主静载钢结构强度计算

1、第二节主静载钢结构强度计算第二节主静载钢结构强度计算第二节焊接接头的静载强度计算一、焊缝的符号及标注焊缝符号是工程语言的一种，是用符号在焊接结构设 计的图样中标注出焊缝形式、焊缝和坡口的尺寸及其他焊 接要求。我国的焊缝符号是由国家标准 GB/T321988 统 一规定的。1焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。 必要时 还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。其详细内 容如下：(1) 常用焊接方法的代号 GB/T5185-1985金属焊接 及钎焊方法在图样上的表示代号规定了各种焊接方法用 阿拉伯数字代号表示。常用焊接方法的数字代号见表4-2-1。表 4-2-1 常用焊接方法的数字代号焊接方法焊

2、条电弧焊氧乙炔气焊钨极氩弧焊埋弧焊电渣焊熔化极气体保护焊数字代号1113111411272MIG:惰性气体保护焊131MAG活性气体保护焊135(2)基本符号基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表 4-2-2。表 4-2-2 基本符号序号11序等12卷边焊建(柱边完全熔化)羽焊st单边v形焊st带钝边V幣焊厦带皆边U形焊雜角炸撻点焊缝示匱图71/Y带钝边J形澤转N厭童图不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表示，并加注焊缝有效厚度So(3)辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。如提出对焊缝表面形状和焊缝如何布置等要求，均可 以用辅助符号表示(表 4-2-3 )。不需要确切地说明焊缝 的

3、表面形状时，可以不用辅助符号。辅助符号的应用示例，见表 4-2-4。表 4-2-3 辅助符号表 4-2-4 辅助符号的应用示例君称特号爭面形対接焊鼻 QV(o X凸面X幣对接焊鼻_i平面封底賂烬旌g(4)补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而米用的符号，见表 4-2-5表 4-2-5补充符号序号曙称示童图说圈1常蟻板符号口表示悍喘底部有蛰板2三面澤显符号jinnlTI11 H P |匚及示三面带有焊3周国焊魅符号1LJO表示环烧工丼周厢輝鮭(5)焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号见表 4-2-6表 4-2-6焊缝尺寸符号示例2.焊缝符号在图样上的表示方法一般箭头线相对 焊缝的位置没有特殊要求，但

4、在标注 V 单边 V、J 等形焊 缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的焊件，如图 4-34a、b 所示。必要时，允许箭头弯折一次，如图 4-34e 所示。基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。基 准线一般应与图样的底边平行，但在特殊条件下亦可与底 边垂直。为了能在图样上确切的表示出焊缝的位置， 特将基本 符号相对基准线的位置作如下规定：1） 如焊缝在接头的箭头侧，则基本符号标在基准线的 实线侧（图 4-35a）。2）如焊缝在接头的非箭头侧，则基本符号标在基准线 的虚线侧（图 4-35b）。3） 标注对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线，如图435c.d。必要时，基本符号可附带有尺寸符号及数据。焊

5、缝尺 寸符号及数据的标注原则为：1） 焊缝横截面的尺寸标在基本符号的左侧。2） 焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧。3） 坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本 符号的上侧或下侧。4） 相同焊缝数量符号标在尾部。5） 当标注的尺寸数据较多又不易分辨时，可在数据前 面加相应的尺寸符号。当箭头线方向变化时，上述原则不变a） b）c）图4-34箭头线的位置a）、b）箭头线指向带有坡口一俩的焊件c）必要时允许弯折一次c）d）图4-35基本符号相对基准线的位置a）焊缝在接头的箭头侧b）焊缝在接头的非箭头侧c）对称焊缝d）双面焊缝焊缝尺寸符号及数据的标注原则如图 4-36 所示3焊缝符号在图样上的识

6、别（1）焊缝符号在图样上识别的原则在图样上识别焊缝 的原则如下:1） 根据箭头线的指引方向了解焊缝在焊件上的位置。2） 看图样上焊件的结构形式（组焊焊件的相对位置） 识别出接头形式。3） 通过基本符号可以识别焊缝（即焊缝的坡口）形式Ab)4）在基本符号的上（下）方有坡口角度及装配间隙。（2）焊缝符号在图样上的识别示例如表 4-12 所示。表 4-12 焊缝符号在图样上的识别示倒焊缝形式图样代号备注，二/1_V心/幻7一单面坡口对接焊缝L殳1（续）二、焊接接头的静载强度计算 焊接结构中的所有焊缝，根据传递载荷的情况大致可10分为两种，一种是焊缝与被连接板件以串联形式布置，如 图4-37a、b 所

7、示，焊缝传递全部载荷，一旦焊缝断裂，则 接头立即破坏，这种焊缝称为工作焊缝；另一种是焊缝与 被连接板件以并联形式布置，如图 4-37b、d 所示，焊缝只 传递很少载荷，主要在被连接板之间起联系作用，即使焊 缝断裂，焊接接头并不立即失效，这种焊缝称为联系焊缝。 一般在焊缝设计中，只对工作焊缝进行强度计算，无需对 联系焊缝进行计算。a)b)c）d）图4-37工作焊缝和联系焊缝a）、b）工作焊缝c）、d）联系焊缝1焊接接头静载强度计算的假设由分析得知，在焊接接头中不仅存在有复杂的残余应力，而且工作应力分 布也比较复杂，特别是 T 形接头及搭接接头的工作应力更 为复杂，给接头强度计算带来很大的困难。所

8、以在工程计算中常采用一些简化的假定。这些简化假定包括：1）焊接残余应力对于接头强度没有影响；112） 焊趾处和余高过渡区产生的应力集中对于接头静 载强度没有影响；3） 焊接接头的工作应力分布均匀；4）正面角焊缝和侧面角焊缝的强度和刚度没有差别；5）焊脚尺寸对角焊缝强度没有影响；6）角焊缝都是在剪应力作用下破坏的；7）焊缝的工作截面为焊缝的最大高度面积。焊缝最大高度面积=焊缝最大高度口 x 有效焊缝长度 焊缝最大高度 a 的定义如图 4-38 所示。2对接接头静载强度计算在设计对接接头静载强度时，首先要确定载荷，即应先找出最大载荷作用的焊缝 位置，当承受最大载荷的焊缝位置一时难以确定时，应作出必

9、要的计算对比。其次是分析焊缝所受载荷的大小和方向，并求出合力。随后是确定焊缝横截面的最大高度和有效长度，求出焊缝有效工作截面（见图 4-38）。a=$1a= S(CT12K*时a= 0.7KKI=K2时a= 0.7K焊脚设计KD= 2 a,CX3mm: E=KD；3vcW5mm:K=K+c；c5m:插进垫片进行焊接图4-38焊缝最大高度a的定义对于不同板厚的对接接头(见图4-39)在各种受力情况下 的应力计算公式如下：受拉时，拉应力(Ti为： 严旦 b i(4 7)l b受压时，压应力 ba。为： ba= 厂a(4 8)l b受剪时，切应力 TQ为:TQ= TQI(4-9)l 31受平面内弯曲

10、(弯矩为M)时，正应力bMI为:bMF6 b /1(4-10)l1/受平面外弯曲(弯矩为M)时，正应力bM2 为:bM2=6 Wb1(4-11)式中b 1焊缝许用拉应力；ba焊缝许用压应力；T Q焊缝许用切应力。3搭接接头静载强度计算受压时的强度计算公式如图4-39对接接头受力情况图 4-40 所示搭接接头在受拉、13下:正面焊缝，如图 4-40a 所示，受拉、受压时，切应力 T为：T二旦 T （4-12 ）2汉a汽丨1.4K1侧面焊缝，如图 4-40b :所示，受拉、受压时，切应力 T为：联合焊缝，如图 4-40c 所示，受拉、受压时，切应力T 为：T =F=2xax|1.4 KlT (4-

11、13)a 丨0.7K lT (4-14)V式中 刀丨一一正面焊缝和侧面焊缝的总长度例题：将 100mM 100mmX 10mr 的角钢以角焊缝搭接在一块钢板上，如图 4-41 所示，试设计焊缝长度及其配置。14图4-41角钢-平板搭接接头的焊缝计算和布置解：从材料手册中查得该角钢断面积为 S=19.20cnt 许用应力(T= 160MPa( 16000N/cm)，焊缝许用切应力 T =100MPa(10000N/cm。由这些参数求得最大外载荷2 2F=SX a =19.20cm X 16000N/cm= 307200N。假定接头上各段焊缝都达到焊缝许用切应力T , 也就是工作应力T=T。若取焊脚 K=10m(等于角钢 厚)，并用焊条电弧焊焊接，则所需焊缝的总长应为：角钢的正面焊缝l3= lOOmm 则两侧面焊缝的总长为339mm 根据材料手册查得钢的轴线位置 el=