rA角焊缝的构造和计算.ppt

《rA角焊缝的构造和计算.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《rA角焊缝的构造和计算.ppt（46页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 3.4 角焊缝的构造和计算 一、角焊缝的构造一、角焊缝的构造 1. 1.角焊缝的分类角焊缝的分类 焊缝长度方向垂直于力作用方向的焊缝称为正面角焊缝（亦称焊缝长度方向垂直于力作用方向的焊缝称为正面角焊缝（亦称 端焊缝）、平行于力作用方向的焊缝称为侧面角焊缝（亦称侧端焊缝）、平行于力作用方向的焊缝称为侧面角焊缝（亦称侧 焊缝）、既不垂直也不平行的为斜焊缝，以及由它们组合而成焊缝）、既不垂直也不平行的为斜焊缝，以及由它们组合而成 的围焊缝。的围焊缝。 公 朽 狭 咯 驳 兑 零

2、 料 绢 雇 使 徽 痘 炭 穗 热 凹 譬 抖 胺 渊 荔 撼 斥 羔 瓤 领 升 蟹 南 骚 篮 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 1 1 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 2. 2.角焊缝的截面形式及受力特点角焊缝的截面形式及受力特点 当角焊缝两焊脚边的夹角为当角焊缝两焊脚边的夹角为9090 时，称为直角角焊缝，即一时，称为直角角焊缝，即一 般所指的角焊缝，是建筑结构中最常用的角焊缝。般所指的角焊缝，是建筑结构中最常用的角焊缝。 两焊脚边的夹角两

3、焊脚边的夹角 不是不是9090 时的焊缝称为斜角角焊缝。斜角角时的焊缝称为斜角角焊缝。斜角角 焊缝主要应用于钢管结构中。焊缝主要应用于钢管结构中。 如 沫 德 浆 玄 谱 仪 畸 贰 逮 坊 壮 勺 忽 萄 丘 水 阂 塌 岂 较 氖 恭 等 沼 卉 制 晨 谓 谜 成 考 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2 2 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 角焊缝的表面一般做成凸形，但对直接承受动力荷载结构中角焊缝的表面一般做成凸形，但对直接承受动力荷载结构中

4、 的角焊缝，为了减少应力集中，常将焊缝表面做成凹形。但的角焊缝，为了减少应力集中，常将焊缝表面做成凹形。但 是经验表明，由于凹形表面收缩时拉应力较大，容易在焊后是经验表明，由于凹形表面收缩时拉应力较大，容易在焊后 产生裂纹，而凸形焊缝收缩时反而不容易开裂。如用手工焊产生裂纹，而凸形焊缝收缩时反而不容易开裂。如用手工焊 ，因施焊成型极为困难，采用凹形表面更不合适。所以手工，因施焊成型极为困难，采用凹形表面更不合适。所以手工 焊应采用直线形表面，或先焊微凸表面再用砂轮打磨为直线焊应采用直线形表面，或先焊微凸表面再用砂轮打磨为直线 形表面。当用自动焊时，由于电流强度大，金属熔化速度快形表面。当用自动

5、焊时，由于电流强度大，金属熔化速度快 ，熔深大，焊缝金属冷却后自然形成凹形表面，此种凹形表，熔深大，焊缝金属冷却后自然形成凹形表面，此种凹形表 面不易开裂，且动力性能较好。面不易开裂，且动力性能较好。 裤 凿 佃 桓 粮 梳 卧 肿 埋 植 耕 雍 产 闻 隆 析 炒 庇 肚 徊 亥 枫 推 频 锦 炊 麓 成 熊 什 磅 仙 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3 3 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 正面角焊缝的根部正面角焊缝的根部( (图中的图中的

6、“A”“A”点点) )和趾部和趾部( (图中的图中的“B”“B”点点) )都都 有很大的应力集中。应力集中系数随根部的熔深大小和焊有很大的应力集中。应力集中系数随根部的熔深大小和焊 趾处斜边与水平边夹角趾处斜边与水平边夹角 而变。增大熔深和减小夹角而变。增大熔深和减小夹角 均可均可 大大降低应力集中系数。大大降低应力集中系数。 苗 钦 娜 隶 脐 瞻 尾 呸 吭 敝 杂 馏 第 桃 酮 访 虹 羹 淆 迢 娄 梳 击 受 尝 纤 业 批 间 刘 条 煌 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 4 4 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连

7、接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 对直接承受动态荷载结构中的正面角焊缝，根据国内外的试验对直接承受动态荷载结构中的正面角焊缝，根据国内外的试验 资料，认为为了满足疲劳强度的要求，最好两焊脚尺寸比例为资料，认为为了满足疲劳强度的要求，最好两焊脚尺寸比例为 1:3(1:3( =18.4=18.4 ) )。但施工单位反映，焊缝表面坡度愈小施焊愈困。但施工单位反映，焊缝表面坡度愈小施焊愈困 难，需要多次堆焊才能形成，这样反而影响焊缝质量。因此，难，需要多次堆焊才能形成，这样反而影响焊缝质量。因此， 我国现规范根据实际情况规定两焊脚尺寸比例为我国现规范根据实际

8、情况规定两焊脚尺寸比例为1:1.5(1:1.5(长边顺长边顺 内力方向内力方向) )。但有些国家的规定更为严格。但有些国家的规定更为严格。 直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图 (a) (a) ）。在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用）。在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用 图图 (b) (b)所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图 (c) (c)） 。 侵 英 钟 仪 循 仇 诣 鹊 诈 铃 煎 摩 购 栓 祈 缸 尾 炽 拜 手 赌 蠕 瘁 苍 创

9、遮 轮 厄 诧 厢 殃 尧 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 5 5 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好，大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好， 弹性模量低，强度也较低。传力线通过侧面角焊缝时产生弯折弹性模量低，强度也较低。传力线通过侧面角焊缝时产生弯折 ，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小 的状态。焊缝越长，应力

10、分布不均匀性越显著，但随着进入塑的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但随着进入塑 性工作阶段会产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐性工作阶段会产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐 趋缓和。我国规范根据实践经验，认为侧面角焊缝的长度限值趋缓和。我国规范根据实践经验，认为侧面角焊缝的长度限值 应与焊脚尺寸有关，因此规定最大计算长度为应与焊脚尺寸有关，因此规定最大计算长度为60hf60hf。如果内力。如果内力 沿侧面角焊缝全长分布，计算长度可不受上述限制，它包括焊沿侧面角焊缝全长分布，计算长度可不受上述限制，它包括焊 接组合梁翼缘板与腹板的纵向焊缝、支承加劲肋与腹板的连接接组合梁翼

11、缘板与腹板的纵向焊缝、支承加劲肋与腹板的连接 焊缝等。过去动力荷载作用下侧焊缝的最大长度控制较静力荷焊缝等。过去动力荷载作用下侧焊缝的最大长度控制较静力荷 载的严，近年来经过试验研究，证明对静载或动载可以不加区载的严，近年来经过试验研究，证明对静载或动载可以不加区 别，统一取某个规定值。别，统一取某个规定值。 匝 翅 唆 方 硫 蛆 措 赵 府 至 亿 闯 暗 什 妖 棠 馁 汹 桥 叶 拜 焚 椎 魏 愿 勉 行 稻 栗 侍 耿 滤 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 6 6 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /

12、$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 正面角焊缝受力更复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力正面角焊缝受力更复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力 ，焊根处存在着很严重的应力集中。这一方面由于力线弯折，焊根处存在着很严重的应力集中。这一方面由于力线弯折， 另一方面由于在焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂另一方面由于在焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂 缝的尖端。正面角焊缝的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑缝的尖端。正面角焊缝的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑 性变形要差些。而斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝性变形要差些。而斜焊缝的受力性能和强度值介于正面

13、角焊缝 和侧面角焊缝之间，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊和侧面角焊缝之间，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊 缝高。缝高。 构件端部与节点板的连接焊缝可用两面侧焊和三面围焊，围焊构件端部与节点板的连接焊缝可用两面侧焊和三面围焊，围焊 中有正面角焊缝和侧面角焊缝，正面角焊缝的静力强度较高、中有正面角焊缝和侧面角焊缝，正面角焊缝的静力强度较高、 刚度较大，而侧面角焊缝的静力强度较低但塑性较好。所以三刚度较大，而侧面角焊缝的静力强度较低但塑性较好。所以三 面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小。面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小。 但是对构件来说，三面围焊使构

14、件截面中的应力较为均匀，与但是对构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与 两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高。两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高。 荡 佬 捉 猪 哄 蕉 列 胳 屡 嘿 芒 脾 孪 糕 颓 住 峰 玛 懈 回 秽 俩 扶 遇 蓑 梆 婉 汁 善 毕 锤 瞅 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 7 7 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 图图3-4-6 3-4-6 角焊缝的应力角焊缝的应力 （a a）侧面

15、角焊缝；）侧面角焊缝；(b) (b) 正面角焊缝正面角焊缝 涂 测 比 撞 脆 碱 翘 颜 燃 膀 喇 嚎 峡 登 戈 楼 侵 抉 也 液 屿 挺 骗 疟 莆 宇 苟 沦 叉 凿 恢 拙 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 8 8 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 3.角焊缝的尺寸限制 (1) (1) 焊脚尺寸焊脚尺寸 最小焊脚尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊最小焊脚尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊 缝冷却速度过快而产生淬硬组织，

16、易使焊缝附近主体金属产缝冷却速度过快而产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产 生裂纹。这种现象在低合金高强度钢中尤为严重。据此并参生裂纹。这种现象在低合金高强度钢中尤为严重。据此并参 考国内外资料，规定考国内外资料，规定 式中，式中，t t为较厚板件的厚度，单位为较厚板件的厚度，单位mmmm，计算时小数点以后均进，计算时小数点以后均进 为为1mm1mm；考虑到低氢型焊条施焊的焊缝焊渣层厚，保温条件；考虑到低氢型焊条施焊的焊缝焊渣层厚，保温条件 较好，较好，t t可采用较薄焊件的厚度。埋弧焊的热量较集中，因而可采用较薄焊件的厚度。埋弧焊的热量较集中，因而 熔深较大，故最小焊脚尺寸可较上式的规定减小

17、熔深较大，故最小焊脚尺寸可较上式的规定减小1mm1mm；而；而T T形形 连接的单面角焊缝可靠性较差，应增加连接的单面角焊缝可靠性较差，应增加1mm1mm；当焊件厚度；当焊件厚度 4mm4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同，即时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同，即hf4mmhf4mm。 腹 耿 待 倘 伶 字 看 屋 消 义 虞 下 磋 犀 寒 谆 星 医 杂 仓 咸 啃 柜 否 坠 湛 谈 琳 麦 月 坟 痘 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 9 9 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4

18、 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 最大焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过大，否则易使母材最大焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过大，否则易使母材 形成形成“ “过烧过烧” ”现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残 余应力。所以规定余应力。所以规定h h f f 1.2t1.2tmin min, t , tmin min为较薄焊件的厚度（图 为较薄焊件的厚度（图3-4-73-4-7（ a a）。对板件厚度为）。对板件厚度为t t的边缘角焊缝（图的边缘角焊缝（图3-4-73-4-7（b b），若焊），若焊 脚尺寸脚尺寸h h f f =t=t，在施焊时

19、容易产生咬边现象，不易焊满全厚度。，在施焊时容易产生咬边现象，不易焊满全厚度。 因此规定，当因此规定，当t6mmt6mm时，取时，取h h f f t-(1t-(12)mm2)mm；当；当t6mmt6mm，由于，由于 一般用小直径焊缝施焊，技术较易掌握，可采用与焊件等厚一般用小直径焊缝施焊，技术较易掌握，可采用与焊件等厚 的角焊缝，即的角焊缝，即h h f f t t。如果另一焊件厚度。如果另一焊件厚度ttt12mmt12mm时时) )或或b190mm (b190mm ( 当当t12mmt12mm时时) )。如果。如果b b不能满足此规定，应加正面角焊缝或者加不能满足此规定，应加正面角焊缝或者

20、加 槽焊槽焊( (下图下图 (c) (c)或者圆孔焊或者圆孔焊( (下图下图(d)(d)。 闪 径 氰 魄 值 腰 震 奎 喊 疙 珍 狈 穿 婶 央 缮 迭 钨 司 虹 啡 轴 斥 拱 先 怕 醛 砌 棘 葱 脆 撇 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 1515 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 角焊缝的围焊和绕角焊 （a a）两边侧焊；）两边侧焊；(b) (b) 三边围焊三边围焊 ；(c) L(c) L形围焊；形围焊；(d) (d) 绕角焊绕角焊 在

21、非围焊的情况下，角焊缝的端部正好在构件连接的转角在非围焊的情况下，角焊缝的端部正好在构件连接的转角 处，如此处做长度为处，如此处做长度为2hf2hf的绕角焊（上图（的绕角焊（上图（d d），可以避免），可以避免 起落弧缺陷引起转角处过大的应力集中。起落弧缺陷引起转角处过大的应力集中。 瞧 漾 畴 畸 蕴 妊 瘟 度 淹 瓷 辜 笑 榴 恢 疯 裳 议 脆 壹 除 地 廉 陇 迭 帚 兽 骗 占 情 哦 匿 萎 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 1616 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角

22、焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 二、直角角焊缝强度计算的基本公式 如前所述，角焊缝的受力状态是很复杂的。图如前所述，角焊缝的受力状态是很复杂的。图3-4-133-4-13所示为所示为 直角角焊缝的截面，直角角焊缝的截面， 0.7h 0.7h f f 为直角角焊缝的有效厚度为直角角焊缝的有效厚度h h e e （喉部（喉部 尺寸）。试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部及其附尺寸）。试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部及其附 近，通常认为直角角焊缝是以近，通常认为直角角焊缝是以4545 方向的最小截面方向的最小截面( (即有效厚即有效厚 度与焊缝计算长度的乘积度与焊缝计算长度的乘积) )作

23、为有效截面或称计算截面。作为有效截面或称计算截面。 图图3-4-13 3-4-13 直角角焊缝截面直角角焊缝截面 图图3-4-14 3-4-14 角焊缝有效截面上的应力角焊缝有效截面上的应力 血 数 雇 旁 楷 贿 燕 桥 探 窍 除 咒 秧 唱 勿 律 薪 悸 刊 拖 东 荷 押 流 翻 糯 椿 瘪 爹 渡 渴 显 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 1717 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 任何受力情况的角焊缝，均可求得作用于有效截面上的三种应任何

24、受力情况的角焊缝，均可求得作用于有效截面上的三种应 力（图力（图3-4-143-4-14）：垂直于有效截面的正应力）：垂直于有效截面的正应力 、垂直于焊缝长 、垂直于焊缝长 度方向的剪应力度方向的剪应力 、以及沿焊缝长度方向的剪应力 、以及沿焊缝长度方向的剪应力 。即使如 。即使如 此，精确计算仍比较困难，一般是根据试验结果，找出比较合此，精确计算仍比较困难，一般是根据试验结果，找出比较合 理而又简单的设计方法和相应的公式供设计时应用：无论侧焊理而又简单的设计方法和相应的公式供设计时应用：无论侧焊 缝还是端焊缝，都假定破坏发生在有效截面上，按应力均布并缝还是端焊缝，都假定破坏发生在有效截面上，

25、按应力均布并 认为都是剪坏，根据试验取最低平均破坏应力来确定其设计强认为都是剪坏，根据试验取最低平均破坏应力来确定其设计强 度，这基本上也是国际标准化组织推荐的方法。度，这基本上也是国际标准化组织推荐的方法。 应注意的是计算有效厚度应注意的是计算有效厚度hehe时，不考虑熔深和凸度。现行规时，不考虑熔深和凸度。现行规 范未区分焊件方法的影响，对自动焊来说偏保守。对于凸度范未区分焊件方法的影响，对自动焊来说偏保守。对于凸度 ，其尺寸大小无法保证，另外，还有凹形的，难于统一考虑，其尺寸大小无法保证，另外，还有凹形的，难于统一考虑 ，因此均忽略不计。，因此均忽略不计。 蜀 延 径 霸 篇 烬 桃 艺

26、 颈 攒 脊 加 禾 干 敖 淬 笺 晓 瘤 迄 谍 散 咋 帝 藏 泊 寞 古 平 货 白 藕 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 1818 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 角焊缝的基本计算公式 式中，式中， f f 按焊缝有效截面（按焊缝有效截面（h h e e l l w w ）计算，垂直于焊缝长度方）计算，垂直于焊缝长度方 向的应力；向的应力； f f 按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力； l

27、 l w w 角焊缝的计算厚度，对每条焊缝取实际长度减去；当然应角焊缝的计算厚度，对每条焊缝取实际长度减去；当然应 满足构造要求；满足构造要求； f f 正面角焊缝的强度增大系数：对承受静力荷载和间接承受正面角焊缝的强度增大系数：对承受静力荷载和间接承受 动力荷载的结构，动力荷载的结构， f f 1.221.22，对直接承受动力荷载的结构，对直接承受动力荷载的结构， f f 1.01.0。 棕 盛 腕 堤 赛 睦 杉 浅 截 救 滚 钒 门 连 蛇 栽 撩 笨 楷 硬 仑 窃 属 喂 台 粕 脯 哀 料 怕 痢 漾 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和

28、 计 算 1919 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 三、角焊缝连接的计算 1. 1.轴心力作用下角焊缝的计算轴心力作用下角焊缝的计算 (1) (1) 钢板连接钢板连接 1) 1) 轴心力与焊缝相垂直轴心力与焊缝相垂直- -正面角焊缝正面角焊缝 2) 2) 轴心力与焊缝相平行轴心力与焊缝相平行- -侧面角焊缝侧面角焊缝 3) 3) 轴心力与焊缝成一夹角轴心力与焊缝成一夹角- -斜角焊缝斜角焊缝 产 庸 汉 写 瘫 洲 捷 呢 缺 涝 澄 娇 禁 郁 且 退 污 免 孜 笆 郝 亭 睹 挽 佐 秃 羌 抑

29、茸 约 况 杀 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2020 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 令令 则斜焊缝的计算式为：则斜焊缝的计算式为： 填 禹 孜 熄 孙 债 杀 思 段 妥 床 产 愧 窝 本 恰 力 史 嗣 捣 舆 充 风 枢 刊 龄 送 蒲 矽 傈 突 蹦 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2121 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角

30、焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 (2) 承受轴心力的角钢角焊缝计算 当角钢用角焊缝连接时，虽然轴心力通过截面形心，由于当角钢用角焊缝连接时，虽然轴心力通过截面形心，由于 截面形心到角钢肢背和肢尖的距离不等，肢背焊缝和肢尖截面形心到角钢肢背和肢尖的距离不等，肢背焊缝和肢尖 焊缝的受力是不相等的：焊缝的受力是不相等的： 肢背处受力大而肢尖处受力小，肢背处受力大而肢尖处受力小， 可用内力分配系数量化。可用内力分配系数量化。 列 鱼 淀 全 饵 虹 渭 洱 辅 暂 贤 姨 硒 橙 倾 猜 驼 绒 盲 时 节 篡 矮 锌 励 辰 褒 菌 缮 盏 筒 乃 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r

31、 A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2222 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 图图3-4-17 3-4-17 角钢角焊缝受力分配角钢角焊缝受力分配 （a a）两边侧焊；）两边侧焊；(b) (b) 三边围焊三边围焊 ；(c) L(c) L形围焊形围焊 在钢桁架中，弦杆、腹杆承受中心拉力或压力，这些杆件在钢桁架中，弦杆、腹杆承受中心拉力或压力，这些杆件 常常采用角钢组成。在节点处角钢腹杆与节点板的连接焊常常采用角钢组成。在节点处角钢腹杆与节点板的连接焊 缝一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也

32、允缝一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也允 许采用许采用L L形围焊形围焊( (图图3-4-17)3-4-17)。腹杆受轴心力作用，为了避免。腹杆受轴心力作用，为了避免 焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件 的轴线重合。的轴线重合。 增 俺 诵 谋 龄 急 糠 赁 寸 斑 社 芥 愤 哎 瓷 炉 齿 太 弛 甚 刘 蛹 食 破 坠 袋 佛 斜 苹 阿 乃 楚 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2323 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$

33、3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 1) 两边仅用两条侧面角焊缝连接时 设设N N 1 1 、N N 2 2 分别为角钢肢背焊缝和肢尖焊缝承担的内力，由分别为角钢肢背焊缝和肢尖焊缝承担的内力，由 平衡条件得：平衡条件得： 式中，式中，k1k1、k2k2为焊缝内力分配系数为焊缝内力分配系数 2) 2) 三面三面 围焊时围焊时 先确定正面角焊缝所分担的轴心力：先确定正面角焊缝所分担的轴心力： 函 冲 帕 菩 椽 规 姚 猖 迟 差 酵 指 延 彭 熔 傈 畜 把 答 逸 藤 舀 权 夹 涪 挣 扛 孰 凤 浴 乡 游 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊

34、 缝 的 构 造 和 计 算 2424 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 再通过平衡关系可解得：再通过平衡关系可解得： 3) L3) L形围焊形围焊 令令N N 2 2 =0=0，由上式得：，由上式得： 坦 轧 痹 痈 蜕 村 若 涉 工 荣 绦 侵 傅 交 振 邀 棠 苛 毒 罗 掂 耳 爹 芳 矾 舞 导 铣 柿 项 纲 俭 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2525 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3

35、.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 根据上述方法求得角钢各条连接焊缝所承受的内力根据上述方法求得角钢各条连接焊缝所承受的内力N N 1 1 、N N 2 2 和和N N 3 3 后，便可按角焊缝的计算公式设计各焊缝的长度后，便可按角焊缝的计算公式设计各焊缝的长度l l w w 、 焊脚尺寸焊脚尺寸h h f f ，也可验算已有焊缝的强度。，也可验算已有焊缝的强度。 考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计 算长度加算长度加2h2h f f ；但对于三面围焊，由于在杆件端部转角处；但对于三面围焊，由于在杆件端部转角处 必须连续施焊，

36、每条侧面角焊缝只有一端可能起灭弧，放必须连续施焊，每条侧面角焊缝只有一端可能起灭弧，放 焊缝实际长度为计算长度加焊缝实际长度为计算长度加h h f f ；对于采用绕角焊的侧面角；对于采用绕角焊的侧面角 焊缝实际长度等于计算长度加焊缝实际长度等于计算长度加 h h f f ( (绕角焊缝长度绕角焊缝长度2h2h f f 不进入不进入 计算计算) )。 黔 岸 募 器 弃 拢 据 篮 饱 酬 敞 亚 遣 祟 跑 劣 竞 尽 扎 硝 邱 烦 谚 眩 匝 席 难 涎 假 衫 如 岿 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2626 钢结构钢结构/ / 第

37、第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 2.弯矩、剪力和轴心力共同作用下的角焊缝计算 (1)(1)承受偏心斜向力的角焊缝连接计算承受偏心斜向力的角焊缝连接计算 图中图中A A点应力最大，为控制设计点点应力最大，为控制设计点 此处垂直于焊缝长度方向的应力由两部分组成：此处垂直于焊缝长度方向的应力由两部分组成： 明 扫 磺 鲸 徊 付 榆 秋 睫 寓 鸭 瘪 灭 司 际 伙 赂 琐 撮 托 躲 泳 颊 揉 膘 柞 涯 炒 屿 鞘 踏 物 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2727 钢

38、结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 (2) 工字形截面梁（或牛腿）角焊缝连接计算 下图所示为工字形截面梁（或牛腿）与柱采用角焊缝的连接下图所示为工字形截面梁（或牛腿）与柱采用角焊缝的连接 ，通常承受弯矩，通常承受弯矩MM和剪力和剪力V V的联合作用。由于翼缘的竖向刚度的联合作用。由于翼缘的竖向刚度 较差，在剪力作用下，如果没有腹板焊缝存在，翼缘将发生较差，在剪力作用下，如果没有腹板焊缝存在，翼缘将发生 明显挠曲。这就说明，翼缘板的抗剪能力极差。由于翼缘板明显挠曲。这就说明，翼缘板的抗剪能力极差。由于翼缘板 的

39、竖向刚度不足，一般假定剪力仅由竖直腹板焊缝承受，而的竖向刚度不足，一般假定剪力仅由竖直腹板焊缝承受，而 弯矩则由全部焊缝承受。弯矩则由全部焊缝承受。 为了焊缝分布较合理，宜在每个翼缘的上下两侧均匀布置角为了焊缝分布较合理，宜在每个翼缘的上下两侧均匀布置角 焊缝，由于翼缘焊缝只承受垂直于焊缝长度方向的弯曲应力焊缝，由于翼缘焊缝只承受垂直于焊缝长度方向的弯曲应力 ，此弯曲应力沿梁高度呈三角形分布，最大应力发生在翼缘，此弯曲应力沿梁高度呈三角形分布，最大应力发生在翼缘 焊缝的最外纤维处，为了保证此焊缝的正常工作，应使翼缘焊缝的最外纤维处，为了保证此焊缝的正常工作，应使翼缘 焊缝最外纤维处的应力满足角

40、焊缝的强度条件。焊缝最外纤维处的应力满足角焊缝的强度条件。 棍 素 奶 汝 拘 趟 蠢 无 惊 呆 音 键 铆 骆 织 馁 茹 霉 钵 而 呸 境 潍 朗 疯 容 动 穆 蠕 撑 最 殉 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 2828 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 砖 哑 研 冉 詹 降 奴 改 踏 瞥 乞 峦 番 衫 骤 锗 邪 粪 虎 青 督 他 谢 研 匿 竖 架 森 陕 稿 液 讲 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝

41、 的 构 造 和 计 算 2929 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 (3) T(3) T形截面牛腿角焊缝连接计算形截面牛腿角焊缝连接计算 计算时通常假设腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部计算时通常假设腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部 焊缝承受。显然控制设计点为竖直焊缝的下端点焊缝承受。显然控制设计点为竖直焊缝的下端点A A。 惯 烂 杂 斥 留 备 段 述 划 懈 除 静 魔 摈 序 恤 中 坍 犹 屈 赛 那 桥 织 思 零 俩 彻 坏 佯 陌 幼 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r

42、 A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3030 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 3.扭矩、剪力和轴心力共同作用下的角焊缝计算 用 屋 者 讨 耘 耶 冷 坯 福 谎 亮 专 段 熬 都 犀 榨 历 淆 吐 成 彼 您 斜 横 糕 胃 空 酷 锰 汕 扣 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3131 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 计算角焊缝在扭矩计算角焊缝在

43、扭矩T T作用下产生的应力时，是基于下列假定：作用下产生的应力时，是基于下列假定： 被连接件是绝对刚性的，它有绕焊缝形心被连接件是绝对刚性的，它有绕焊缝形心0 0旋转的趋势，而旋转的趋势，而 角焊缝本身是弹性；角焊缝本身是弹性；角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该 点与形心的连线，且应力大小与连线长度点与形心的连线，且应力大小与连线长度r r成正比。成正比。 式中式中 r r圆心至焊缝有效截面中线的圆心至焊缝有效截面中线的 距离；距离； Ip Ip焊缝有效截面的极惯性矩。焊缝有效截面的极惯性矩。 擎 仿 蛔 捶 击 立 加 拼 损 蔽 唱 锯 黍 偏 暮 锑 逼

44、 谊 问 俞 讫 李 忻 桂 垂 想 决 葡 鞠 松 阿 廷 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3232 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 受剪力和扭矩作用的角焊缝受剪力和扭矩作用的角焊缝 歌 昨 赎 路 致 元 擞 咏 射 锥 明 极 衙 拦 问 嗽 古 圈 究 犊 杏 小 咨 项 饶 屑 跋 幕 馏 簿 境 靡 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3333 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结

45、构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 计算时按弹性理论，确定焊缝有效截面的形心位置和计算扭计算时按弹性理论，确定焊缝有效截面的形心位置和计算扭 矩矩T T及轴心力及轴心力F F产生的应力时，都可不考虑焊缝方向（即不区产生的应力时，都可不考虑焊缝方向（即不区 分是正面角焊缝还是侧面角焊缝），只在最后验算式中引进分是正面角焊缝还是侧面角焊缝），只在最后验算式中引进 系数系数 f f 。 在扭矩在扭矩T T作用下，作用下，A A点点( (或或AA点点) )的应力为：的应力为： 将分解为垂直于焊缝长度方向的应力和沿焊缝长度方向的将分解为垂直于焊缝长度方向的

46、应力和沿焊缝长度方向的 剪应力：剪应力： 帛 贿 窝 憋 起 色 满 黔 打 敢 莲 馏 浪 堰 如 滤 带 缴 臣 坎 贺 敦 曼 狭 射 洼 樟 碟 倘 咕 拭 胳 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3434 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 另外，轴心力另外，轴心力F F产生的应力按均匀分布于全截面计算，在验算产生的应力按均匀分布于全截面计算，在验算 点处该应力垂直于焊缝长度方向点处该应力垂直于焊缝长度方向 F F ： 排 泌 涩 萌 沃 辅 寿

47、 诵 匡 史 懒 钮 妻 摄 难 翱 剁 苦 信 刽 椒 黎 淬 应 品 掩 搜 安 焉 饼 瞄 愿 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3535 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 应该指出的是上述计算方法中，假定轴心力产生的应力为平应该指出的是上述计算方法中，假定轴心力产生的应力为平 均分布。实际上，在上图轴心力作用下，水平焊缝为正面焊均分布。实际上，在上图轴心力作用下，水平焊缝为正面焊 缝，而竖直焊缝为侧面焊缝，两者单位长度分担的应力是不缝，而竖直焊

48、缝为侧面焊缝，两者单位长度分担的应力是不 同的，前者较大，后者较小。显然，轴心力产生的应力假设同的，前者较大，后者较小。显然，轴心力产生的应力假设 为平均分布，与前面基本公式推导中，考虑焊缝方向的思路为平均分布，与前面基本公式推导中，考虑焊缝方向的思路 不符。同样，在确定形心位置以及计算扭矩下所产生的应力不符。同样，在确定形心位置以及计算扭矩下所产生的应力 时，也设有考虑焊缝方向，而只在最后验算式中引进了系数时，也设有考虑焊缝方向，而只在最后验算式中引进了系数 f f ，上面计算方法有一定的近似性。，上面计算方法有一定的近似性。 四 丫 皂 战 胚 龙 淳 灯 曝 赡 膳 盆 依 认 候 众

49、布 稼 任 造 料 吐 仓 翻 梧 烷 偏 蛹 雪 霖 甘 册 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 r A 角 焊 缝 的 构 造 和 计 算 3636 钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 【例【例3-4-13-4-1】承受轴心拉力的板件，采用上、下两块拼接板并采】承受轴心拉力的板件，采用上、下两块拼接板并采 取角焊缝三边围焊连接。已知板件宽度取角焊缝三边围焊连接。已知板件宽度b1=400mmb1=400mm，厚度，厚度 t1=18mm(t1=18mm(图图3-3-26)3-3-26)；承受轴心拉力；承受轴心拉力N=1425kNN=1425kN；两块拼接板的宽；两块拼接板的宽 度度b2=340mmb2=340mm，厚度，厚度t2=12mmt2=12mm；钢材为；钢材为Q235Q235。采用手工焊接，焊。采用手工焊接，焊 条为条为E43E43。试确定盖板尺寸。试确定