被连接板件被连接板件2 2对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝被连接板件被连接板件1 1对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝2、按两焊件的相对位置分按两焊件的相对位置分 3 3、对接焊缝按受力与焊缝方向分、对接焊缝按受力与焊缝方向分a a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交 4 4、角焊缝按受力与焊缝方向分、角焊缝按受力与焊缝方向分a a）端缝端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b b）侧缝侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行：作用力方向与焊缝
9、长度方向平行c) c) 斜缝斜缝: : 作用力与焊缝长度方向斜交作用力与焊缝长度方向斜交角焊缝的种类角焊缝的种类Na)Nb)Nc)5 5、按焊缝连续性、按焊缝连续性a a）连续焊缝：受力较好连续焊缝：受力较好 b b）断续焊缝：易发生应力集中断续焊缝：易发生应力集中 6 6、按施工位置、按施工位置俯（平）焊、立焊、横焊、仰焊俯（平）焊、立焊、横焊、仰焊其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。也最好，仰焊最差。a)焊条焊条平焊平焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)横焊横焊三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级
10、别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别1、焊缝连接的缺陷、焊缝连接的缺陷常见的缺陷形式：常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透焊缝质量检验方法分：焊缝质量检验方法分：外观检查、超声波探伤检外观检查、超声波探伤检 验、验、X X射线检验。射线检验。2 2 2 2、焊缝质量检验、焊缝质量检验、焊缝质量检验、焊缝质量检验3 3 3 3、焊缝质量等级、焊缝质量等级、焊缝质量等级、焊缝质量等级焊缝质量分三级焊缝质量分三级: : 一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、一级焊
11、缝需经外观检查、超声波探伤、x x射线射线检验都合格；检验都合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝需外观检查合格。四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法2 2 2 2、基本（图形）符号、基本（图形）符号、基本（图形）符号、基本（图形）符号3 3 3 3、辅助符号、辅助符号、辅助符号、辅助符号焊缝符号：引出线、基本符号，焊缝符号：引出线、基本符号，焊缝符号：引出线、基本符号，焊缝符号：引出线、基本符号，必要时加上必要时加上必要时加上必要时加上辅助符号。辅助符号。辅助符
12、号。辅助符号。1 1 1 1、引出线由带箭头的指引线和两条基准线组成（其中一条、引出线由带箭头的指引线和两条基准线组成（其中一条、引出线由带箭头的指引线和两条基准线组成（其中一条、引出线由带箭头的指引线和两条基准线组成（其中一条为实线，一条为虚线）为实线，一条为虚线）为实线，一条为虚线）为实线，一条为虚线）某某次次培培训训，有有人人迟迟到到5分分钟钟，大大家家纷纷纷纷求求情情，培培训训师师说说：“不不行行，会会前前强强调调不不允允许许迟迟到到，大大家家都都说说没没问问题题。他他要要为为承承诺诺负负责责，只只能能站站在在门门外外听听。”培培训训进行了进行了5个小时，迟到者也在门外站了个小时，迟到
13、者也在门外站了5个小时。个小时。富富有有爱爱心心的的残残暴暴，是是每每个个管管理理者者必必须须具具备备的的一一种种品品质，只有这样才能维护承诺的尊严和制度的严肃性。质，只有这样才能维护承诺的尊严和制度的严肃性。课前提问课前提问1 1、钢结构常用的连接方式有哪些？、钢结构常用的连接方式有哪些？2 2、焊条牌号、焊条牌号E43E43表示什么含义？如何选择焊条？表示什么含义？如何选择焊条？3 3、焊缝按照性质分为哪些种类？、焊缝按照性质分为哪些种类？2 2 2 2 对接焊缝连接对接焊缝连接对接焊缝连接对接焊缝连接一、对接焊缝的形式和构造一、对接焊缝的形式和构造b) I型型c)单边单边V型型h)K型型
14、溶合线溶合线对接焊缝坡口的型式对接焊缝坡口的型式a) I型型V型型d)单边单边U型型e)U型型f)g)X型型1 1、对接焊缝的形式、对接焊缝的形式应用：板厚为应用：板厚为t t t10mm t10mm 时，用时，用 a a）、）、b)b) 工字形工字形 t=10t=1020mm 20mm 时，用时，用 c c）、）、d)d)单边单边V V 、V V字形字形 t t20mm 20mm 时，用时，用 g)g)、f)f)、h)h) X X、K K、U U字形字形垫板垫板垫板垫板垫板垫板加垫板的坡口加垫板的坡口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（1 1）起
15、落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去t(tt(t为为较薄焊件的厚度较薄焊件的厚度) )。2 2、对接焊缝的构造处理、对接焊缝的构造处理引弧板引弧板b(2)(2)变厚度板或变宽度板对接，在板的一面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或两面切成坡度不大于1:2.51:2.5或或1 1：4 4（对于（对于承受动力荷载且需要计算疲劳的结构）的承受动力荷载且需要计算疲劳的结构）的斜面，避免应力集中。斜
16、面，避免应力集中。(3)(3)对接焊缝又可分为焊透的和未焊透的两种焊缝。对接焊缝又可分为焊透的和未焊透的两种焊缝。 焊透的对接焊缝强度高，传力性能好，一般对焊透的对接焊缝强度高，传力性能好，一般对接焊缝多采用焊透的，只有构件较厚，内力较小接焊缝多采用焊透的，只有构件较厚，内力较小时，方可采用未焊透的焊缝。时，方可采用未焊透的焊缝。 焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢材的焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝钢 号厚 度或直径（mm）抗 压fcw焊缝
17、质量为下列级别时，抗拉、抗弯ftw抗 剪fvw抗拉、抗压和抗剪ffw一、二级三级自动焊、半自动焊和E43 型焊条手工焊Q235215205200190215205200190185175170160125120115110160焊缝的强度设计值（焊缝的强度设计值（N/mm2）3 3、焊缝的强度设计值焊缝的强度设计值自动焊、半自动焊和E50 型焊条手工焊Q345 Q345q310295265250310295265250265250225210180170155145200200200200自动焊、半自动焊和E55 型焊条手工焊Q390 Q390q350335315295350335315295
18、300285270250205190180170220220220220续表续表焊缝的强度设计（焊缝的强度设计（N/mm2）焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝钢 号组 别厚 度或直径（mm）抗 压fcw焊缝质量为下列级别时，抗拉、抗弯ffw抗 剪fvw抗拉、抗压和抗剪ffw一、 二级三级二、对接焊缝连接的计算二、对接焊缝连接的计算1.1.1.1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面矩形截面引弧板引弧板b（1 1）直缝）直缝验算截面矩形，只有正应力。验算截面矩形，只有正应力。或或(3-1) t t 两连接件中较小的厚度，两连接件中较
19、小的厚度，T T形连接时为腹板厚度形连接时为腹板厚度 ftw对接焊缝抗拉设计强度，对接焊缝抗拉设计强度，按不同质检级别定按不同质检级别定， 除除3 3级质检外级质检外( (为主体钢材的为主体钢材的0.850.85倍倍) )与钢材同。与钢材同。 fcw对接焊缝抗压设计强度，与钢材同。对接焊缝抗压设计强度，与钢材同。N N轴向拉力或压力设计值轴向拉力或压力设计值 焊缝计算长度（有引弧扳时为焊缝计算长度（有引弧扳时为 焊件宽度焊件宽度b b ，无引弧扳时为无引弧扳时为b-2t(mm)b-2t(mm)。 焊焊缝缝抗抗拉拉强强度度质质检检分分级级由由“钢钢结结构构工工程程施施工工及及验验收收规规范范”规
20、规定定，分分I I、IIII、IIIIII级级。达达到到 I I、IIII级级质质量量时时（x x光光 射射线线检检查查），焊焊缝缝抗抗拉拉设设计计强强度度和和母母材材相相同同，IIIIII级级质质量量（只只外外观观检检查查）的的抗抗拉拉设设计计强强度度约约为为I I、IIII级级的的0.850.85。或或 对对接接连连接接正正焊焊缝缝若若加加引引弧弧板板施施焊焊，且且质质量量达到一、二级，则无需焊缝抗拉强度验算。达到一、二级，则无需焊缝抗拉强度验算。 只只有有以以下下两两种种情情况况，才才需需对对正正焊焊缝缝进进行行抗抗拉强度验算：拉强度验算： a.a.未使用引弧板施焊；未使用引弧板施焊；
21、b.IIIb.III级焊缝质量。级焊缝质量。 正焊缝长度不够时可增加焊缝长度正焊缝长度不够时可增加焊缝长度或改用斜焊缝。或改用斜焊缝。三级检验标准时，当三级检验标准时，当tan1.5 tan1.5 时，不需要验算焊缝强度。时，不需要验算焊缝强度。b1.18bb （2 2）斜焊缝）斜焊缝验算截面矩形，有验算截面矩形，有 、 。或或 焊缝长度方向与作用力方向间夹角。焊缝长度方向与作用力方向间夹角。 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。 “规范规范”规定规定 时，不检算焊缝强度。时，不检算焊缝强度。 b0.67b1.2bNNlwNNt NNcosNsin N
22、例例1 1、图示两块、图示两块Q235Q235钢板为对接焊缝连接；采用手钢板为对接焊缝连接；采用手工电弧焊，焊条为工电弧焊，焊条为E43E43，焊缝质量为三级焊缝质量为三级 。已知。已知板截面为板截面为460mm10mm,460mm10mm,承受轴心拉力设计值承受轴心拉力设计值N N850KN850KN，试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。解、因解、因Q235Q235钢、板厚钢、板厚t=10mmt=10mm16mm16mm、对接焊缝、三级，对接焊缝、三级，故由附表故由附表1 13 3可知可知f ft tw w=185N/mm=185N/mm2 2。 因因N=85
23、0KN,lN=850KN,lw w=460-2t=460-210=440mm=460-2t=460-210=440mm，t=10mmt=10mm， 故故N/N/（l lw wt t）85010850103 3/ /（4401044010） 193.2N/mm193.2N/mm2 2 f ft tw w=185N/mm=185N/mm2 2。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足要求。需采取所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足要求。需采取措施。措施。例例2 2、如下图，、如下图，除在施焊时采用引弧板和引出板外除在施焊时采用引弧板和引出板外，其余条件同例其余条件同例1 1，焊缝质量为三级，焊缝质量为
24、三级 。试验算该。试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。构件焊缝的轴心受拉承载力。解、因解、因Q235Q235钢、板厚钢、板厚t=10mmt=10mm16mm16mm、对接焊缝、三级，对接焊缝、三级，故由附表故由附表1 13 3可知可知f ft tw w=185N/mm=185N/mm2 2。 因因N=850KNN=850KN，l lw w=460mm=460mm，t=10mmt=10mm， 故故N=N=f ft tw w（l lw wt t）185185（4601046010） 851000N N851000N N 85010850103 3N N。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力满足要求。所以该
25、构件焊缝的轴心受拉承载力满足要求。例例3 3、图示两块轴心受拉、图示两块轴心受拉Q235Q235不等厚钢板采用对接不等厚钢板采用对接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为焊缝连接；手工电弧焊，焊条为E43E43，焊缝质量焊缝质量为三级为三级 。已知板宽度均为。已知板宽度均为550mm550mm，厚度分别为厚度分别为20mm20mm、16mm,16mm,承受恒载标准值承受恒载标准值N N1180KN1180KN，试验试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。算该构件焊缝的轴心受拉承载力。解、因解、因Q235Q235钢、较小板厚钢、较小板厚t=16mmt=16mm、对接焊缝、三级，对接焊缝、三级，故由附表故由附表1
26、 13 3可知可知f ft tw w=185N/mm=185N/mm2 2。 因因N Nk k=1180KN,N=1.351180=1593KN=1180KN,N=1.351180=1593KN，l lw w=550-=550-2t=550-216=518mm2t=550-216=518mm，t=16mmt=16mm， 故故N/N/（l lw wt t）1593101593103 3/ /（5181651816） 192.2N/mm192.2N/mm2 2 f ft tw w=185N/mm=185N/mm2 2。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足要求。需所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足
27、要求。需采取措施。采取措施。练习练习1 1、图示两块轴心受拉、图示两块轴心受拉Q235Q235不等厚钢板采用对不等厚钢板采用对接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为E43E43，焊缝质焊缝质量为三级量为三级 ，采用引弧板和引出板施焊。已知板，采用引弧板和引出板施焊。已知板宽度均为宽度均为550mm550mm，厚度分别为厚度分别为20mm20mm、16mm,16mm,承受承受恒载标准值恒载标准值N N1180KN1180KN，试验算该构件焊缝的轴试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。心受拉承载力。练习练习2 2、图示两块轴心受拉、图示两块轴心受拉Q235Q235不等厚钢板采用对
28、不等厚钢板采用对接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为E43E43，焊缝质焊缝质量为二级量为二级 。已知板宽度均为。已知板宽度均为550mm550mm，厚度分别厚度分别为为20mm20mm、16mm,16mm,承受恒载标准值承受恒载标准值N N1180KN1180KN，试试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。 2 2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 MMVVlwtlwt验算截面验算截面 焊缝截面的截面模量焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或以下部分截焊缝计算剪应力处以上或以下部分
29、截 面对中性轴的面积矩面对中性轴的面积矩 分别分别验算验算 、 （1 1）矩形截面）矩形截面(3-2)(3-3)（2 2）工字形截面）工字形截面 MMVV 验算截面验算截面.1 问题特点：问题特点： 在在腹腹板板和和翼翼缘缘连连接接处处（1 1点点）， 、 均均较较大大。除除按按式式（3-2,3-3-2,3-3 3）对）对 maxmax、 maxmax进行检算外，还要用最大折算应力进行检算。进行检算外，还要用最大折算应力进行检算。 折算应力验算公式折算应力验算公式：( (规范规定公式规范规定公式) )（3-4） 1 1、 1 1受拉区受拉区1 1点的正应力、剪应力。点的正应力、剪应力。系数系数
30、1.11.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提高考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提高10%10%。 例例3-1 3-1 某某6m6m跨度简支梁的截面和荷载如图示。跨度简支梁的截面和荷载如图示。在距支座在距支座2.4m2.4m处有翼缘和腹板的拼接连接，试处有翼缘和腹板的拼接连接，试验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235Q235，采采用用E43E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。时采用引弧板。q=240KN/mq=240KN/mq=240KN/mq=240KN/m2.4m2.4m2.4m2.4m6m6m6
31、m6m-250-250-250-250 16161616-250-250-250-250 161616161000100010001000 10101010计算计算（1）计算截面几何量与外力）计算截面几何量与外力1-11-11-11-1X-XX-XX-XX-XV=720-240x2.4=144kN, M=7202.4-240x2.4x1.2=1036.8kNm (2) (2) 强度验算强度验算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值查查规范规范，f ft tw w=185, =185, f fv vw w=125=125 最大应力验算最大应力验算 N=240x6/2=720kN, 折算应力验算折
32、算应力验算 1点弯曲正应力和剪应力点弯曲正应力和剪应力1 1点折算应力点折算应力满足验算要求。满足验算要求。1-11-11-11-1X-XX-XX-XX-X例例3-23-2 设计牛腿与钢柱间连接设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材的对接焊缝。钢材Q235Q235，焊条焊条E43E43型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强度。度。偏心力偏心力N=400kNN=400kN（间接动力荷载引起），间接动力荷载引起），e=25cme=25cm。采用引弧板施焊。采用引弧板施焊。NVMV=N=400kN, M=Ne =40025=10000kNcm (2) (2) 强度验算
33、强度验算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值 查查规范规范，f ft tw w=175, =175, f fv vw w=120=120 最大应力验算最大应力验算 计算计算:（1）计算截面几何量与外力）计算截面几何量与外力 折算应力验算折算应力验算 1点弯曲正应力和剪应力点弯曲正应力和剪应力1 1点折算应力点折算应力满足验算要求。满足验算要求。练习练习1 1 设计牛腿与钢柱间连接设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材的对接焊缝。钢材Q235Q235，焊条焊条E43E43型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强度。度。偏心力偏心力N=350kNN=350kN（间接
34、动力荷载引起），间接动力荷载引起），e=300mme=300mm。采用引弧板施焊。采用引弧板施焊。NVM练习练习2 2 某某8m8m跨度简支梁的截面和荷载如图示。跨度简支梁的截面和荷载如图示。在距支座在距支座1.2m1.2m处有翼缘和腹板的拼接连接，试处有翼缘和腹板的拼接连接，试验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235Q235，采采用用E43E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。时采用引弧板。q=150KN/mq=150KN/mq=150KN/mq=150KN/m1.2m1.2m1.2m1.2m8m8m8m8m-
35、250-250-250-250 14141414-250-250-250-250 14141414800800800800 101010103 3 3 3 角焊缝连接角焊缝连接角焊缝连接角焊缝连接一、角焊缝的形式和构造一、角焊缝的形式和构造1、角焊缝的形式、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分按两焊脚边的夹角分)（1 1）直角焊缝）直角焊缝（a a）普通焊缝普通焊缝 （b b）平坡焊缝平坡焊缝 （c c）深熔焊缝深熔焊缝 一般采用（一般采用（a a）。）。但（但（a a）应应力集中较严重，在承受动力荷载力集中较严重，在承受动力荷载时采用（时采用（b b）、（）、（c c）。）。a)c)b) 直角焊
36、缝：直角焊缝： =90=900 0a)普通焊缝普通焊缝b)平焊缝平焊缝c)凹焊缝凹焊缝 普通焊缝：普通焊缝：两焊脚尺寸都等于两焊脚尺寸都等于h hf f ，常用。但应力集中较严重常用。但应力集中较严重 （a a、b b处材料突变严重）。处材料突变严重）。 平焊缝：平焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5h1.5hf f而成。易焊，应而成。易焊，应 力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。 凹焊缝：凹焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工
37、。动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。45BACEDhfhfhe图中，图中， h hf f较小焊脚尺寸，较小焊脚尺寸， h he e焊缝有效厚度。焊缝有效厚度。 并有，并有， h he e =0.7h =0.7hf f， h he e总是总是45450 0喉部截面上的最喉部截面上的最小高度。小高度。（2 2）斜角角焊缝）斜角角焊缝 主要用于钢管连接中主要用于钢管连接中我们主要讨论直角焊缝我们主要讨论直角焊缝（a a）斜锐角焊缝斜锐角焊缝d)e)（b b）斜钝角焊缝斜钝角焊缝f)（c c）斜凹面角焊缝斜凹面角焊缝 直角角焊缝的种类直角角焊缝的种类Na)Nb)Nc) 侧焊缝侧焊缝（a a图）
38、：外力与焊缝轴线平行，图）：外力与焊缝轴线平行， 端焊缝端焊缝（b b图）：外力与焊缝轴线垂直，图）：外力与焊缝轴线垂直， 斜焊缝斜焊缝（c c图）：外力与焊缝轴线斜交。图）：外力与焊缝轴线斜交。按照作用力和焊缝关系，直角角焊缝分为：按照作用力和焊缝关系，直角角焊缝分为：2 角焊缝的构造不应太小不应太小 否则不能焊透，导致实际承载力不足否则不能焊透，导致实际承载力不足 焊缝冷却太快容易开裂焊缝冷却太快容易开裂角焊缝焊脚尺寸 hf不应太大不应太大 否则焊缝冷却后产生较大变形否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿较薄焊件容易烧穿具体具体 要求要求详见详见 教材教材（1） 角焊缝截面尺寸角焊缝
39、截面尺寸hft1t2tt1hf焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸 2角焊缝的构造最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸hf,maxhf,max（1）角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸 h hf,maxf,max1.21.2t t1 1 式中式中: : t t1 1-较薄焊件厚度。较薄焊件厚度。对于板件边缘的角焊缝：对于板件边缘的角焊缝：当当 t t6mm6mm时，时，h hf,maxf,maxt t；当当 t t 6mm 6mm时，时， h hf,maxf,max t t -(12)mm -(12)mm； 对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直
40、径或槽孔短径的圆孔直径或槽孔短径的1/31/32 角焊缝的构造最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸hf,minhf,min（1） 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸式中式中: : t t2 2-较厚焊件厚度。较厚焊件厚度。 当当t24mm时时, hf,min = t2另另: : 对于对于自动埋弧焊自动埋弧焊h hf,minf,min可减去可减去1mm;1mm; 对于对于T T型连接单面角焊缝型连接单面角焊缝hf,min应加上应加上1mm;1mm; 2 角焊缝的构造侧缝的最大计算长度侧缝的最大计算长度（1） 角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；当实际长度大于以上值时，计
41、算时不考虑超过部分的强度；但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。角焊缝的最小计算长度角焊缝的最小计算长度当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！2 角焊缝的构造搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求角焊缝截面尺寸角焊缝截面尺寸板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：A A、为避免应力传递过分弯折导致应力不均：、为避免应力传递过分弯折导致应力不均：B B、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大
42、：、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！bt1t22 角焊缝的构造搭接连接的构造要求搭接连接的构造要求C C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2 2hfhf的绕角焊，且的绕角焊，且转角处必须连续施焊。转角处必须连续施焊。D D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5 5倍，倍，且不得小于且不得小于25mm25mm。b2hft1t22.2.角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求 X X190190二、角焊缝连接的基本受力分析二、角焊
43、缝连接的基本受力分析1、应力分析、应力分析 焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度外的部分去掉，按有效厚度h he e确定最危险截面（顺着焊缝方向确定最危险截面（顺着焊缝方向的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算。的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算。 hfdcbadcbah he ehfhfhfhe有效截面有效截面焊缝两焊脚面交线（焊缝两焊脚面交线（aaaa ）与有效厚度与有效厚度h he e组组成的截面（下图中成的截面（下图中addadd a a ）。）。（1 1）侧焊缝）侧焊缝 这些剪应力
44、实际分布这些剪应力实际分布不均。试验表明两头大中不均。试验表明两头大中间小。考虑到出现塑性后间小。考虑到出现塑性后应力重分布，规范规定在应力重分布，规范规定在焊缝长度范围内按均匀分焊缝长度范围内按均匀分布计算。布计算。NNN N 有效截面上只有与有效截面上只有与焊缝长度方向平行的剪焊缝长度方向平行的剪应力应力 。（2 2）端（正面）焊缝）端（正面）焊缝N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2有效截面上与焊缝长度有效截面上与焊缝长度方向垂直的正应力方向垂直的正应力和和剪应力剪应力 。正面角焊缝刚度大，破坏正面角焊缝刚度大，破坏时变形小，强度比侧缝高，时变形小，强度比侧缝高，但塑性
45、变形能力比侧缝小，但塑性变形能力比侧缝小，常呈脆性破坏。常呈脆性破坏。三、角焊缝连接的计算三、角焊缝连接的计算1、钢板受轴心力作用时的计算、钢板受轴心力作用时的计算 侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝dNadccaxlwh he eNN 端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝yzadcdcah he e f 两方向力综合作用的角焊缝两方向力综合作用的角焊缝Nf f正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受静力荷载或正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受静力荷载或间接动力荷载的结构取间接动力荷载的结构取1.221.2
46、2，对直接承受动力荷载的结构取，对直接承受动力荷载的结构取1.01.0。斜角焊缝的计算斜角焊缝的计算简化可按侧面角焊缝计算，取简化可按侧面角焊缝计算，取=1.0=1.0。 例例1 1 设计图例设计图例3-33-3所示一双盖板的对接接头。已所示一双盖板的对接接头。已知钢板截面知钢板截面250x14 ,250x14 ,盖板截面为盖板截面为2-200x10,2-200x10,受轴心力受轴心力N=700kNN=700kN（静荷载），钢材静荷载），钢材Q235Q235，手工焊，焊条手工焊，焊条E43E43型。型。 解：确定焊缝的焊脚尺寸解：确定焊缝的焊脚尺寸hfhfmax=t-(12)mm=10-(12
47、)mm=89mm（施焊时一般难（施焊时一般难以焊满整个厚度）以焊满整个厚度） 且且 hfmaxhfmax 1.2 tmintmin =1.210=12mm (防止产生较大的残余防止产生较大的残余应力和焊接变形）应力和焊接变形） hf hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷却过快产生翠（防止冷却过快产生翠硬组织）所以硬组织）所以hf 取取取取8mm8mmNNNNa)1、采用侧面角焊缝、采用侧面角焊缝因用双盖板，接头一侧共有因用双盖板，接头一侧共有4条条焊缝，每条焊缝所需计算长度为：焊缝，每条焊缝所需计算长度为：NNNNa)例题例题3-3盖板总长：盖板总长：L（200+28）2
48、+10=442mm,取取L450mm验算构造要求：验算构造要求：=200mm8hf=64mm（焊缝长度与焊脚的比值不宜过大，（焊缝长度与焊脚的比值不宜过大，当比值过大时两端会首先出现裂缝，此时焊缝中间部当比值过大时两端会首先出现裂缝，此时焊缝中间部分还未发挥其承载能力，也不宜过小，过小时焊缝起分还未发挥其承载能力，也不宜过小，过小时焊缝起落弧的弧坑相距太近，使焊缝不够可靠）落弧的弧坑相距太近，使焊缝不够可靠）（为避免应力传递过分弯折而使构件中应力过分（为避免应力传递过分弯折而使构件中应力过分不均，应使每条侧面焊缝的长度大于它们之间不均，应使每条侧面焊缝的长度大于它们之间的距离的距离) )t=1
49、0mm12mmt=10mm190mm,b=200mm190mm,不满足构造要求。不满足构造要求。（为了避免焊缝收缩时引起板件的拱曲过大，（为了避免焊缝收缩时引起板件的拱曲过大，还宜使还宜使b=16t(b12mm)t12mm)或或190mm190mm（当（当t=12mm)t700KN所需盖板总长所需盖板总长：L（50+70）x2+10=250mm 比三面围焊的矩形盖板长度有所增加，但改比三面围焊的矩形盖板长度有所增加，但改善了连接的工作性能。善了连接的工作性能。 例例2(2(类似类似) ) 验算图例验算图例3-33-3所示连接的强度。已知所示连接的强度。已知板宽板宽400400mm，厚厚1818
50、mm , ,受轴心力受轴心力N=1425kNN=1425kN（静荷载），静荷载），钢材钢材Q235Q235，手工焊，焊条手工焊，焊条E43E43型。取型。取h hf f=8=8mm。采用三面。采用三面围焊围焊 情形一情形一 两块矩形盖板宽两块矩形盖板宽340340mm，厚厚1212mm。 情形二情形二 两块菱形盖板宽两块菱形盖板宽340340mm，厚厚1212mm。 例题例题2NNNNa)NNNNb) （1） 矩形盖板矩形盖板分分 析析 取左半焊件和其上焊缝为分离体，依焊缝性质，取左半焊件和其上焊缝为分离体，依焊缝性质，三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊缝，且具有对轴力作三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊
51、缝，且具有对轴力作用线的对称性。用线的对称性。 将轴心力将轴心力N N分解到焊缝各部分：分解到焊缝各部分：N N1 1、N N2 2。 N N1 1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。 N N2 2端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。NN240340N1/2N1/2N2abcd起弧：起弧：d d，cdcd=240-=240-落弧：落弧：a, a, abab=240-=240- bcbc=340=340静荷载：端焊缝有静荷载：端焊缝有1.221.22 查查规范规范确定确定ffw，从书附录一附表从书附录一附表1-31-3中，中，焊条焊条E43E43、
52、角焊缝、角焊缝、Q235Q235钢，查出焊缝强度设计值，钢，查出焊缝强度设计值，得得 ffw=160=160 推演验算公式推演验算公式侧焊缝：侧焊缝： N1ffwhelw1 （公式公式3-2a）端焊缝：端焊缝： N21.22ffwhelw2 （公式公式3-3a）N1、 N2合成合成N， N= N1 + N2 N ffwhe（lw1 + 1.22lw2 ） N ffwhe（lwab + lwcd +1.22lwbc ） N ffw0.78(232+232 +1.22340)2验验 算算 数值计算数值计算得，得， 判断该计算值是否小于等于判断该计算值是否小于等于ffw。结果，结果， 154.3 f
53、fw = 160 结论结论 满足强度要求。满足强度要求。 （2）菱形盖板）菱形盖板分分 析析 取左半焊件和其上焊缝为分离体，因对称，轴心力取左半焊件和其上焊缝为分离体，因对称，轴心力N N被分解到焊缝各部分的被分解到焊缝各部分的N N1 1、N N2 2、N N3 3。 N N1 1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。 N N2 2斜焊缝上，与焊缝轴线夹角为斜焊缝上，与焊缝轴线夹角为 的力。的力。 = arctg(120/280)25= arctg(120/280)25 N N3 3端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。NNN3N1N1N2N255
54、280120120100假定起落弧分假定起落弧分别在侧焊缝的别在侧焊缝的两部分上，焊两部分上，焊缝长度各为：缝长度各为：55- -tmm。验验 算算 确定确定ffw 查查规范规范得得 ffw =160N/mm2 推演验算公式推演验算公式对侧焊缝：对侧焊缝： N N1 1ffwhelw1 ( (公式公式3-2a)3-2a)对端焊缝：对端焊缝： N N2 21.221.22ffwhelw2 ( (公式公式3-3a)3-3a)对斜焊缝：对斜焊缝： N N3 3 fffwhelw3 ( (公式公式3-4a)3-4a)N N1 1、N N2 2、N N3 3合成合成N N，有有 N=NN=N1 1+N+
55、N2 2+N+N3 3 所有焊缝的有效厚度相等，所有焊缝的有效厚度相等，he=0.7=0.7hf ， N N ffw he (lw1 + 1.22+ 1.22lw2 + + f lw3 ) ) 数值计算数值计算查表得查表得 f =1.03=1.03（ = 25= 25 ） 算算 lw1 =4=4(55-8)=4(55-8)=447mm47mm lw2 =2=2100mm100mm lw3 =4=4305mm305mm代入计算代入计算 判断该计算值是否小于等于判断该计算值是否小于等于ffw。结果，结果， 150 ffw = 160 结论：满足强度要求。结论：满足强度要求。 练练 习习1: 1:
56、如下图所示，试设计一双矩形盖板如下图所示，试设计一双矩形盖板三面围焊的对接接头。已知钢板截面三面围焊的对接接头。已知钢板截面250x16 ,250x16 ,盖板截面为盖板截面为2-200x12,2-200x12,受轴心力受轴心力N=800kNN=800kN（静荷静荷载），钢材载），钢材Q235Q235，手工焊，焊条手工焊，焊条E43E43型。型。 NNNNa) 练练 习习2:2:验算下图所示连接的强度。已知板宽验算下图所示连接的强度。已知板宽400400mm，厚厚1616mm , ,采用两块矩形盖板连接，盖板采用两块矩形盖板连接，盖板宽宽340mm340mm，厚厚10mm10mm。受轴心力受轴
57、心力N=1500kNN=1500kN（直接动直接动荷载），钢材荷载），钢材Q235Q235，手工焊，焊条手工焊，焊条E43E43型。取型。取h hf f=8=8mm。 NNNNa)2、角钢受轴心力作用的角焊缝计算、角钢受轴心力作用的角焊缝计算（1 1）两面侧焊缝）两面侧焊缝NNe2e1N1N2bK1、 K2焊缝内力分配系数；焊缝内力分配系数；N1 、N2 分别为角钢肢背和肢分别为角钢肢背和肢 尖传递的内力尖传递的内力。（2 2）三面围焊）三面围焊NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2 端部正面角焊缝能传递的内端部正面角焊缝能传递的内力为：力为：例例1 1 设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连
58、设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连 接角焊缝。受动力荷载接角焊缝。受动力荷载N=575kNN=575kN。钢材钢材Q235Q235，手手 工焊，焊条工焊，焊条E43E43型。型。N=575 kN2 16010010 例题例题1 1（双角钢与节点板间的连接）（双角钢与节点板间的连接）N分分 析析目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊脚尺寸根据经验拟定； 焊缝总长度应满足强度要求。焊缝总长度应满足强度要求。特点：特点： 角钢肢背和肢尖焊缝长度（角钢肢背和肢尖焊缝长度（lw1、lw2）分别为分别为总焊缝长度总焊缝长度lw
59、的的k1、k2倍。倍。k1Nk2Nlw2lw1（1）只有侧焊缝）只有侧焊缝 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffw 查查规范规范得得 ffw =160N/mm2 计算焊缝总长计算焊缝总长lw 1) 拟定焊脚尺寸拟定焊脚尺寸hf 根据角钢板厚为根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟考虑到受动荷作用，拟定定hf =6mm，则有则有he=0.7=0.7hf 。且且同一节点上，所有焊同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。缝的有效厚度宜相同。 2)2) 计算焊缝总长计算焊缝总长 由式由式(3-2a) (3-2a) （注意双角钢，单面长度应除注意双角钢，单面长度应除2 2）计计 算算 设计设计角
60、钢肢背和肢尖角钢肢背和肢尖焊缝长度焊缝长度lw1、lw2 1）确定轴力分配系数确定轴力分配系数k1 1、k2 2 本问题属于不等边角钢长边相连，查表本问题属于不等边角钢长边相连，查表2-82-8（书（书 p.44p.44），），得得 k1 1=0.65 =0.65 k2 2=0.35=0.35 2 2）肢背、肢尖焊缝肢背、肢尖焊缝计算长度计算长度 l w1 = 0.65= 0.65428=278428=278mm l w2 = 0.35= 0.35428=150428=150mm 3 3）肢背、肢尖焊缝肢背、肢尖焊缝设计长度设计长度 lw1 =278+2=278+2hf =290 =290mm
61、 lw2 =150+2=150+2hf =162 =162mm加加2 2hf是考虑起是考虑起落弧。落弧。分分 析析目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊脚尺寸根据经验拟定； 焊缝总长度应满足强度要求。焊缝总长度应满足强度要求。特点：特点： 端焊缝长度为端焊缝长度为b，角钢肢背和肢尖焊缝长度角钢肢背和肢尖焊缝长度 （lw1、lw2）（2）、三面围焊）、三面围焊N1N2Nlw1lw2N3 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffw 查查规范规范得得 ffw =160N/mm2 计算焊缝总长计算焊缝总长lw 1) 拟定焊脚尺
62、寸拟定焊脚尺寸hf 根据角钢板厚为根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟考虑到受动荷作用，拟定定hf =6mm，则有则有he=0.7=0.7hf 。且且同一节点上，所有焊同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。缝的有效厚度宜相同。 2)2) 计算焊缝总长计算焊缝总长 由式由式(3-2a)(3-2a)和（和（3-3b3-3b）（）（注意双角钢，单面长度注意双角钢，单面长度应除应除2 2）计计 算算 设计设计角钢肢背和肢尖角钢肢背和肢尖焊缝长度焊缝长度lw1、lw2 1）确定轴力分配系数确定轴力分配系数k1 1、k2 2已经有已经有 k1 1=0.65 =0.65 k2 2=0.35=0.35
63、 2 2）肢背、肢尖焊缝肢背、肢尖焊缝计算长度（式计算长度（式3-10c3-10c、3-10d3-10d） l w1 = 0.65= 0.65428-160/2=298428-160/2=298mm若所受荷载非若所受荷载非 l w2 = 0.35= 0.35428-160/2=70428-160/2=70mm 直接动力荷载直接动力荷载, , 3 3）肢背、肢尖焊缝肢背、肢尖焊缝设计长度设计长度 可以这样算吗可以这样算吗? ? lw1 =298+6=204=298+6=204mm，取取205205mm。 lw2 =70+6=76=70+6=76mm加加6 6mm是考虑起弧或落弧。是考虑起弧或落弧
64、。练习练习1 1 设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连 接角焊缝。已知角焊缝采用三面围焊，承受静接角焊缝。已知角焊缝采用三面围焊，承受静力荷载力荷载N=600kNN=600kN。钢材钢材Q235Q235，手工焊，焊条手工焊，焊条E43E43型。型。N=600 kN2 16010012 练习练习1 1（双角钢与节点板间的连接）（双角钢与节点板间的连接）3、弯矩、剪力弯矩、剪力和和轴心力共同作用轴心力共同作用下的下的T形连接角焊缝计算形连接角焊缝计算b)1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面焊缝受焊缝受M、V、N作用作用a)形心形心MNVo1有效截面有效截
65、面b)XXlw 剪力剪力V V与焊缝轴线平行，构成侧焊缝受轴力作用的与焊缝轴线平行，构成侧焊缝受轴力作用的状态，在有效截面上产生均匀分布剪应力状态，在有效截面上产生均匀分布剪应力 f f。 轴力轴力N N与焊缝轴线垂直，形与焊缝轴线垂直，形 成垂直于焊缝方向的均匀分布应成垂直于焊缝方向的均匀分布应 力力 f fN N f f = =（3-3-2929）（3-3-2828）（3-303-30）b)1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXlw有效截面有效截面在在1 1点处，有垂直于焊缝长度方向点处，有垂直于焊缝长度方向的最大应力的最大应力 f f，且且 形心形心MNVo11 例例3-6 3
66、-6 设计牛腿与钢柱间的连接角焊缝（周遍围设计牛腿与钢柱间的连接角焊缝（周遍围焊），并验算角焊缝强度。钢材焊），并验算角焊缝强度。钢材Q235Q235，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43型。偏心力型。偏心力N=400kNN=400kN（间接动力荷载引起），间接动力荷载引起），e=25cme=25cm。NVMa)b)c)例题例题3-6 (角焊缝受偏心剪力角焊缝受偏心剪力)分分 析析目标：设计目标：设计节点板和预埋钢板间的角焊缝节点板和预埋钢板间的角焊缝（设计焊脚（设计焊脚 尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造 要求确定。）要求确定。）操作操作：焊脚
67、尺寸根据经验拟定；焊脚尺寸根据经验拟定； 验算焊缝强度；验算焊缝强度； 是一个只有弯矩和剪力作用的问题。是一个只有弯矩和剪力作用的问题。特点：因周边围焊，焊缝截面较复杂，计算惯特点：因周边围焊，焊缝截面较复杂，计算惯 性矩时忽略绕角部分（留作起落弧用）；性矩时忽略绕角部分（留作起落弧用）； 剪应力由两条竖向焊缝（牛腿腹板焊缝）剪应力由两条竖向焊缝（牛腿腹板焊缝） 承受。承受。计计 算算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffw 查查规范规范得得 ffw =160N/mm2 作用在焊缝上的力素计算作用在焊缝上的力素计算 V=N=400103N M=Ne=40025104=10000104 N-
68、mm 拟定焊脚尺寸拟定焊脚尺寸hf 考虑到牛腿腹板厚为考虑到牛腿腹板厚为10mm，受受间接动力荷载间接动力荷载。 设计设计 hf =8mm，并将所有焊脚尺寸取相同值。并将所有焊脚尺寸取相同值。 计算焊缝截面抗剪面积计算焊缝截面抗剪面积Af惯性矩惯性矩IxNVMa) A Af f = 0.7 = 0.78 83603602=40322=4032mm2 2 I Ix= 0.7= 0.78 8200(205.6-5.6/2)200(205.6-5.6/2)2 22 2 + 0.7 + 0.78(95-5.6)(180-5.6/2)8(95-5.6)(180-5.6/2)2 24 4 + 0.7 +
69、0.78 83603603 32/122/12 = 19897 = 1989710104 4mm4 4 确定危险点，计算危险点应力确定危险点，计算危险点应力 由应力分布图知，腹板上端焊缝和翼缘下由应力分布图知，腹板上端焊缝和翼缘下 侧焊缝交点最危险，该点至中性轴距离为侧焊缝交点最危险，该点至中性轴距离为 y=180mm。 各项应力为：各项应力为： b)所以该构件强度满足要求所以该构件强度满足要求c)例例3-5 3-5 设计图例设计图例3-53-5中节点板和预埋钢板间的角焊缝。中节点板和预埋钢板间的角焊缝。偏心力偏心力P=150kN P=150kN （静荷载）。钢材静荷载）。钢材Q235Q235
70、，手工焊，焊手工焊，焊条条E43E43型。型。 10010020P453VNM节点板节点板预埋钢板预埋钢板例题例题3-5（角焊缝受偏心力）（角焊缝受偏心力）分分 析析目标：设计目标：设计节点板和预埋钢板间的角焊缝节点板和预埋钢板间的角焊缝（设计焊脚（设计焊脚 尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造 要求确定。）要求确定。）操作操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊脚尺寸根据经验拟定； 验算焊缝强度。验算焊缝强度。特点：特点： 荷载荷载P不通过焊缝截面形心，使焊缝受轴力不通过焊缝截面形心，使焊缝受轴力N、 剪力剪力V、弯矩弯矩M。属于属于角焊缝受弯矩、剪力、角焊
71、缝受弯矩、剪力、 轴心力共同作用的情形。用式（轴心力共同作用的情形。用式（3-11a3-11a）、）、 （3-11b3-11b）计算。计算。计计 算算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffw 查查规范规范得得 ffw =160N/mm2 作用在焊缝上的力素计算作用在焊缝上的力素计算 N=3P/5=3150/5=90kN V=4P/5=4150/5=120kN M=Ne=902=180kN-cm 拟定焊脚尺寸拟定焊脚尺寸hf 考虑到连接板件厚度为考虑到连接板件厚度为10mm，受静力荷载。取受静力荷载。取 hf =8mm。 确定危险点，计算危险点应力确定危险点，计算危险点应力 焊缝下端点最危险
72、，该点各项应力为：焊缝下端点最危险，该点各项应力为：10010020 焊缝强度富裕量较大是因为节点板尺寸较大焊缝强度富裕量较大是因为节点板尺寸较大的缘故，而节点板尺寸常由其它构造要求决定。的缘故，而节点板尺寸常由其它构造要求决定。4 4 4 4 焊接残余变形和残余应力焊接残余变形和残余应力焊接残余变形和残余应力焊接残余变形和残余应力一、现象和及其产生的原因一、现象和及其产生的原因1 1、现象现象 焊件局部弯曲或翘曲。焊件局部弯曲或翘曲。a)b)c)d)e)2 2、应力分布、应力分布焊接残余应力是一组自平衡应力。焊接残余应力是一组自平衡应力。3 3、产生原因、产生原因不均匀降温。不均匀降温。 二
73、、对结构的影响二、对结构的影响1 1、降低结构刚度、降低结构刚度 压应力存在降低结构刚度、降低屈曲应力。压应力存在降低结构刚度、降低屈曲应力。2 2、导致脆性破坏、导致脆性破坏 发生三向应力。发生三向应力。3 3、发生焊接残余变形、发生焊接残余变形 引起附加内力，降低屈曲强度。引起附加内力，降低屈曲强度。4 4、不影响静力强度、不影响静力强度 自平衡应力。自平衡应力。三、减少焊接残余变形和应力的方法三、减少焊接残余变形和应力的方法（一（一）设计方面设计方面 焊缝尺寸应适当、不要随意加大焊脚尺寸：焊缝尺寸应适当、不要随意加大焊脚尺寸：焊缝应尽可能对称布置且不宜过分集中焊缝应尽可能对称布置且不宜过
74、分集中(图图a)和三向相交。遇到以上情况时应采取措施加以和三向相交。遇到以上情况时应采取措施加以改善改善(图图b、c)1 1、合理焊接顺序、合理焊接顺序；( (二二) )制造加工方面制造加工方面2、对称焊缝、对称施焊对称焊缝、对称施焊；3、采用预先反变形采用预先反变形；一、对接焊缝连接的计算1.1.1.1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面矩形截面引弧板引弧板b（1 1）直缝）直缝验算截面矩形，只有正应力。验算截面矩形，只有正应力。或或(3-1)复习（2 2）斜焊缝）斜焊缝验算截面矩形，有验算截面矩形，有 、 。或或 焊缝长度方向与作
75、用力方向间夹角。焊缝长度方向与作用力方向间夹角。 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。 “规范规范”规定规定 时，不检算焊缝强度。时，不检算焊缝强度。 b0.67b1.2bNNlwNNt NNcosNsin N 2 2 2 2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 MMVVlwtlwt验算截面验算截面 焊缝截面的截面模量焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或以下部分截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面对中性轴的面积矩
76、 分别验算、（1 1）矩形截面）矩形截面(3-2)(3-3)（2 2）工字形截面）工字形截面 MMVV 验算截面验算截面.1 问题特点：问题特点： 在在腹腹板板和和翼翼缘缘连连接接处处（1 1点点）， 、 均均较较大大。除除按按式式（3-2,3-33-2,3-3）对对 maxmax、 maxmax进进行行检检算算外外，还还要要用用最最大折算应力进行检算。大折算应力进行检算。 折算应力检算公式：折算应力检算公式： 规范规定采用以下公式：规范规定采用以下公式： 1 1、 1 1受拉区受拉区1 1点的正应力、剪应力。点的正应力、剪应力。系数系数1.11.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提考虑折
77、算应力发生在焊缝局部，设计强度提高高10%10%。 （3-4） 3 3 3 3、受受受受MM、N N和和和和V V共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝共同作用的对接焊缝 MMMVV 验算截面验算截面.1NNNNlwt N叠加成叠加成 ，然后与，然后与 一起形成：一起形成： 和和 共同作用下的计共同作用下的计算（按第算（按第2类计算）类计算）二、角焊缝连接的计算二、角焊缝连接的计算1、受轴心力作用时的计算、受轴心力作用时的计算 侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝dNadccaxlwh he eNN 端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝yzadcdcah he e f 两方向力综合作用的角焊缝两方向力综合作用的角焊缝Nf-正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受静力荷载或间接动力荷载的结构取1.22，对直接承受动力荷载的结构取1.0斜角焊缝的计算斜角焊缝的计算简化可按侧面角焊缝计算，取简化可按侧面角焊缝计算，取=1.0=1.0。（2 2）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2 端部正面角焊缝能传递的内端部正面角焊缝能传递的内力为：力为：
