第第4 4章章钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.1 4.1 钢构造的衔接方法钢构造的衔接方法 4.2 4.2 钢构造中所运用的焊接方法简钢构造中所运用的焊接方法简介介4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接焊接构造的特性和焊接衔接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号( (或焊缝符号或焊缝符号) )4.5 4.5 对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造4.6 4.6 直角角焊缝的受力性能直角角焊缝的受力性能4.7 4.7 直角角焊缝的强度计算直角角焊缝的强度计算4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求第第4 4章章钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算4.10 4.10 斜角角焊缝衔接的计算斜角角焊缝衔接的计算4.11 4.11 部分焊透的对接焊缝衔接的部分焊透的对接焊缝衔接的计算计算4.12 4.12 焊缝的质量等级焊缝的质量等级4.13 4.13 焊缝剩余应力和剩余变形焊缝剩余应力和剩余变形4.14 4.14 国外设计规范中的某些规定国外设计规范中的某些规定钢构造的构件是由型钢、钢板等经过衔接钢构造的构件是由型钢、钢板等经过衔接connections构成的，构成的，各构件再经过安装衔接架构成整个构造。因此，衔接在钢构造中处于重各构件再经过安装衔接架构成整个构造。因此，衔接在钢构造中处于重要的枢纽位置。要的枢纽位置。在进展衔接的设计时，必需遵照平安可靠、传力明确、构造简单、在进展衔接的设计时，必需遵照平安可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原那么。制造方便和节约钢材的原那么。钢构造的衔接方法可分为焊接衔接、铆钉衔接、螺栓衔接和轻型钢钢构造的衔接方法可分为焊接衔接、铆钉衔接、螺栓衔接和轻型钢构造用的紧固件衔接等，如以下图。构造用的紧固件衔接等，如以下图。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.1 4.1 钢构造的衔接方法钢构造的衔接方法 1、手工电弧焊、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法这是最常用的一种焊接方法。通电后产生电弧使焊条中的焊丝熔。通电后产生电弧使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊条药皮构成的熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊条药皮构成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气与熔化的液体金属接触，防止构成脆性渣和气体覆盖着熔池，防止空气与熔化的液体金属接触，防止构成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被衔接件连成一体。易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被衔接件连成一体。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.2 4.2 钢构造中所运用的焊接方法简介钢构造中所运用的焊接方法简介手工电弧焊设备简单，操作灵敏方便，适于恣意空间位置的焊接，手工电弧焊设备简单，操作灵敏方便，适于恣意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。但消费效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的特别适于焊接短焊缝。但消费效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的技术程度和精神形状有很大的关系。技术程度和精神形状有很大的关系。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材或称主体金属相顺应，例如：手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材或称主体金属相顺应，例如：对对Q235钢采用钢采用E43型焊条型焊条E4300E4328；对；对Q345钢采用钢采用E50型焊型焊条条E5000E5048；对；对390钢和钢和Q420钢采用钢采用E55型焊条型焊条E5500E5518。焊条型号中字母。焊条型号中字母E表示焊条表示焊条elecfrodes)，前两位数字为熔，前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度，后两位数字表示适用衔接位置、电流及药皮类敷金属的最小抗拉强度，后两位数字表示适用衔接位置、电流及药皮类型等。型等。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢相顺应的焊条。钢相顺应的焊条。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.2 4.2 钢构造中所运用的焊接方法简介钢构造中所运用的焊接方法简介1 1、手工电弧焊、手工电弧焊 埋弧焊是电弧在焊剂层下熄灭的一埋弧焊是电弧在焊剂层下熄灭的一种电弧焊方法。焊丝不涂药皮，但施焊种电弧焊方法。焊丝不涂药皮，但施焊端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的消费率。由于采用了自动或具有很高的消费率。由于采用了自动或半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的质量好，焊件变形小。质量好，焊件变形小。埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属的力学性能相顺应，并应符合现行国属的力学性能相顺应，并应符合现行国家规范的规定。家规范的规定。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.2 4.2 钢构造中所运用的焊接方法简介钢构造中所运用的焊接方法简介2 2、自动或半自动埋弧焊、自动或半自动埋弧焊1 1、焊丝转盘；、焊丝转盘；2 2、送丝电机；、送丝电机；3 3、焊剂漏斗、焊剂漏斗 4 4、电源；、电源；5 5、融化的焊剂；、融化的焊剂；6 6、焊缝金属、焊缝金属 7 7、焊件；、焊件；8 8、焊剂；、焊剂；9 9、挪动方向、挪动方向气体气体维护焊的的焊缝熔化区没有熔化区没有熔渣，熔渣，焊工可以清楚地看到工可以清楚地看到焊缝成成型的型的过程；由于程；由于维护气体是放射的，气体是放射的，有助于熔滴的有助于熔滴的过渡；又由于渡；又由于热量集量集中，中，焊接速度快，接速度快，焊件熔深大，故件熔深大，故所构成所构成的的焊缝强度比手工度比手工电弧弧焊高，高，塑性和抗腐塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置性好，适用于全位置的的焊接。但不适用于在接。但不适用于在风较大的地大的地方施方施焊。4、其他：如、其他：如电阻阻焊等等第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.2 4.2 钢构造中所运用的焊接方法简介钢构造中所运用的焊接方法简介3 3、气体维护焊、气体维护焊气体维护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为维护介质的气体维护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为维护介质的一种电弧熔焊方法。它直接依托维护气体在电弧周围呵斥部分的维护一种电弧熔焊方法。它直接依托维护气体在电弧周围呵斥部分的维护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介一、一、焊缝衔接的特性接的特性焊接接衔接接(weldedconnection)是是现代代钢构造最主要的构造最主要的衔接方法。其接方法。其优点是：构造点是：构造简单，节点复点复杂也可直接相也可直接相连；用料；用料经济，不减弱截面；制造，不减弱截面；制造加工方便，可加工方便，可实现自自动化操作；化操作；衔接的密接的密闭性好，构造性好，构造刚度大。度大。其缺陷是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改动，其缺陷是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改动，导致部分材量变脆；焊接剩余应力和剩余变形使受压构件承载力降低；导致部分材量变脆；焊接剩余应力和剩余变形使受压构件承载力降低；焊接构造对裂纹很敏感，部分裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低焊接构造对裂纹很敏感，部分裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。温冷脆问题较为突出。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介一、焊缝衔接的特性一、焊缝衔接的特性裂纹裂纹焊瘤焊瘤烧穿烧穿弧坑弧坑气孔气孔夹渣夹渣咬边咬边未熔合未熔合未焊透未焊透焊焊接剩余接剩余应应力力焊焊接接应应力力较较高的部位将到达高的部位将到达钢钢材屈服材屈服强强度而度而发发生塑性生塑性变变形，在形，在钢钢材冷却后材冷却后这这些部位残存的些部位残存的应应力。它是构件未受荷力。它是构件未受荷载时载时的的应应力，是自相平力，是自相平衡的内衡的内应应力体系。力体系。l正确选材、正确设计节点、正确选材、正确设计节点、施焊工艺严厉、考核焊工。施焊工艺严厉、考核焊工。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介一、焊缝衔接的特性一、焊缝衔接的特性焊焊接剩余接剩余变变形形在在焊焊接和冷却接和冷却过过程中程中焊焊件件产产生的生的变变形。形。运用前运用前矫矫直，工厂直，工厂预预拼装。拼装。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介一、焊缝衔接的特性一、焊缝衔接的特性焊接接头的方式焊接接头的方式第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别对接衔接对接衔接用拼接盖板的对接衔接用拼接盖板的对接衔接搭接衔接搭接衔接T形衔接形衔接T形衔接形衔接角形衔接角形衔接角形衔接角形衔接角焊缝角焊缝对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝角焊缝角焊缝焊缝的类别焊缝的类别1.对接焊缝对接焊缝位于板件同一平面内且截面一样，因此传力均匀平缓，没有明显位于板件同一平面内且截面一样，因此传力均匀平缓，没有明显的应力集中且用料经济，但是焊件边缘需求加工，被衔接两板的间隙和的应力集中且用料经济，但是焊件边缘需求加工，被衔接两板的间隙和坡口尺寸有严厉的要求。坡口尺寸有严厉的要求。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别 I形单边VU形双边U形 V形X形 K形坡口深度钝边尺寸坡口角度根部间隙焊缝焊缝的的类别类别2.角角焊缝焊缝角角焊缝焊缝 filletwelds 是最常用的是最常用的焊缝焊缝。角。角焊缝焊缝按其与作用力的关系按其与作用力的关系可分可分为为：焊缝长焊缝长度方向与作用力垂直的正面角度方向与作用力垂直的正面角焊缝焊缝；焊缝长焊缝长度方向与作度方向与作用力平行的用力平行的侧侧面角面角焊缝焊缝以及斜以及斜焊缝焊缝。按其截面方式可分。按其截面方式可分为为直角角直角角焊缝焊缝和和斜角角斜角角焊缝焊缝。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别焊缝的类别焊缝的类别3.其它其它第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介二、焊接接头的方式和焊缝的类别二、焊接接头的方式和焊缝的类别 图4.14 a塞焊缝b槽焊缝 c点焊缝第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.3 4.3 焊接构造的特性和焊接衔接简介焊接构造的特性和焊接衔接简介三、焊接施焊位置三、焊接施焊位置平焊平焊横焊横焊仰焊仰焊立焊立焊第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号l 作用作用 阐阐明明焊缝焊缝型式、尺寸和型式、尺寸和辅辅助要求。助要求。l 表示方法表示方法由由图图形符号、形符号、辅辅助符号和引出助符号和引出线线等部分等部分组组成。成。指引线画法第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号l 焊缝根本符号与基准线的相对位置焊缝根本符号与基准线的相对位置焊缝在箭头侧焊缝在箭头侧双面对称布置的角焊缝双面对称布置的角焊缝焊缝在非箭头侧焊缝在非箭头侧双面对称双面对称U形对接焊缝形对接焊缝第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号l 焊缝符号中的辅助符号与补充符号焊缝符号中的辅助符号与补充符号第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号l 焊缝符号中的辅助符号与补充符号焊缝符号中的辅助符号与补充符号第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.5 4.5 对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造一、一、对接焊缝的计算对接焊缝的计算焊缝等级：焊缝等级：GB50205三级焊缝：外观检查三级焊缝：外观检查二级焊缝：在外观检查的根底上再做无损检验，用超声波检验每条二级焊缝：在外观检查的根底上再做无损检验，用超声波检验每条焊缝的焊缝的20长度，且不小于长度，且不小于200mm一级焊缝：在外观检查的根底上用超声波检验每条焊缝全部长度，一级焊缝：在外观检查的根底上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便提示焊缝内部缺陷以便提示焊缝内部缺陷引弧：否那么焊缝有效长度扣引弧：否那么焊缝有效长度扣2t第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.5 4.5 对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造二、二、对接焊缝的构造对接焊缝的构造第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.6 4.6 角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能 侧面角焊缝的应力分布侧面角焊缝的应力分布l正面角焊缝的应力分布正面角焊缝的应力分布第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.6 4.6 角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能l角角焊缝的的应力力位移曲位移曲线侧面角焊缝侧面角焊缝: : 塑性性能好塑性性能好 剪应力沿长度分布不均剪应力沿长度分布不均 焊缝强度较低焊缝强度较低正面角焊缝正面角焊缝: : 刚度较大刚度较大 沿长度应力分布较均匀但截沿长度应力分布较均匀但截面受力形状复杂面受力形状复杂 焊缝强度较低焊缝强度较低第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.6 4.6 角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能例例题题4-1实验实验算算图图3.2.6所示所示钢钢板的板的对对接接焊缝焊缝的的强强度。度。图图中中a=540mm，t=22mm，轴轴心力的心力的设计值为设计值为N=2500kN。钢钢材材为为Q235-B，手工，手工焊焊，焊焊条条为为E43型，型，三三级检验规级检验规范的范的焊缝焊缝，施，施焊时焊时加引弧板。加引弧板。解：直解：直缝衔缝衔接其接其计计算算长长度度lw=540mm，焊焊接正接正应应力力为为 改用斜对接焊缝，取斜焊缝与作用力间的夹角 = 56，那么此时焊缝的计算长度为焊缝中的正应力、减应力和折算应力分别为不满足要求阐明当tan 1:1.5时，焊缝强度可以保证，可不用验算。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.7 4.7 直角角焊缝的强度计算直角角焊缝的强度计算一、根本假定一、根本假定1.1.沿沿4545度方向的焊缝截面为计算时的破坏面度方向的焊缝截面为计算时的破坏面2.2.角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度取一样值，为角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度取一样值，为ffwffw3.3.在形心力作用下，假定沿焊缝长度的应力分布是均匀在形心力作用下，假定沿焊缝长度的应力分布是均匀的的第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接二、二、强度度计算法算法1.1.在在经过焊缝形心的拉力、形心的拉力、压力或剪力作用下：力或剪力作用下：1 1当力垂直于当力垂直于焊缝长度方向度方向时2 2当力垂直于当力垂直于焊缝长度方向度方向时2.2.在其它力或各种力在其它力或各种力综协作用下，同一点上作用下，同一点上 sf sf 和和 tf tf 共同作用共同作用时bfbf正截面角正截面角焊缝强度度设计值增大系数。静力荷增大系数。静力荷载和和间接接动力力载时取取 bf= 1.22 bf= 1.22；对于直接接受于直接接受动力荷力荷载构造中的构造中的焊缝，由于正面，由于正面角角焊 缝的的刚度大，度大，韧性差，性差，应将其将其强度降低运用，取度降低运用，取bf= 1.0bf= 1.0。hehe角角焊缝的有效高度，直角角的有效高度，直角角焊缝he=0.7hfhe=0.7hf。lwlw角角焊缝计算算长度，度，为实践践长度扣度扣2hf2hf，用于思索起弧和熄弧。，用于思索起弧和熄弧。4.7 4.7 直角角焊缝的强度计算直角角焊缝的强度计算第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求1.1.焊脚尺寸焊脚尺寸hfhf1 1最小焊脚尺寸：对手工焊，最小焊脚尺寸：对手工焊，hfhf应不小于应不小于1.5t0.51.5t0.5，t t为较为较厚焊件的厚度厚焊件的厚度(mm)(mm)，对自动焊可减小，对自动焊可减小1mm1mm；T T型接头单面叫型接头单面叫焊缝时添加焊缝时添加1mm1mm。t t小于等于小于等于4mm4mm时那么取时那么取hf = hhf = h。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接2 2 最大最大焊焊脚尺寸：除了直接脚尺寸：除了直接焊焊接接钢钢管构造的管构造的焊焊脚尺寸脚尺寸hfhf不宜大于支管壁不宜大于支管壁厚的厚的2 2倍之外，倍之外，hfhf不宜大于不宜大于较较薄薄焊焊件厚度的件厚度的1.21.2倍。板件倍。板件边缘边缘的角的角焊缝焊缝，当板件厚度当板件厚度t6mmt6mm时时，hfthft；当；当t t6mm6mm时时，hft-hft- 1-21-2 mmmm。圆圆孔或槽孔或槽孔内的角孔内的角焊缝焊缝尺寸尚不宜大于尺寸尚不宜大于圆圆孔直径或槽孔短径的孔直径或槽孔短径的1/31/3。4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接2 2、焊缝的计算长度、焊缝的计算长度1) lw1) lwhfhf和和 lw lw40mm40mm2) 2) 侧面角焊缝的计算长度不宜大于侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf60hf，直接接受动力荷载时不宜，直接接受动力荷载时不宜大于大于40hf 40hf 假设内力沿测面角焊缝全长分布时，比如焊接梁翼缘板与假设内力沿测面角焊缝全长分布时，比如焊接梁翼缘板与腹板的衔接焊缝，计算长度可不受上述限制。腹板的衔接焊缝，计算长度可不受上述限制。3 3、断续角焊缝、断续角焊缝4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4 4、侧焊缝间距、侧焊缝间距5 5、当角焊缝的端部在构件转角处时，可延续地作长度为、当角焊缝的端部在构件转角处时，可延续地作长度为2hf2hf的绕角焊，的绕角焊，以消除起弧或熄弧的影响。以消除起弧或熄弧的影响。4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求lwb,b16t2(t12mm),b16t2(t12mm)第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接5 5、搭接衔接间距、搭接衔接间距 6 6、直接接受动力荷载时宜采用、直接接受动力荷载时宜采用1:1.51:1.5的不等焊脚的角焊缝的不等焊脚的角焊缝4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算一、一、外力外力N经过焊缝形心时的计算经过焊缝形心时的计算在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的衔接焊缝普通采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊。腹杆受轴心力作用，为了防止焊缝偏心受力，焊缝所传送的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算一、一、外力外力N经过焊缝形心时的计算经过焊缝形心时的计算在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的衔接焊缝普通采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊。腹杆受轴心力作用，为了防止焊缝偏心受力，焊缝所传送的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。对于三面围焊可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸，求出正面角焊缝所分担的轴心力N3。当腹杆为双角钢组成的T形截面，且肢宽为b时，第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算一、一、 外力外力N N经过焊缝心时的计算经过焊缝心时的计算单面衔接单角钢，焊缝强度设计值折减为单面衔接单角钢，焊缝强度设计值折减为0.85ftw第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算一、一、 外力外力N N经过焊缝心时的计算经过焊缝心时的计算例例题题试试确定右确定右图图所示接受静所示接受静态轴态轴心力的三心力的三面面围焊衔围焊衔接的承接的承载载力及肢尖力及肢尖焊缝焊缝的的长长度。知度。知角角钢钢212510，与厚度，与厚度为为8mm的的节节点板点板衔衔接，其搭接接，其搭接长长度度为为300mm，焊焊脚尺寸脚尺寸hf=8mm，钢钢材材为为Q235-B，手工，手工焊焊，焊焊条条为为E43型。型。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.9 4.9 直角角焊缝衔接的计算直角角焊缝衔接的计算一、一、 外力外力N N经过焊缝心时的计算经过焊缝心时的计算第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.12 4.12 焊缝的质量等级焊缝的质量等级GB50017规范范规定，定，焊缝应根据构造的重要性、荷根据构造的重要性、荷载特性、特性、焊缝方式、方式、任任务环境以及境以及应力形状等情况，按下述原那么分力形状等情况，按下述原那么分别选用不同的用不同的质量等量等级：1在需求在需求进展疲展疲劳计算的构件中，凡算的构件中，凡对接接焊缝均均应焊透，其透，其质量量等等级为：作用力垂直于作用力垂直于焊缝长度方向的横向度方向的横向对接接焊缝或或T型型对接与角接接与角接组合合焊缝，受拉，受拉时应为一一级，受，受压时应为二二级；作用力平行于作用力平行于焊缝长度方向的度方向的纵向向对接接焊缝应为二二级。2不需求不需求计算疲算疲劳的构件中，凡要求与母材等的构件中，凡要求与母材等强的的对接接焊缝应予予焊透，其透，其质量等量等级当受拉当受拉时应不低于二不低于二级，受，受压时宜宜为二二级。3重重级任任务制和起分量制和起分量Q50t的中的中级任任务制吊制吊车梁的腹板与上翼梁的腹板与上翼缘之之间以及吊以及吊车桁架上弦杆与桁架上弦杆与节点板之点板之间的的T形接形接头焊缝均要求均要求焊透。透。焊缝方式普通方式普通为对接与角接的接与角接的组合合焊缝，其，其质量等量等级不不应低于二低于二级。4不要求不要求焊透的透的T形接形接头采用的角采用的角焊缝或部分或部分焊透的透的对接与角接接与角接组合合焊缝，以及搭接，以及搭接衔接采用的角接采用的角焊缝，其，其质量等量等级为：对直接接受直接接受动力荷力荷载且需求且需求验算疲算疲劳的构造和吊的构造和吊车起分量等于或大起分量等于或大于于50t的中的中级任任务制吊制吊车梁，梁，焊缝的外的外观质量量规范范应符合二符合二级；对其他构造，其他构造，焊缝的外的外观质量量规范可范可为三三级。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形一、焊接剩余应力一、焊接剩余应力焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场导致不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但遭到生不均匀的温度场导致不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但遭到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性紧缩。焊缝两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性紧缩。焊缝冷却时，被塑性紧缩的焊缝区趋向于缩短，但遭到两侧钢材限制而产冷却时，被塑性紧缩的焊缝区趋向于缩短，但遭到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常到达钢材的生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常到达钢材的屈服强度。屈服强度。在无外部约束的情况下，焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，在无外部约束的情况下，焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。力。当有外部约束时，焊接应力不会在焊件内部自相平衡，这就必然当有外部约束时，焊接应力不会在焊件内部自相平衡，这就必然在约束构造上产生荷载。在约束构造上产生荷载。第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形 一、焊接剩余应力一、焊接剩余应力两块钢板对接焊接衔接的焊接剩余应力例如两块钢板对接焊接衔接的焊接剩余应力例如1.沿焊缝轴线方向的纵向焊接剩余应力沿焊缝轴线方向的纵向焊接剩余应力2.垂直于焊缝轴线方向的横向焊接剩余应力垂直于焊缝轴线方向的横向焊接剩余应力3.厚板中沿板厚方向的焊接剩余应力厚板中沿板厚方向的焊接剩余应力4.垂直于焊缝轴线方向的横向焊接剩余应力垂直于焊缝轴线方向的横向焊接剩余应力第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形 一、焊接剩余应力一、焊接剩余应力焊接剩余应力是焊接构造或构件的缺陷之一，但实际上对构件焊接剩余应力是焊接构造或构件的缺陷之一，但实际上对构件的接受静力荷载时强度没有影响。的接受静力荷载时强度没有影响。构件提早进入弹塑性阶段使构件刚度降低。构件提早进入弹塑性阶段使构件刚度降低。=N/(bt)有剩余应力有剩余应力有剩余应力有剩余应力第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形 一、焊接剩余应力一、焊接剩余应力n降低构件或构件部分的稳定性降低构件或构件部分的稳定性n对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响n对低温冷脆的影响对低温冷脆的影响第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形二、焊接剩余变形二、焊接剩余变形第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形 二、焊接剩余变形二、焊接剩余变形采取合理的施焊次序采取合理的施焊次序第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形三、合理的焊接衔接设计三、合理的焊接衔接设计 选选用适宜的用适宜的焊缝焊缝尺寸尺寸焊缝焊缝高度宜小不宜大高度宜小不宜大 合理合理选选用用焊缝焊缝方式方式可用角可用角焊缝焊缝与与对对接接焊缝组焊缝组合合的的组组合合焊缝焊缝 合理布置合理布置焊缝焊缝位置位置防止三向防止三向焊缝焊缝交叉交叉 此此时时可中可中断次要断次要焊缝焊缝 思索施思索施焊时焊焊时焊条能否易于到达条能否易于到达有操作空有操作空间间，防止仰，防止仰焊焊第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形三、合理的焊接衔接设计三、合理的焊接衔接设计采取合理的施焊次序采取合理的施焊次序第第4 4章章 钢构造的焊接衔接钢构造的焊接衔接4.13 4.13 焊接剩余应力与剩余变形焊接剩余应力与剩余变形三、合理的焊接衔接设计三、合理的焊接衔接设计施焊前加相反的预变形图施焊前加相反的预变形图a、b焊前预热，焊后回火图焊前预热，焊后回火图cn单单面面衔衔接接单单角角钢钢焊焊缝缝强强度折减度折减 P72前前3行行