3.2.3焊缝连接(角焊缝)

1、 3-4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算斜角角焊缝斜角角焊缝 主要用于钢管连接中，135或 60不宜用作受力焊缝（钢管除外）.1角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算直角角焊缝直角角焊缝 截面形式 ：（a）普通焊缝）普通焊缝 （b）平坡焊缝）平坡焊缝 （c）深熔焊缝）深熔焊缝 1.最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸 hf maxmin5 . 1thf2.最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸 hf minmax2 . 1 thf边缘焊接件 保证最小承载力，冷却过快产生裂纹焊件变形大，易脆裂，易烧穿3.最小焊缝计算长度最小焊缝计算长度 lw 40hf（受动力荷载）；60hf （其他情况）；内力分布两

2、端大、中间小内力沿侧面角焊缝全长分布则不受此限。 8hf 或 40mm，取两者较大值局部受热严重，起落弧坑相距太近 4.最大焊缝计算长度最大焊缝计算长度 lw 5.搭接最小长度搭接最小长度5t1或或 25mm，取两者较大值，取两者较大值（t1 为较薄焊件厚度） 6.端部端部焊接焊接7.转角焊接转角焊接绕角焊绕角焊在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应大于断续角焊缝之间的净距，不应大于15t（对受压构件）（对受压构件）或或30t（对受拉构件），（对受拉构件），t为较薄焊件的厚度 342 角焊缝的受力特点角焊缝的受力特点l.角焊缝的受力特点角焊缝的受力特点有效厚度

3、 ：两焊脚边的夹角 hf 焊脚尺寸。 60或135尚应满足其他构造要求。cos2efhh0.7efhh直角：:按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力；按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力；: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；: :正面角焊缝的强度设计值增大系数：正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构， 对直接承受动力荷载的结构，对直接承受动力荷载的结构， 2角焊缝的强度及实用计算法角焊缝的强度及实用计算法斜角角焊缝：斜角角焊缝： wfffff22fff1.

4、22f1.0f3.4.3 角 焊 缝 的 计 算 1. 轴向力作用下的计算轴向力作用下的计算 (1)(1)正面角焊缝缝正面角焊缝缝（2 2）侧面角焊缝）侧面角焊缝(3) (3) 轴力与剪力共同作用轴力与剪力共同作用（4 4） P48P48 wfffff22wfffe wNfh lwffe wNfh l2. 2. 角钢杆件与节点板焊接连接角钢杆件与节点板焊接连接(1)(1)角钢用两面侧焊缝与节点板连接的焊缝计算角钢用两面侧焊缝与节点板连接的焊缝计算 K1、 K2焊缝内力分配系数；N1 、N2 分别为角钢肢背和肢尖传递的内力。211122eNNK NbeNNK Nb1212 +2 wwwwefef

5、fNNllh fh fh计算长度实际长度 ：计算长度（2 2）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算端部正面角焊缝能传递的内力为：1132231212NK NNNK NN1212 wwwwefefNNllh fh f33wfe wfNh lf（3 3）角钢用）角钢用“L”L”型焊缝与节点板连接的焊缝计算型焊缝与节点板连接的焊缝计算 由 N2 = 0得：32132NK NNNN1212 wwwwefefNNllh fh f例例 某桁架的腹杆，截面为某桁架的腹杆，截面为2L14010，Q235-BF钢，手工焊钢，手工焊,E43型焊条。构件承受静力荷载，由恒载标准

6、值产生的型焊条。构件承受静力荷载，由恒载标准值产生的NGK =300 kN，由活载标准值产生的由活载标准值产生的NQK=580 kN。构件与。构件与16 mm厚的节点板相连厚的节点板相连接，如图所示。试分别设计下列情况时此节点的连接接，如图所示。试分别设计下列情况时此节点的连接: (1)采用三面围焊时；采用三面围焊时； (2)采用两侧面角焊缝时；采用两侧面角焊缝时；(3)采用采用L形围焊时形围焊时。 解：解：1)采用三面围焊采用三面围焊max1.51.5 166fhtmmmin1.21.2 1012fhtmm(12)10(12)(98)fhtmm =8fhmm取1.2 300 1.4 5801

7、172GGKQQKNNNkN3221172 10214.1215/54.756 10NfN mmA330.720.7 8 2 140 1.22 160306.1 10306.1wfffNhbfNkN 11322310.7 1172306.1/ 2667.35210.3 1172306.1/ 2198.552NK NNkNNK NNkN311322667.35 10=372.4mm60h =480mm2 0.7 8 160198.55 10 = 110.88=64mm2 0.7 8 160wfwefwfwefNlh fNlmmhh f 2）当用两侧面角焊缝时11220.7 1172820.40.

8、3 1172351.6NK NkNNK NkN311322820.4 10=457.8mm60h =480mm2 0.7 8 160351.6 10 = 196.28=64mm2 0.7 8 160wfwefwfwefNlh fNlmmhh f 3)当用当用L形围缝时形围缝时 因而本例题不能采用因而本例题不能采用L形围焊。形围焊。32132=2 0.3 1172=703.21172703.2468.8NK NkNNNNkN333703.2 102 0.7 (5) 1.22 1602 0.7 (1405) 1.22 160=19.1mm10mmfNhbt 3.3.在弯矩（扭矩）、轴力、剪力共同作

9、用下的角焊缝计算在弯矩（扭矩）、轴力、剪力共同作用下的角焊缝计算 图示连接 ?假设焊缝为弹性体，被连接件是刚体，假设焊缝为弹性体，被连接件是刚体，力矩矢量方向在焊缝平面内，为弯矩；力矩矢量方向在焊缝平面内，为弯矩；力矩矢量方向垂直于焊缝平面，为扭矩。力矩矢量方向垂直于焊缝平面，为扭矩。为弯矩。M、V和和N共同作用下，焊缝上或下端点最危险处应满足：共同作用下，焊缝上或下端点最危险处应满足：22fwffff只承受上述M、N、V的某一、两种荷载时，取其相应的应力进行验算。362Mfe wMh l2Vfe wVh l2Nfe wNh lNM + Vfffff式中点2及点3： 4. 牛腿在弯矩、剪力共同

10、作用下的角焊缝连接计算:MVe 翼缘竖向刚度较差，不能承受剪力，所以全部剪力均由竖向焊缝承受，弯矩由翼缘与腹板角焊缝共同承受。点1：Mwfff22fwffff例例 计算计算 图示角焊缝连接中的图示角焊缝连接中的hf 。图中尺寸单位为：图中尺寸单位为：mm。 已知连接承受动荷载，需验算疲劳已知连接承受动荷载，需验算疲劳. .钢材为钢材为 Q235BF ，焊条为焊条为E43型型, ,解解 1212180 V=24012090120 180240 900NFkNFkNMFF，2 160/wffN mm3180 105992 0.7(240 10)322ffffNhhh3240 107452 0.7(

11、240 10)322ffffVhhh2222559745160fwffffffhh1.0f满足要求。 解得 hf 5.8mm 取 hf = 6mm minmax1.51.5104.7fhtmmmaxmin1.21.2 89.6fhtmmminmaxfffhhh例、例、某某T型牛腿，角焊缝连接，型牛腿，角焊缝连接，F=250kN(设计值），设计值），Q235钢，钢，E43型型 焊条，静荷载，试确定焊脚尺寸。焊条，静荷载，试确定焊脚尺寸。解：解：1、确定焊缝计算长度（两条、确定焊缝计算长度（两条L型焊缝型焊缝)竖焊缝：竖焊缝：lw12005195mm，水平焊缝： lw2（20016）/2-587m

12、m,取lw285mmmm9 .6785219522/1951952eeehhhy2239 .67852)9 .672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105 . 25 FV23622N/mm7 .874102361)5 .67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1 .64390105 . 21952eeeVfhhhV43mm102361eh2、求焊缝形心及惯性矩：求焊缝形心及惯性矩：3、力向形心转移、力向形心转移4、控制点分项应力（下边缘点）、控制点分项应力（下边缘点） wfffff22mm616064122. 17

13、 .874122eehhmm6 . 87 . 067 . 0efhhmm9fhmm6165 . 15 . 1maxminthhffmm2 .19162 . 12 . 1minmaxthhff5、焊缝强度计算：、焊缝强度计算：6、焊脚尺寸确定：、焊脚尺寸确定： 取： 5. 扭矩、剪力、轴力共同作用下搭接连接角焊缝: 扭矩T作用下各点应力计算（以A点为例）：Ix+Iy为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，rx、ry为焊缝角点到焊缝形心的坐标距离。fxyTxyTrIIfyTxxyTrII fxfyNVe we wNVh lh l注意计算时需判断应力最大点！+ + fxfxfyfyTNTV22fwffff例

14、例 图示一围焊缝连接，已知图示一围焊缝连接，已知 试验算该连接是否安全。试验算该连接是否安全。解解 将F移向焊缝形心O，三面围焊缝受力： 12200 300 8 37060 80flmm lmmhmm FkNxmm emm，370370 8029600NFkNTF ekN mm 2 160/wffN mm 在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取 l1 和 l2 为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大于 l1 和 l2 ，也不扣除水平焊缝的两端缺陷8mm。 在N力作用下，焊缝各点受力均匀； 在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大， 但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向，因而

15、焊缝在外力F作用下， 该点最危险。 20.70.7 8200+300+200 =3920f wAh lmm （）324322410.7 8 300 +2 0.7 8 200 150 =6300 12120.7 8 200 +2 0.7 8 200100-60+0.7 8 300 60 =1710 12xyIcmIcm ，（） 该连接安全。 7272.96 1015055.4/8.01 10fyTxyTrN mmII32370 10=94.4/ 3920fNNN mmA2222251.7()(94.455.4)155.7160/1.221.22fwfffN mm7272.96 10(20060)

16、51.7/8.01 10fTxxyTrN mmII 焊接应力焊接应力：焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，：焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。由此约束而产生的应力称为焊接应力。3.5 焊接应力与焊接变形 焊接变形：钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。生的变形称为焊接变形。 （1 1）形成）形成 两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达两块钢板上施焊时，产生不均匀

17、的温度场，焊缝附近温度高达16001600 C C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。应力。1. 焊接应力的形成和对钢结构的影响焊接应力的形成和对钢结构的影响使构件提前进入弹塑性工作阶段。使构件提前进入弹塑性工作阶段。降低压杆的稳定性；降低压杆的稳定性；降低疲劳强度降低疲劳强度 由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展；裂纹易发

18、生和发展；对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低；对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响，但刚度降低；（3 3）焊接应力的影响）焊接应力的影响厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力 纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力 （2 2）焊接应力的分类）焊接应力的分类 表现主要有：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、表现主要有：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。如图角变形

19、、波浪变形、扭曲变形等。如图 2. 焊接变形的产生和防止焊接变形的产生和防止 焊接变形是由于焊接过程中焊区的收缩变形引起的，焊接变形是由于焊接过程中焊区的收缩变形引起的，表现在构件局部的鼓起、歪曲、弯曲或扭曲等。表现在构件局部的鼓起、歪曲、弯曲或扭曲等。（4 4）对于小构件焊前预热、焊后回火，然后慢慢冷却，）对于小构件焊前预热、焊后回火，然后慢慢冷却，以消除焊接应力。以消除焊接应力。3. 减少焊接应力和焊接变形的方法减少焊接应力和焊接变形的方法：（1 1）采用适当的焊接程序）采用适当的焊接程序 如分段焊、分层焊；如分段焊、分层焊；（2 2）尽可能采用对称焊缝，使其变形相反而抵消；）尽可能采用对

20、称焊缝，使其变形相反而抵消；（3 3）施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形；）施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形； 4. 合理的焊缝设计合理的焊缝设计 （4 4）避免仰焊。）避免仰焊。（3 3）焊缝尽可能对称布置，连接过渡平滑，避免应力集中现象；）焊缝尽可能对称布置，连接过渡平滑，避免应力集中现象；（2 2）焊缝尺寸不宜太大；）焊缝尺寸不宜太大；（1 1）避免焊缝集中、三向交叉焊缝；）避免焊缝集中、三向交叉焊缝；1.1.手工焊焊条如何选择？手工焊焊条如何选择？2.2.对接焊缝有哪些构造要求？对接焊缝有哪些构造要求？3.3.角焊缝的焊脚尺寸如何确定？角焊缝的焊脚尺寸如何确定？4.4.角

21、焊缝的计算长度有何要求？角焊缝的计算长度有何要求？5.5.减少焊接应力和焊接变形的方法。减少焊接应力和焊接变形的方法。6.6.焊接残余应力对钢结构有哪些影响。焊接残余应力对钢结构有哪些影响。材料为材料为Q235和和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊钢的构件需焊接，采用手工电弧焊 ( )采用采用E43焊条。焊条。A不得不得 B可以可以 C不宜不宜 D 必须必须2 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用时，焊条选用( )。AE55 B E50 C E43 D 前三种均可

22、前三种均可3 产生焊接残余应力的主要因素之一是，产生焊接残余应力的主要因素之一是，( )。A钢材的塑性太低钢材的塑性太低 (B)钢材的弹性模量太高钢材的弹性模量太高(C)焊接时热量分布不均焊接时热量分布不均 (D)焊缝的厚度太小焊缝的厚度太小4 不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力N之间的之间的夹角满足夹角满足( )。A tan1.5 B tan 1.5 C 70 D 70 5 在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于( )。A60hf B 40hf C 80 hf D 120hf6 直角角焊缝的有效厚度直角角焊缝的有效厚度he为为( )。A 0.7hf B 4mm C 1.2hf D1.5hf7 等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为A 0.7 B 0.75 C 0.65 D 0.358 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时A要考虑正面角焊缝强度的提高要考虑正面角焊缝强度的提高 B 取取 fl.0计算计算C 与侧面角焊缝的计算式相同与侧面角焊缝的计算式相同 D取取 fl.22计算计算9 斜角焊缝