钢结构第三章3讲.ppt

内容 角焊缝的受力和构造要求 角焊缝计算的基本公式 角焊缝的几种连接计算,角焊缝的构造和计算,角焊缝的形式 角焊缝为沿两直交或斜交焊件的交线焊接的焊缝，角焊缝施焊时板边一般不需要加工坡口，施焊较方便。 按夹角分，直角角焊缝和斜角角焊缝 按焊缝与外力作用方向，可分为侧面角焊缝、 正面角焊缝、斜向角焊缝和围焊缝。,角焊缝的构造要求 he和hf的取法(直角和斜角） 最小和最大焊角尺寸 最小计算长度 最大侧焊缝的计算长度 端焊缝的搭接长度,he和hf的取法(直角和斜角）,直角角焊缝的截面形式 斜角角焊缝 当90时，he=0.7hfcos(/2); 当90时，he=0.7hf,构造要点,1. 最小焊脚尺寸 hf min 手工焊： 自动焊： T形连接单面焊缝： 当焊件厚度 式中 tmax 为较厚焊件的厚度（mm) 2. 最大焊脚尺寸 hf max tmin为较薄焊件的厚度。 板件厚度为t1的板件边缘焊缝还应满足： (1) (2),3焊缝最小计算长度 lw 8hf 且 40mm,4最大侧焊缝计算长度 侧面角焊缝沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，故规定有效长度,考虑起弧与灭弧的影响，每条焊缝的实际计算长度等于实际长度减去10mm或2hf。 一般情况：静载lw 60hf，直接承受动载lw 40hf。 5在端焊缝的搭接连接中，搭接长度,(1) 仅两条侧面角焊缝：b lw ；b 200mm (tmin12mm)； b 16tmin (tmin12mm) (2) 仅正面角焊缝：搭接长度 l 5tmin 且不小于25mm。,6. 在次要构件或次要焊缝中，由于焊缝受力不大，可采用间断焊缝。 焊段长度 焊段净距,为什么焊脚尺寸不能过小？ 焊脚尺寸过小，在施焊过程中高温的焊缝热量很快被焊件吸收，焊缝冷却过快，焊缝金属易产生硬组织，焊缝易变脆。 为什么焊脚尺寸也不能过大？ 焊脚尺寸过大，可能造成焊件过烧或被烧穿； 焊脚尺寸过大，冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件易产生翘曲变形。,焊缝的受力情况分析 端焊缝的受力情况,端焊缝的受力情况,主要承受纵向剪应力，沿焊缝长度方向分布不均匀，两端剪应力大，中间较小。破坏前由于塑性发展，逐渐趋向均匀。 剪切破坏通常发生在 焊缝截面三角形的最小 厚度的平面上。 he=hfcos450.7hf,侧面角焊缝的受力及破坏情况,通过角焊缝A点，如右图任一辐射面都可能是破坏面，侧面角焊缝的破坏以45喉部截面居多，而端焊缝的破坏多数不在该截面。 在角焊缝中，端焊缝的破坏强度是侧焊缝的1.351.55倍，据此，偏于安全地假定端焊缝的破坏也发生在该截面，即AE截面，不考虑余高，将AE截面看做有效截面，he=0.7hf,焊角尺寸：hf,1）焊缝的破坏面,直角焊缝的基本计算公式,试验表明，直角角焊缝的破坏常沿有效厚度方向发生。,直角角焊缝截面,有效厚度：he （0.7hf）,焊缝厚度：有效厚度+熔深+凸度,有效截面：有效厚度计算长度,计算时假定有效截面上应力均匀分布。,2）有效截面上的应力状态,f 对于有效截面既不是正应力也不是剪应力，但可分解为 和 。,国际标准化组织（ISO）推荐下式确定角焊缝的极限强度,显然，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） 剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） 剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）,式中： fuw -焊缝金属的抗拉强度,ffw角焊缝强度设计值,我国规范采用了折算应力公式，引入抗力分项系数后得角焊缝计算公式为：,出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将上式的1.8改为3，即：,ffw由角焊缝抗剪条件确定，所以公式右边相当于角焊缝抗拉强度设计值。,基于三点假设（以上公式）： 各种强度设计值的取值为各种破坏情形下的最低平均破坏应力； 破坏发生于最小厚度（最小截面，有效截面或计算界面）； 焊缝应力均匀分布,将 代入上式 ，有,f 正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时 f 1.22，对直接承受动力荷载的结构， f 1.0 。,正面角焊缝，当 f0，力N与焊缝长度方向垂直。,侧面角焊缝 f0，力N与焊缝长度方向平行。,以上各式中： he=0.7hf； lw角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。,钢结构设计规范 GB 50017-2003,角焊缝的计算,1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算,当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。,(1）用盖板的对接连接,A、仅采用侧面角焊缝连接,lw连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和,角焊缝计算长度=l实-2hf,B、采用三面围焊连接,先计算正面角焊缝承担的内力,Slw连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和,再计算侧面角焊缝的强度,Slw连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和,(2）承受斜向轴心力的角焊缝,平行于焊缝长度方向的分力Ncos 垂直于焊缝长度方向的分力Nsin,外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：,于是有焊缝计算公式：,令：,则斜焊缝的计算公式为：,将 f（斜焊缝强度增大系数）作成表格,课后作业,1 如图为两块钢板用拼接板连接，采用三面围焊缝，拼接板长度L300mm。构件材料为Q235钢，焊条为E43型， N/mm2。焊脚尺寸6mm，承受静力荷载作用，求此连接的最