钢结构的连接焊接01学习教案.pptx

钢结构的连接钢结构的连接(linji)焊接焊接01第一页，共121页。一、焊缝一、焊缝(hn (hn fn)fn)连接连接 3.1 钢结构的连接(linji)方法 对接焊缝连接对接焊缝连接(butt welding)【优点】不削弱【优点】不削弱(xuru)截面，方便施工，连接刚度大；截面，方便施工，连接刚度大；【缺点缺点】材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。 角焊缝连接角焊缝连接(fillet welding) 第1页/共120页第二页，共121页。 【优点】连接刚度【优点】连接刚度(n d)(n d)大，传力大，传力可靠；可靠； 二、铆钉二、铆钉(modng)连接连接【缺点【缺点(qudin)(qudin)】对施工技术要求很】对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差，高，劳动强度大，施工条件差， 施工施工速度慢。速度慢。第2页/共120页第三页，共121页。三、螺栓三、螺栓(lushun)连连接接 分为：分为： 普通普通(ptng)(ptng)螺螺栓连接栓连接 高强度螺栓连接高强度螺栓连接N第3页/共120页第四页，共121页。一、钢结构常用焊接一、钢结构常用焊接(hnji)方方法法1.1.手工手工(shugng)(shugng)电弧焊电弧焊原理：利用电弧产生热量原理：利用电弧产生热量(rling)(rling)熔化焊条和母材熔化焊条和母材形成焊缝。形成焊缝。 3.2 焊接方法和焊接连接形式 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧第4页/共120页第五页，共121页。A A、焊条的选择、焊条的选择(xunz)(xunz)： 焊条应与焊件钢焊条应与焊件钢材相适应。材相适应。Q390、Q420钢选择钢选择(xunz)E55型焊条型焊条(E5500-5518)Q345钢选择钢选择(xunz)E50型焊条型焊条(E5000-5048)Q235钢选择钢选择E43型焊条（型焊条（E4300-E4328) )记记住住啦啦第5页/共120页第六页，共121页。B B、焊条的表示、焊条的表示(biosh)(biosh)方法：方法：E焊条焊条(hntio)(Electrode)第第1 1、2 2位数字为熔融位数字为熔融(rngrng)(rngrng)金属的最小抗拉强度（金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)kgf/mm2)第第3 3、4 4适用焊接位置、电流及药皮的类型。适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。【缺点缺点】质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。低。 【优点优点】方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；C、优、缺点、优、缺点第6页/共120页第七页，共121页。2.2.埋弧焊（自动埋弧焊（自动(zdng)(zdng)或半或半自动自动(zdng)(zdng)）、焊丝转盘焊丝转盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊第7页/共120页第八页，共121页。半半自自动动埋埋弧弧焊焊 全全自自动动埋埋弧弧焊焊 第8页/共120页第九页，共121页。A A、焊丝、焊丝(hn s)(hn s)的选择应与焊件等强度。的选择应与焊件等强度。 B B、优、缺点：、优、缺点：【优点】自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊【优点】自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。接质量好。【缺点】设备投资大，施工位置受限等。【缺点】设备投资大，施工位置受限等。 机机器器第9页/共120页第十页，共121页。3.3.气体气体(qt)(qt)保护保护焊焊优、缺点：优、缺点：【优点】焊接速度【优点】焊接速度(sd)(sd)快，快， 焊接质量好。焊接质量好。【缺点】施工条件受限制等。【缺点】施工条件受限制等。第10页/共120页第十一页，共121页。钢结构设计钢结构设计(shj)(shj)原理原理 Design Principles of Steel Structure Design Principles of Steel Structure* * 构造简单构造简单(jindn)(jindn)，任何形式的构件都可直接相，任何形式的构件都可直接相连；连；* * 用料经济，不削弱截面；用料经济，不削弱截面；* * 制作加工方便，可实现自动化操作；制作加工方便，可实现自动化操作；* * 连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。 焊接焊接(hnji)的的缺点缺点* * 焊缝附近有热影响区，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变焊缝附近有热影响区，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；脆；* * 焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、降低压杆稳定的临界荷焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、降低压杆稳定的临界荷载，残余变形使结构形状、尺寸发生变化；载，残余变形使结构形状、尺寸发生变化； * * 焊接裂缝一经发生，便容易扩展到整体；焊接裂缝一经发生，便容易扩展到整体；* * 低温冷脆问题较为突出。低温冷脆问题较为突出。焊接的优点焊接的优点小小结结第11页/共120页第十二页，共121页。1.1.焊接焊接(hnji)(hnji)连连接形式接形式搭接搭接(d ji)角部连接角部连接对接对接T型连接型连接第12页/共120页第十三页，共121页。钢结构设计钢结构设计(shj)(shj)原理原理 Design Principles of Steel Structure Design Principles of Steel Structure对接焊缝按受力与焊缝方向对接焊缝按受力与焊缝方向(fngxing)(fngxing)分：分： 正对接焊缝正对接焊缝(a)(a)：作用力方向：作用力方向(fngxing)(fngxing)与与 焊缝方向焊缝方向(fngxing)(fngxing)正交。正交。 斜对接焊缝斜对接焊缝(b)(b)：作用力方向：作用力方向(fngxing)(fngxing)与与 焊缝方向焊缝方向(fngxing)(fngxing)斜交。斜交。 角焊缝按受力与焊缝方向分：角焊缝按受力与焊缝方向分： 正面正面(zhngmin)(zhngmin)角焊缝：作用力方向与角焊缝：作用力方向与 焊缝长度方向垂直。焊缝长度方向垂直。 侧面角焊缝：作用力方向与侧面角焊缝：作用力方向与 焊缝长度方向平行。焊缝长度方向平行。 斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。 对接焊缝对接焊缝 角焊缝角焊缝 2.2.焊缝形式焊缝形式第13页/共120页第十四页，共121页。（1）对接）对接(du ji)焊缝焊缝正对接焊缝正对接焊缝（2）角焊缝）角焊缝(hn fn)T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝第14页/共120页第十五页，共121页。3. 3. 焊缝焊缝(hn (hn fn)fn)位置位置（不是（不是(b shi)“竖焊竖焊”）（不是（不是(b shi)“俯焊俯焊”）第15页/共120页第十六页，共121页。1.1.焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)缺陷缺陷(weld (weld defect)defect) 焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部材表面或内部(nib)(nib)的缺陷。的缺陷。 常见的缺陷有裂纹常见的缺陷有裂纹(crack)(crack)、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔(porosity)(porosity)、夹渣、夹渣(slag inclusion)(slag inclusion)、咬边、咬边(undercut)(undercut)、未熔、未熔合、未焊透合、未焊透(lack of penetration)(lack of penetration)等；以及焊缝尺寸不符合等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。要求、焊缝成形不良等。 第16页/共120页第十七页，共121页。第17页/共120页第十八页，共121页。2.2.焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)质量检查质量检查外观检查外观检查(visual inspection)：检查外观缺陷和几何尺寸：检查外观缺陷和几何尺寸(ch cun)；内部无损检验内部无损检验(non-destruction test) ：检验内部缺陷。：检验内部缺陷。注注: :内部检验主要采用超声波内部检验主要采用超声波(ultrasonic (ultrasonic inspection) inspection) ，有时还用磁粉检验，有时还用磁粉检验(magnetic (magnetic particle )particle )荧光检验等辅助检验方法。还可以荧光检验等辅助检验方法。还可以(ky)(ky)采用采用X X射线射线(X-radiography)(X-radiography)或或射线透照或拍片。射线透照或拍片。第18页/共120页第十九页，共121页。钢结构工程施工质量验收钢结构工程施工质量验收(ynshu)规范规范规定：规定： 焊缝按其检验方法焊缝按其检验方法(fngf)(fngf)和质量要求分为一级、二和质量要求分为一级、二级和三级。级和三级。 三级焊缝三级焊缝(hn fn)只要求对全部焊缝只要求对全部焊缝(hn fn)作外观检查且符合作外观检查且符合三级质量标准；三级质量标准； 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。的超声波检验并符合相应级别的质量标准。第19页/共120页第二十页，共121页。 钢结构设计规范（GB50017-2003）中，对焊缝质量(zhling)等级的选用有如下规定： (1) (1) 需要进行疲劳计算需要进行疲劳计算(j sun)(j sun)的构件中，垂直于作的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。为二级。 3.3.焊缝质量焊缝质量(zhling)(zhling)等级及等级及选用选用(2) (2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。 第20页/共120页第二十一页，共121页。 （）重级工作制和起重量 的中级(zhngj)工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。 （）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷（）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制吊车吊车(dioch)(dioch)梁的角焊缝的外观质量应符合二级。梁的角焊缝的外观质量应符合二级。第21页/共120页第二十二页，共121页。第22页/共120页第二十三页，共121页。4.4.焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)代号代号(welding symbol) (welding symbol) 第23页/共120页第二十四页，共121页。hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊缝、角焊缝(hn (hn fn)fn)的形式的形式: :3.3 角焊缝角焊缝(hn fn)的构的构造与计算造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝直角角焊缝、斜角角焊缝（1）直角角焊缝hehfhf凹面式凹面式第24页/共120页第二十五页，共121页。按he=0.7hf斜角角焊缝按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2 2）斜角）斜角(xi jio)(xi jio)角焊缝角焊缝 对于对于135o135o或或60o6mmt6mm时，时，hf,maxt-(12)mm；hf ft t1 1t第33页/共120页第三十四页，共121页。2 2、最小焊脚尺寸、最小焊脚尺寸(ch (ch cun)hf,mincun)hf,min)(5 . 12min,计算数值只进不舍！thf 式中式中: t2-: t2-较厚焊件厚度较厚焊件厚度(hud)(hud) 另另: :对于埋弧自动焊对于埋弧自动焊hf,minhf,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,minhf,min应加上应加上1mm;1mm; 当当t24mmt24mm时时, hf,min=t2, hf,min=t2第34页/共120页第三十五页，共121页。3.3.侧面侧面(cmin)(cmin)角焊缝的最大计算角焊缝的最大计算长度长度fwhl60 注：注： 1 1、当实际长度大于以上值时，计算、当实际长度大于以上值时，计算(j sun)(j sun)时不与考时不与考虑；虑； 2 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。第35页/共120页第三十六页，共121页。4.4.侧面侧面(cmin)(cmin)角焊缝的最小计算长角焊缝的最小计算长度度mmhlfw408且且不不得得小小于于 第36页/共120页第三十七页，共121页。5. 5. 搭接连接的构造搭接连接的构造(guzo)(guzo)要求要求blw B B、为了避免焊缝横向收缩、为了避免焊缝横向收缩(shu (shu su)su)时引起板件的拱曲太大，规范时引起板件的拱曲太大，规范规定：规定：）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 t1t2bwl第37页/共120页第三十八页，共121页。C. C. 当角焊缝的端部位当角焊缝的端部位(bwi)(bwi)于构件转角处时，应作于构件转角处时，应作2hf2hf的绕角焊，且转角处必须连续施焊。的绕角焊，且转角处必须连续施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2第38页/共120页第三十九页，共121页。hfhehh1h2dehelw wh-h-焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)厚度、厚度、h1h1熔深熔深h2h2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根第39页/共120页第四十页，共121页。 焊脚尺寸焊脚尺寸(ch cun) (leg size) ：hfd c b adcbahe ehfhf试验表明，直角试验表明，直角(zhjio)(zhjio)角焊缝的破角焊缝的破坏常沿有效厚度方向发生。坏常沿有效厚度方向发生。 有效有效(yuxio)厚度厚度(throat thickness)： he （0.7hf） 焊缝厚度焊缝厚度：有效厚度有效厚度+熔深熔深+凸度凸度 有效截面有效截面：有效厚度有效厚度计算长度计算长度(effective length)计算时假定有效截面上应力均匀分布。计算时假定有效截面上应力均匀分布。【小结：几个重要概念小结：几个重要概念】焊缝破坏面焊缝破坏面第40页/共120页第四十一页，共121页。【几个【几个(j )(j )重要概念】重要概念】在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力： 正应力，与焊缝长度方向（面外垂直正应力，与焊缝长度方向（面外垂直(chuzh)(chuzh)） 剪应力，与焊缝长度方向（面内平行）剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） 剪应力，与焊缝长度方向（面内垂剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直直(chuzh)(chuzh)） 第41页/共120页第四十二页，共121页。2 2、实际上计算截面的各应力分量的计算比较繁难，、实际上计算截面的各应力分量的计算比较繁难， 为了简为了简化计算，规范假定：焊缝在有效截面处破坏化计算，规范假定：焊缝在有效截面处破坏(phui)(phui)，且各，且各应力分量满足以下折算应力公式应力分量满足以下折算应力公式: :) 13()(3222wuf3 3、由于我国规范给定的角焊、由于我国规范给定的角焊缝强度设计缝强度设计(shj)(shj)值，是根据抗剪值，是根据抗剪条条件确定的故上式又可表达为：件确定的故上式又可表达为：式中：式中：wuf- - 焊缝金属的抗拉强度焊缝金属的抗拉强度) 23 (3)( 3222wfwuffhelw wwuf第42页/共120页第四十三页，共121页。4 4、直角角焊缝的强度、直角角焊缝的强度(qingd)(qingd)实用计算实用计算公式：公式：NNyNxf= fh he el lw w45O45Oh hf f 承受互相垂直的承受互相垂直的NyNy、NxNx两个轴心两个轴心(zhu xn)(zhu xn)力作用力作用的直角角焊缝，的直角角焊缝，NyNy垂直于焊缝长度方向产生平均应力垂直于焊缝长度方向产生平均应力f f，其在有效截面上引起的应力值为：，其在有效截面上引起的应力值为：第43页/共120页第四十四页，共121页。)43( wexflhN )33( weyflhN f f 对于有效截面既不是对于有效截面既不是(b shi)(b shi)正应力也不是正应力也不是(b (b shi)shi)剪应力，但可分解为剪应力，但可分解为 和和 。2f f第44页/共120页第四十五页，共121页。wfffff3232222 将将3 33 3、3 34 4式，代入式，代入3 32 2式得：式得：得 1.22整理上式，并令 23f )53(22wfffff（规范给定的角焊缝强度计算通用公式）（规范给定的角焊缝强度计算通用公式）ff正面正面(zhngmin)(zhngmin)角焊缝强度增大系数；角焊缝强度增大系数； 静载时取静载时取1.221.22，动载时取，动载时取1.01.0。记住记住(j zh)啦啦第45页/共120页第四十六页，共121页。)63( wffewffhlN 对于对于(duy)(duy)正面角焊缝，正面角焊缝，f=0f=0，由，由3535式得：式得：对于侧面对于侧面(cmin)(cmin)角焊缝，角焊缝，f=0f=0，由，由3535式得：式得：)73( wfewffhlN 以上各式中：以上各式中： he=0.7hf he=0.7hf； lw lw角焊缝计算长度，考虑角焊缝计算长度，考虑(kol)(kol)起灭弧缺陷时，每条焊缝取其起灭弧缺陷时，每条焊缝取其 实际长度减去实际长度减去2hf2hf。第46页/共120页第四十七页，共121页。1.1.轴心力（拉力轴心力（拉力(ll)(ll)、压力和剪力）作用时角焊缝的、压力和剪力）作用时角焊缝的计算计算 当焊件受轴心力，且轴心力通过当焊件受轴心力，且轴心力通过(tnggu)(tnggu)连接焊缝群的连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。(1(1）用盖板的对接）用盖板的对接(du ji)(du ji)连接连接wffe wNfh lA A、仅采用侧面角焊缝连接、仅采用侧面角焊缝连接NNl lw wS Slw连接一侧的侧面角焊缝连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和计算长度的总和第47页/共120页第四十八页，共121页。wffweNfl hB B、采用、采用(ciyng)(ciyng)三面围焊连三面围焊连接接wffweNNfl hNNl lw wl lw w先计算正面先计算正面(zhngmin)(zhngmin)角焊缝承角焊缝承担的内力担的内力SlwSlw连接连接(linji(linji) )一侧的正一侧的正面角焊缝计算长度的总和面角焊缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度再计算侧面角焊缝的强度S Slw连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和第48页/共120页第四十九页，共121页。例例1：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400mm，厚，厚18mm ,受轴心力受轴心力N=1425kN（静荷载），钢材（静荷载），钢材Q235F，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43型。取型。取hf=8mm。两块。两块矩形矩形(jxng)盖板宽盖板宽340mm，厚，厚12mm。 NNNNa)第49页/共120页第五十页，共121页。 取左半焊件和其上焊缝为分离取左半焊件和其上焊缝为分离(fnl)体，依焊缝体，依焊缝性质，三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊缝，且具有性质，三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊缝，且具有对轴力作用线的对称性。对轴力作用线的对称性。 将轴心力将轴心力N分解到焊缝各部分：分解到焊缝各部分：N1、N2。 N1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。 N2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，cd=240-hf落弧：落弧：a, ab=240-hf， bc=340静荷载静荷载(hzi)：端焊缝有：端焊缝有1.22分分 析析第50页/共120页第五十一页，共121页。 解：解： 查规范确定查规范确定ffw从焊条从焊条E43、角焊缝、角焊缝、Q235钢，查出焊缝强度设计值，钢，查出焊缝强度设计值，得得 ffw=160N/ mm2 推演验算公式推演验算公式(gngsh)侧焊缝：侧焊缝： N1ffwhelw1端焊缝：端焊缝： N21.22ffwhelw2 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 算算第51页/共120页第五十二页，共121页。满足满足(mnz)强度要求。强度要求。2wf23N/mm160N/mm3 .1542)34022.1205205(87 .0101425f2)34022.1205205(87.0N第52页/共120页第五十三页，共121页。(2)T(2)T形角焊缝形角焊缝(hn fn)(hn fn)连接连接)83(cos ewfhlN )93(sin ewfhlN )53(22 wfffff N Nx xN Ny yN N2wl2wlN N代入式代入式3-53-5验算焊缝验算焊缝(hn fn)(hn fn)强度，强度，即即: :第53页/共120页第五十四页，共121页。(3)(3)角钢角钢(jiogng)(jiogng)角焊缝角焊缝连接连接A A、仅采用侧面角焊缝、仅采用侧面角焊缝(hn (hn fn)fn)连接连接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩由力及力矩(l j)(l j)平衡平衡得得: :故故: :)133()123(2211212121 NkeeeNNNkeeeNN肢尖焊缝内力分配系数肢尖焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2第54页/共120页第五十五页，共121页。)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于对于(duy)(duy)校核问校核问题题: :对于设计对于设计(shj)(shj)问题问题: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2第55页/共120页第五十六页，共121页。B B、采用、采用(ciyng)(ciyng)三面三面围焊围焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩由力及力矩(l j)(l j)平衡得平衡得: :)183(333 wffewfhlN )193(33 wffefbhN 余下余下(yxi)(yxi)的问题同情况的问题同情况AA，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2第56页/共120页第五十七页，共121页。)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核对于校核(xio h)(xio h)问题问题: :对于设计对于设计(shj)(shj)问题问题: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2第57页/共120页第五十八页，共121页。)233()223(23123 NNNNkNC C、采用、采用(ciyng)L(ciyng)L形围焊形围焊代入下式代入下式3-203-20，3-213-21得得: :02 N)243(333111 wwfffwfewlfNhfhNl Ne1e2bN1xxN3l lw1w1第58页/共120页第五十九页，共121页。角钢角焊缝角钢角焊缝(hn fn)(hn fn)的轴力分配系数的轴力分配系数k1k1、k2k2的取值见下表的取值见下表第59页/共120页第六十页，共121页。例例2：设计如图所示双不等边角钢：设计如图所示双不等边角钢(jiogng)和节和节点板间的连接角焊缝。受动力荷载点板间的连接角焊缝。受动力荷载N=575kN。钢。钢材材Q235，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43型。型。N=575 kN2 16010010解：只有解：只有(zhyu)侧焊缝侧焊缝分分 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：焊脚尺寸根据经验拟定；操作：焊脚尺寸根据经验拟定； 焊缝总长度应满足焊缝总长度应满足(mnz)强度要求。强度要求。特点：角钢肢背和肢尖焊缝长度（特点：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的的k1、k2倍。倍。第60页/共120页第六十一页，共121页。Nk1Nk2Nlw2lw1 1、确定焊缝强度设计值、确定焊缝强度设计值ffw 查规范得查规范得 ffw =160N/mm2 2、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(ch cun)hf 根据角钢板厚为根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，考虑到受动荷作用，拟定拟定hf =6mm，则有，则有he=0.7hf 。且同一节点上，所。且同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。有焊缝的有效厚度宜相同。 计计 算算第61页/共120页第六十二页，共121页。mmfhNlwfew42816067 .0210575233、 设计角钢肢背和肢尖焊缝长度设计角钢肢背和肢尖焊缝长度lw1、lw2 1）确定内力）确定内力(nil)分配系数分配系数k1、k2 本问题属于不等边角钢长边相连，得本问题属于不等边角钢长边相连，得 k1=0.65 k2=0.35 2）肢背、肢尖焊缝计算长度）肢背、肢尖焊缝计算长度 lw1 = 0.65428=278mm lw2 = 0.35428=150mm 3）肢背、肢尖焊缝设计长度）肢背、肢尖焊缝设计长度 lw1 =278+12=290mm lw2 =150+12=162mm加加2hf2hf是考虑是考虑(kol)(kol)起落起落弧。弧。2) 计算计算(j sun)焊缝总长焊缝总长第62页/共120页第六十三页，共121页。2 2、N N、M M、V V共同共同(gngtng)(gngtng)作作用下用下(1)(1)偏心轴力作用下角焊缝偏心轴力作用下角焊缝(hn fn)(hn fn)强度计强度计算算NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN , wfAffAff 2,2, h he eh he et t第63页/共120页第六十四页，共121页。(2) V(2) V、M M共同作用共同作用(zuyng)(zuyng)下焊缝强度计算下焊缝强度计算h1fAfAfBfBf fwffwfAfhIM 21对于对于(duy)A(duy)A点：点：式中：式中：IwIw全部焊缝有效截面全部焊缝有效截面(jimin)(jimin)对中和轴的对中和轴的惯性矩；惯性矩； h1 h1两翼缘焊缝最外侧间的距离。两翼缘焊缝最外侧间的距离。xxhh2BBAh1MeFVM假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩。假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩。第64页/共120页第六十五页，共121页。对于对于(duy)B(duy)B点：点： 2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 强度强度(qingd)(qingd)验算公式：验算公式：式中：式中：h2h2、lw,2lw,2腹板焊缝的计算长度；腹板焊缝的计算长度； he,2 he,2腹板焊缝截面有效腹板焊缝截面有效(yuxio)(yuxio)高度。高度。h1f1f1f2f2f fxxhh2BBAh1MVM第65页/共120页第六十六页，共121页。假定假定(jidng):A、被连接件绝对刚性，焊缝为、被连接件绝对刚性，焊缝为弹性，即：弹性，即：T作用下被连接作用下被连接件有绕焊缝形心旋转的趋势件有绕焊缝形心旋转的趋势；B、T作用下焊缝群上任意点的作用下焊缝群上任意点的应力方向垂直于该点与焊缝应力方向垂直于该点与焊缝形心的连线，且大小与形心的连线，且大小与r成正成正比；比；C、在、在V作用下，焊缝群上的应作用下，焊缝群上的应力均匀分布。力均匀分布。3. T、V共同共同(gngtng)作用下作用下Fe1e2x0l l1l l2xxyyAA0TVr故：该连接的设计控制点为故：该连接的设计控制点为A A点和点和A A点点. .第66页/共120页第六十七页，共121页。xxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e)253( yxPTAIIrTIrTT作用作用(zuyng)下下A点应力点应力:将其沿将其沿x x轴和轴和y y轴分解轴分解(fnji):(fnji):)273(cos)263(sin rrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAx e2x0l l1l l2xxyyAA0TVr第67页/共120页第六十八页，共121页。剪力剪力V V作用作用(zuyng)(zuyng)下下,A,A点应力点应力: : weVVAylhV A A点垂直于焊缝长度点垂直于焊缝长度(chngd)(chngd)方方向的应力为向的应力为: :TAyVAyf A A点平行于焊缝长度点平行于焊缝长度(chngd)(chngd)方方向的应力为向的应力为: :TAxf 强度验算公式：强度验算公式：wfffff 22 wfTAxfVAyTAyf 22 即：即：思考思考: :以上计算方法为近似计算，为什么以上计算方法为近似计算，为什么? ?（解答：（解答：4343页）页）V VxxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e第68页/共120页第六十九页，共121页。第69页/共120页第七十页，共121页。mm9 .6785219522/1951952eeehhhy2239 .67852)9 .672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105 . 25 FV23622N/mm7 .874102361) 5 .67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1 .64390105 . 21952eeeVfhhhV43mm102361eh第70页/共120页第七十一页，共121页。()wfffff22mm616064122. 17 .874122eehhmm6 . 87 . 067 . 0efhhmm10fhmm6165 . 15 . 1maxminthhffmm2 .19162 . 12 . 1minmaxthhff第71页/共120页第七十二页，共121页。例例4 ： 设计图中节点板和预埋钢板间的角焊缝。偏心力设计图中节点板和预埋钢板间的角焊缝。偏心力P=150kN（静荷载（静荷载(hzi)）。钢材）。钢材Q235F，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43型。型。 10010020P453VNM节点板节点板预埋钢板预埋钢板第72页/共120页第七十三页，共121页。分分 析析【目标】设计节点板和预埋钢板间的角焊缝（设【目标】设计节点板和预埋钢板间的角焊缝（设计焊脚尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它计焊脚尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造要求确定。）构造要求确定。）【操作】焊脚尺寸根据经验【操作】焊脚尺寸根据经验(jngyn)(jngyn)拟定；验算拟定；验算焊缝强度。焊缝强度。【特点】【特点】 荷载荷载P P不通过焊缝截面形心，使焊缝受不通过焊缝截面形心，使焊缝受轴力轴力N N、剪力、剪力V V、弯矩、弯矩M M。属于角焊缝受弯矩、剪力、。属于角焊缝受弯矩、剪力、轴心力共同作用的情形。轴心力共同作用的情形。第73页/共120页第七十四页，共121页。计计 算算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffwffw 查规范得查规范得 ffw=160N/mm2 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=3 N=3P/5=3150/5=90kN150/5=90kN V=4P/5=4 V=4P/5=4150/5=120kN150/5=120kN M=Ne=90 M=Ne=902=180kN-cm2=180kN-cm 拟定焊脚尺寸拟定焊脚尺寸hfhf 考虑到连接板件厚度考虑到连接板件厚度(hud)(hud)为为10mm10mm，受静，受静力荷力荷 载。取载。取hf =8mmhf =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，该点各项应力为：焊缝下端点最危险，该点各项应力为：第74页/共120页第七十五页，共121页。224/7.262)10200(87.0101806mmNWMwM23/3.422)10200(87.01090mmNANwN23/4.562)10200(87.010120mmNAVw2222/160/804 .5622. 13 .427 .26mmNfmmNwf 焊缝焊缝(hn fn)(hn fn)强度富裕量较大是因为节点板强度富裕量较大是因为节点板尺寸较大的缘故，而节点半尺寸常由其它构造要求尺寸较大的缘故，而节点半尺寸常由其它构造要求决定。决定。第75页/共120页第七十六页，共121页。例例5 5 ：设计梁与钢柱间的连接角焊缝（周遍围焊），：设计梁与钢柱间的连接角焊缝（周遍围焊），并验算角焊缝强度。钢材并验算角焊缝强度。钢材Q235FQ235F，手工焊，焊条，手工焊，焊条E43E43型。偏心型。偏心(pinxn)(pinxn)力力N=400kNN=400kN（间接动力荷载引（间接动力荷载引起），起），e=25cme=25cm。NVMa)b)c)fffff第76页/共120页第七十七页，共121页。分分 析析【目标】设计节点板和预埋钢板间的角焊缝【目标】设计节点板和预埋钢板间的角焊缝（设计焊脚尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度（设计焊脚尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造要求确定。）已由其它构造要求确定。）【操作【操作(cozu)(cozu)】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；是一个只有弯矩和剪力作用验算焊缝强度；是一个只有弯矩和剪力作用的问题，荷载情况简单。其中的问题，荷载情况简单。其中 = =M M。【特点】因周边围焊，焊缝截面较复杂，计【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）；算惯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）承剪应力由两条竖向焊缝（牛腿腹板焊缝）承受。受。第77页/共120页第七十八页，共121页。计计 算算 确定焊缝强度设计值确定焊缝强度设计值ffwffw 查规范得查规范得 ffw =160N/mm2 ffw =160N/mm2 作用作用(zuyng)(zuyng)在焊缝上的力素计算在焊缝上的力素计算 V=N=400 V