钢结构的焊缝连接学习教案.pptx

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1、钢结构的焊缝钢结构的焊缝(hn fn)连接连接第一页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.1 钢结构的连接(linji)方法 第1页/共53页第二页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.2 钢结构中所使用的焊接(hnji)方法简介第2页/共53页第三页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.2 钢结构中所使用的焊接(hnji)方法简介1、手工电弧焊第3页/共53页第四页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.2 钢结构中所使用的焊接(hnji)方法简介2、自动（或半自动）埋弧焊1、焊丝转盘；2、送丝电机；3、焊剂漏斗 4、电源；5、融化的焊剂

2、；6、焊缝金属 7、焊件；8、焊剂；9、移动方向第4页/共53页第五页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.2 钢结构中所使用的焊接方法(fngf)简介3、气体保护焊 气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。它直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。第5页/共53页第六页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构的特性和焊接连接(linji)简介一、焊缝连接的特性焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：构造简单，节点复杂也可直接(

3、zhji)相连；用料经济，不削弱截面；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。第6页/共53页第七页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构的特性(txng)和焊接连接简介一、焊缝连接的特性裂纹 焊瘤 烧穿 弧坑 气孔夹渣 咬边 未熔合 未焊透第7页/共53页第八页，共54页。l 正确(zhngqu)选材、正确(zhngqu)设计节点、施焊工艺严格、考核焊工。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介一、焊缝连接的特性第8页/共53页第九页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构的特性(txng)

4、和焊接连接简介一、焊缝连接的特性第9页/共53页第十页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构(jigu)的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别对接连接 用拼接盖板的对接连接 搭接连接T形连接 T形连接 角形连接 角形连接（角焊缝） （对接焊缝） （角焊缝） （角焊缝）第10页/共53页第十一页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接(hnji)结构的特性和焊接(hnji)连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别第11页/共53页第十二页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构的特性和焊接连接(linji)简介二、焊

5、接(hnji)接头的形式和焊缝的类别 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第12页/共53页第十三页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接(hnji)结构的特性和焊接(hnji)连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别第13页/共53页第十四页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构(jigu)的特性和焊接连接简介二、焊接(hnji)接头的形式和焊缝的类别第14页/共53页第十五页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接(hnji)结构的特性和焊接(hnji)连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别

6、 图4.14 （a）塞焊缝（b）槽焊缝 （c）点焊缝第15页/共53页第十六页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.3 焊接结构(jigu)的特性和焊接连接简介三、焊接(hnji)（施焊）位置平焊 横焊仰焊立焊第16页/共53页第十七页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.4 焊缝(hn fn)代号l 作用 表明焊缝型式、尺寸(ch cun)和辅助要求。l 表示方法由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。指引线画法第17页/共53页第十八页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.4 焊缝(hn fn)代号l 焊缝(hn fn)基本符号与基准线的相对位置焊

7、缝在箭头侧双面对称布置的角焊缝焊缝在非箭头侧双面对称U形对接焊缝第18页/共53页第十九页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.4 焊缝(hn fn)代号l 焊缝符号中的辅助(fzh)符号与补充符号第19页/共53页第二十页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.4 焊缝(hn fn)代号l 焊缝符号(fho)中的辅助符号(fho)与补充符号(fho)第20页/共53页第二十一页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.5 对接(du ji)焊缝的计算和构造一、 对接焊缝的计算焊缝等级：钢结构工程施工质量(zhling)验收规范（GB50205）三级焊缝：外

8、观检查二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超声波检验每条焊缝的20长度，且不小于200mm一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷引弧：（否则焊缝有效长度扣2t）第21页/共53页第二十二页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.5 对接(du ji)焊缝的计算和构造二、 对接焊缝(hn fn)的构造第22页/共53页第二十三页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.6 角焊缝的受力性能(xngnng) 侧面角焊缝的应力分布第23页/共53页第二十四页，共54页。l正面角焊缝(hn fn)的应力分布第4章 钢结构的焊接(hn

9、ji)连接4.6 角焊缝(hn fn)的受力性能第24页/共53页第二十五页，共54页。l角焊缝的应力位移(wiy)曲线侧面角焊缝: 塑性性能好 剪应力沿长度分布不均(b jn) 焊缝强度较低正面角焊缝: 刚度较大 沿长度应力分布较均匀但截面受力状态复杂 焊缝强度较低第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.6 角焊缝的受力性能第25页/共53页第二十六页，共54页。 例题(lt)4-1 试验算图所示钢板的对接焊缝的强度。图中a=540mm，t=22mm，轴心力的设计值为N=2500kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板。解：直缝连接其计算长度lw=

10、540mm，焊接正应力为223/175/21022540102500mmNfmmNtlNwtwmmalw65156sin540sin223/175/1452265156sin102500sinmmNfmmNtlNwtw223/120/982265156cos102500cosmmNfmmNtlNwvw 改用斜对接焊缝(hn fn)，取斜焊缝(hn fn)与作用力间的夹角 = 56，则此时焊缝(hn fn)的计算长度为焊缝中的正应力(yngl)、减应力(yngl)和折算应力(yngl)分别为（不满足要求）222222/5 .1921 . 1/1759831453mmNfmmNwt说明当tan 1

11、:1.5时，焊缝强度能够保证，可不必验算。第26页/共53页第二十七页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.7 直角角焊缝的强度计算一、基本假定1.沿45度方向的焊缝截面为计算时的破坏面2.角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度取相同(xin tn)值，为ffw3.在形心力作用下，假定沿焊缝长度的应力分布是均匀的第27页/共53页第二十八页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接二、强度计算法1.在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：（1）当力垂直于焊缝长度方向时（2）当力垂直于焊缝长度方向时2.在其它力或各种力综合作用下，同一点上 sf 和 tf 共同作用时bf正截面角焊缝强度

12、设计值增大系数。静力荷载和间接动力载时取 bf= 1.22；对于直接承受动力荷载结构中的焊缝，由于正面(zhngmin)角焊 缝的刚度大，韧性差，应将其强度降低使用，取bf= 1.0。he角焊缝的有效高度，直角角焊缝he=0.7hf。lw角焊缝计算长度，为实际长度扣2hf，用于考虑起弧和熄弧。wffwefflhNwfwefflhNwfffff22)(4.7 直角(zhjio)角焊缝的强度计算第28页/共53页第二十九页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求1.焊脚尺寸hf1）最小焊脚尺寸：对手工(shugng)焊，hf应不小于1.5t0.5，t为较厚

13、焊件的厚度(mm)，对自动焊可减小1mm；T型接头单面叫焊缝时增加1mm。t小于等于4mm时则取hf = h。第29页/共53页第三十页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接2）最大焊脚尺寸：除了直接焊接钢管结构的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍之外，hf不宜大于较薄焊件厚度(hud)的1.2倍。板件边缘的角焊缝，当板件厚度(hud)t6mm时，hft；当t6mm时，hft-（1-2）mm。圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。4.8 角焊缝的尺寸限制和构造(guzo)要求第30页/共53页第三十一页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接2、焊缝的

14、计算长度1) lwhf和 lw40mm2) 侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，直接承受动力荷载时不宜大于40hf （若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连接焊缝，计算长度可不(k b)受上述限制）。3、断续角焊缝4.8 角焊缝的尺寸限制(xinzh)和构造要求第31页/共53页第三十二页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4、侧焊缝间距(jin j)5、当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为2hf的绕角焊，以消除起弧或熄弧的影响。4.8 角焊缝的尺寸(ch cun)限制和构造要求lwb, b16t2 (t12mm), b16t2 (t12mm)第32页

15、/共53页第三十三页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接5、搭接连接间距(jin j) 6、直接承受动力荷载时宜采用1:1.5的不等焊脚的角焊缝4.8 角焊缝的尺寸(ch cun)限制和构造要求第33页/共53页第三十四页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.9 直角角焊缝(hn fn)连接的计算一、 外力N通过(tnggu)焊缝形心时的计算在钢桁架中，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，特殊情况也允许采用L形围焊。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的轴线重合。第34页/共53页第三十五页，共54页。

16、第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.9 直角角焊缝(hn fn)连接的计算一、 外力N通过焊缝(hn fn)形心时的计算在钢桁架中，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，特殊情况也允许采用L形围焊。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35页/共53页第三十六页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.9 直角角焊缝连接(linji)的计算一、 外力N通过焊缝(hn fn)心时的计算单面

17、连接单角钢，焊缝强度设计值折减为单面连接单角钢，焊缝强度设计值折减为0.85ftw第36页/共53页第三十七页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.9 直角(zhjio)角焊缝连接的计算一、 外力(wil)N通过焊缝心时的计算例题 试确定右图所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢212510，与厚度为8mm的节点板连接，其搭接长度为300mm，焊脚尺寸hf=8mm，钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型。第37页/共53页第三十八页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.9 直角角焊缝连接(linji)的计算一、 外力N通过(tnggu

18、)焊缝心时的计算第38页/共53页第三十九页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.12 焊缝(hn fn)的质量等级GB50017规范规定，焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同(b tn)的质量等级：（1）在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。（2）不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。（

19、3）重级工作制和起重量Q50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透。焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。（4）不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 第39页/共53页第四十页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余应力(yngl)与残余变形一、焊接残余应力(yngl)焊接

20、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，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢场导致不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受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，这种拉应力经常达到钢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，这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。材的屈

21、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，因此会在焊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，因此会在焊件内部件内部(nib)自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力。当有外部约束时，焊接应力不会在焊件内部当有外部约束时，焊接应力不会在焊件内部(nib)自相平衡，这就必然在约束结自相平衡，这就必然在约束结构上产生荷载。构上产生荷载。第40页/共53页第四十一页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接(hnji)残余应力与残余变形 一、焊接(hnji)残余应力两块钢板对接焊接连接

22、两块钢板对接焊接连接(linji)的焊接残余应的焊接残余应力示例力示例1.沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力2.垂直于焊缝轴线方向的横向焊接残余应力垂直于焊缝轴线方向的横向焊接残余应力3.厚板中沿板厚方向的焊接残余应力厚板中沿板厚方向的焊接残余应力4.垂直于焊缝轴线方向的横向焊接残余应力垂直于焊缝轴线方向的横向焊接残余应力第41页/共53页第四十二页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接(hnji)残余应力与残余变形 一、焊接(hnji)残余应力 焊接残余应力是焊接结构或构件的缺陷之一，但理论上对构件的焊接残余应力是焊接结构或构件的缺陷之一

23、，但理论上对构件的承受静力荷载时强度承受静力荷载时强度(qingd)没有影响。没有影响。 构件提前进入弹塑性阶段使构件刚度降低。构件提前进入弹塑性阶段使构件刚度降低。=N/(bt)有残余应力有残余应力第42页/共53页第四十三页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余应力(yngl)与残余变形 一、焊接残余应力(yngl)n 降低降低(jingd)构件或构件局部的稳定性构件或构件局部的稳定性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43页/共53页第四十四页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余应力(yngl

24、)与残余变形二、焊接残余(cny)变形第44页/共53页第四十五页，共54页。第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余(cny)应力与残余(cny)变形 二、焊接残余(cny)变形第45页/共53页第四十六页，共54页。采取(ciq)合理的施焊次序第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接(hnji)残余应力与残余变形三、合理的焊接连接设计第46页/共53页第四十七页，共54页。 选用合适的焊缝尺寸焊缝高度宜小不宜大 合理选用焊缝形式可用角焊缝与对接焊缝组合的组合焊缝 合理布置焊缝位置避免三向焊缝交叉（此时可中断次要焊缝） 考虑施焊时焊条是否易于达到有操作(cozu)空间

25、，避免仰焊第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余应力(yngl)与残余变形三、合理的焊接连接设计第47页/共53页第四十八页，共54页。采取(ciq)合理的施焊次序第4章 钢结构的焊接(hnji)连接4.13 焊接残余(cny)应力与残余(cny)变形三、合理的焊接连接设计第48页/共53页第四十九页，共54页。施焊前加相反的预变形(bin xng)（图a、b）焊前预热，焊后回火（图c）第49页/共53页第五十页，共54页。n 单面连接单角钢单面连接单角钢焊缝焊缝(hn fn)强度折减（强度折减（P72前前3行）行）第50页/共53页第五十一页，共54页。第51页/共53页第五十二页，共54页。第52页/共53页第五十三页，共54页。感谢您的观看(gunkn)。第53页/共53页第五十四页，共54页。