钢结构设计原理甲chaer

第4章钢结构的焊缝连接

钢结构的连接方法

工厂连接、工地连接钢结构的连接有销钉、螺栓、铆钉和焊缝等连接。焊缝连接为当前钢结构的主要连接方法。

钢结构中所使用的焊接方法

主要有：手工电弧焊、自动（或半自动）埋弧焊、气体保护焊。设计规范规定，焊缝金属应与主体金属相适应，亦即采用的焊条型号应与焊件母材的牌号相匹配。当两不同强度的钢材相焊接时，可采用与较低强度钢材相适应的焊接材料。

焊接结构的特性和焊缝连接

优点不需钻孔和额外的连接件；密闭性好、刚度和整体性都很大。缺点受焊接时的高温影响，焊缝附近的主体金属中存在“热影响区”。除非正确选用钢材和焊接工艺，焊缝易存在各种缺陷。由于焊接结构的刚度大，个别存在的局部裂纹易扩展到整体。焊接后存在残余应力，降低构件的稳定性承载能力。存在残余变形。由于焊缝连接存在一些不足，因此设计、制造和安装时应尽量采取措施，避免或减少其不利影响。设计、制造和安装时应采取的措施设计时对焊接结构要正确选用钢材的牌号。对钢材的化学成分尤其是对碳、硫和磷的合适含量和钢材的力学性能都要提出要求。焊接结构的钢材必须具有良好的可焊性，即在一定的焊接工艺条件下施焊，焊缝及其附近的主体金属不会因焊接而产生裂纹；焊接后，结构的力学性能不低于原来主体金属。要正确设计焊接节点，注意尽量减少应力集中和焊接残余应力和残余变形的产生。制造时要选择正确的焊接参数，严格按照已制定的焊接工艺实施操作。要注意对焊工的定期考核。必须按照《钢结构工程施工质量验收规范》中对焊缝质量的规定进行检查和验收。焊接接头的形式和焊缝的类别

焊缝连接最常用的三种接头形式为对接接头、搭接接头和T形接头。此外还有角形接头和十字形接头。

常用的两种主要焊缝：对接焊缝和角焊缝

对接焊缝对接焊缝可用于对接接头、T形接头、角形接头和十字形接头。当用于对接和T形接头时时，对接焊缝传力最为直接，焊缝受力明确，且基本不产生应力集中，构造也最简单。但采用对接焊缝不仅增加了边缘加工的工序，而且对整个板材断料长度的精度有严格要求。对接焊缝有I、U、X、K、单边V、V形焊缝。

角焊缝

角焊缝均位于板件的边缘处。焊缝轴线与板件受力方向一致时称为侧面角焊缝。焊缝轴线与板件受力方向相垂直时称为正面角焊缝.。角焊缝可用于搭接、T形接头、角形接头和十字形接头。两焊脚间的夹角为直角时称为直角角焊缝。直角角焊缝可简称为角焊缝。绝大多数角焊缝的两焊脚尺寸相等。

角焊朱缝的向受力乘复杂氏，不斑如对达接焊切缝明义确，问其传在力也大没有当对接颗焊缝窝直接盘，但观由于罢角焊物缝连健接不利需要司对焊苏件边兆缘进粉行加水工，烛对板干件断智料尺呈寸的填精度突要求屋也没训有对狮接焊愤缝高葡，因洒而角州焊缝供在钢贿结构证中的断应用故远多学于对紫接焊童缝。除了强对接呜焊缝陡和角毅焊缝岛两种罗主要得焊缝怠形式颠外，缺还有袭一些巷次要讽的焊英缝形笛式，格如塞耀焊缝茅、槽足焊缝热和点训焊缝绿。焊接六位置施焊革时焊卡条运消行与孙焊缝惭的相皆对位克置称军为焊吓接位它置。图4阀.1蹦5给桥出了睁四种离焊接我位置恐，即慢平焊习（俯优焊）崇、横蒸焊（湾对角锣焊缝术称为挥水平裳焊）乘、立司焊（冤又称积竖焊拐）和材仰焊济。后三啦种较医难操寺作，什特别炮是仰彼焊，宣焊缝救的质传量最迅难保推证。当然的，焊梦接位筑置是衣相对深的，艳有时特是可商以调央整的陈。焊缝雨代号读（焊胶缝符樱号）在钢浇结构食施工担图纸弟上的前焊缝弓应采哀用焊捡缝代犁号表谁示。跌有关夺焊缝底代号诞及标弱注方洲法，沉在国桐家标泉准《顽建筑世结构碎制图家标准冻》GB丙/T棚50督10杆5—偏20鹅01中有出详细贱规定尼。它炸的主链要依慎据是誓另一膏册国衫家标方准《惰焊缝滋符号工表示肯法》GB室32匀4。焊缝萍符号鼓由指泳引线鹊和表帜示焊扛缝截影面形拼状的雅基本盘符号任组成捧，必纽奉要时不还可临加上益辅助净符号吉、补晋充符洪号和诊焊缝横尺寸杰符号狱。指引似线一看般由芦带有浑箭头纷的指嫩引线横（箭浪头线腥）和淋两条糕相互董平行娇的基之准线蚂组成劝。一万条基贯准线锦为实万线，苍另一轿条为包虚线碰。虚巩线可闷以画拌在实命线基刃准线争的上录侧或翻下侧终。基冰准线浑一般沉应与弃图纸荷的底昏边平芒行，陪但特铺殊情咱况也绒可垂境直，洗且为姐引线陕方便砍，允些许箭缝头线纽奉弯折则一次掉。在狐国家巧标准健《建写筑结告构制藏图标绞准》GB圣/T已50榆10尸5—厅20盟01中将爱基准揪线简狸化为削一条启实线秆。基本吨符号否用以拔表示蒙焊缝锣的形扔状，惩钢结伯构中胃常用揪的一恰些基定本符便号如淘表4挺-1猪。基本巷符号着与基粉准线昂的相奸对位黑置是撤:如果械焊缝猪在接蚁头的信箭头遍侧，顺基本冒符号荐应标计在基闪准线滤的实冶线侧云；当愚不用岗虚线除基准疗线时闪，应援标在娱实线绪的上爷方。如果艰焊缝肠在接熔头的扶非箭跨头侧腿，基航本符慰号应鼓标在骂基准扶线的敌虚线愈侧；医当不必用虚颤线基娃准线辱时，然应标亭在实唐线的恰下方育。标双巨面对禾称焊孙缝时摇，基文准线递可只者画实防线一草条。当为细单面戴的对谣接焊野缝如V形焊缩慧缝、U形焊材缝，艳则箭个头应坟指向枪有坡旺口一淹侧。辅助身符号暑是表努示焊客缝表烛面形浙状特捧征的汽符号寨，如端对接继焊缝膊表面济与高宽部分监需要球加工挥，使细与焊司件表深面齐哄平，就则可疤在对炉接焊帝缝符喘号上疑加一幕短线蔽，此馒段划谎线即肆为辅该助符们号。补充服符号终是为职了补畅充说华明焊会缝的牙某些泳特征吹而采踪蝶用的苗符号顷。钢垒结构渐图纸教常用朱的辅心助符裁号和璃补充摘符号埋如表尾4-牢2。焊缝册尺寸分在基瞧准线号上的好注法布是：有关侍焊缝遇横截典面的拢尺寸厨如角妨焊缝昼的焊鉴脚尺兽寸hf等一监律标层在焊掘缝基谈本符证号的痰左侧阁。有关社焊缝僚长度获方向晕的尺围寸如持焊缝雄长度揉等一和律标内在焊钉缝基墨本符报号的垮右侧凡。当箭依头的坝方向煎改变亡时，泪上述搁原则砖不变兰。对接挠焊缝铁的坡暴口角耍度、非根部押间隙税等尺嫩寸标竹在焊山缝基斧本符关号的虏上侧爆或下冶侧。此外篇，还缝需注悔意，首上述援标注舒方法窗只适洁用于慎表达究两个违焊件依相互童焊接朽的焊简缝。路如为骗三个休或三思个以微上的阅焊件升两两格相连扑，其粪焊缝易符号洪及尺造寸应院分别刘标注灶，如枣十字洋形接兄头是临三个希焊件岂相连底，其堪连接铃焊缝趣如图谈4-怕10厉标注魂。对接选焊缝准的计丛算和锅构造对接敢焊缝抬的计洪算对接劝焊缝遗的有吨效截炊面竖:施杏焊对慢接焊申缝时钱应在混焊缝逢的两嘴端设樱置引嘉弧板肠和引自出板讨。当槐采用输引弧符板时必，对丛接焊哄缝的复有效腾长度lw与焊民件的荐宽度女相同廊。当慕焊缝妖为焊锁透时捡，焊之缝的舌有效兄厚度休与焊岛件的矛厚度律相同犁。当移无引弊弧板贿时，垃每条荷焊缝出的有委效长旗度在脂计算禽时应篇减去山2t。对接份焊缝骡的强货度设健计值缺陷饰的存佩在对偶焊缝请在垂裂直于帮焊缝蠢长度卖方向飞的抗悔压强祝度和印沿焊铜缝长苦度方图向的愈抗剪播强度端影响袖不大姐，但期对其活抗拉搭强度锈将有由一定吨程度没的削朝弱。我国巨设计纳规范稳对对头接焊浩缝的孔各种嫩强度稻设计停值作损出规觉定：撒对接暖焊缝汪的抗仓压强叛度设慢计值fcw、抗剪鸣强度猜设计烈值fvw和焊扭缝质炕量等维级为碍一、珍二级像时的宗抗拉晚和抗垒弯强缸度设额计值ftw均取灯与焊贱件钢应材相肝同的贩相应坐强度鞋设计妻值，送而对膛焊缝蒜质量芽为三鸣级的ftw则取趣相应笛焊件桐钢材来强度伍设计球值f的0毕.8残5倍川，并遵取5N/终mm2为倍刮数的拴整数。关于碍焊缝数质量垮的等惑级划蚊分见象《钢糖结构瞎工程难施工浓质量窄验收鸭规范皆》。然除外冤观缺斤陷检练查外票，一秀(1另00意%超搞声波鹅探伤妈)、在二(本20驶%且忍〉=晶20陕0mm超声膏波探处伤)、三级肾(0枯%)鸡。对三起级焊鹊缝，婚焊缝个的强删度取哗为母绩材强负度的盆0.决85f。对接其焊缝衣连接撤的计朽算对一灾、二爸级焊册缝可蜻不作谢验算骗，而奇对三梨级焊圣缝或介未采覆用引甚弧板款时应于验算昌。受弯池构件蓝截面绢的强稍度验工算：在对油接接暑头和T形接精头中疾，承蜓受弯焦矩和蠢剪力戒共同收作用惠的对铸接焊孙缝除县验算蓬正应贱力和偶剪应衫力外净，还衰验算当钢伤板在童轴心枯拉力袍作用坦下，酿对接鹊焊缝肯质量俗等级铜为三案级、远强度挠不能偶满足狮要求剪时，责可采端用斜纱焊缝办。此时房诚焊缝膀的强梯度可苗分别躺按下壮式计薄算：对接差焊缝堤的构粪造要屠求对接僻焊缝归都要征求焊岔透在对砖接焊还缝的第拼接或处，黎当两羞焊接霜宽度嫩不同歼或厚塘度相壤差4挣毫米膊以上性时，宗应分如别在校宽度挤方向饰或厚绞度方惠向从许一侧瓦或两翠侧做芦成坡下度不扇大于粒1：梯2.己5的痒斜角详。对朽直接研承受罢动力共荷载厌且需释要进拐行疲他劳验贯算的屯结构皮，斜坐角坡赞度不铲应大伴于1剂：4屿。多条腾焊缝墨交叉恢时，侧交叉示点应差分散脸。直角嚼角焊类缝的末受力裕性能角焊茎缝中厅用得迅最多仆的是版两焊拦脚相徒等的锹直角崭角焊改缝，育一般舅都假箱定焊广缝截纷面为抗一直洗角三杨角形日，并疲以角件焊缝季的有联效截艇面为帅依据启。Ae=helw=0赖.7跟hflw,，lw为焊要缝的吨实际发长度蛾减去2hf。侧面暑角焊凭缝受找力特宏征正面鸭角焊崭缝的触受力胡特征直角夸角焊鸭缝的好强度帅计算基本虹假定各国筋设计叨规范揭中都航普遍迫采用蚁沿4吼50方向雾的焊听缝截刊面为寇计算确时的抽破坏德面。关于跟角焊券缝的晶抗拉茅、抗项压和伪抗剪兰强度矿设计快值，透我国滤设计欣规范武中取鸽相同砖数值ffw。在通扶过焊愤缝形粮心的佩拉力疾、压伯力和祸剪力山作用酒下，提假定小沿焊级缝长笔度的冲应力不是均高匀分凤布的逼。传统捷的强胃度计愿算法假定桂焊缝晨的强洞度与酒焊缝形轴线危和作煌用外针力间昆的夹拒角大永小无时关。太由此荣可得垄焊缝归强度鸟计算绑公式变：新的残强度返计算兵法我国答在制优定设如计规现范GB米17接-8咏8时，刷采用洪的公掘式为进一笼步改总进后竟，我益国规稀范采坊用的细角焊录缝强嚷度计夸算的修新公单式为但规悼范中糕并未多直接揉给出做上式战，未拳同时廉考虑Nx和Ny同时象作用拉。规创范规班定：在通错过焊讨缝形兽心的胸拉力普、压风力或觉剪力迟作用掏下，个当力有垂直相于焊亩缝长启度方困向时当力仰平行祖于焊西缝长浑度方松向时放，在其弱他力医或各鉴种力患综合妥作用惹下，拴和腔共同申作用券处，为正槐截面饥焊缝前强度挎设计坊值增梨大系手数，泊使用驱于静咳力和牺间接双动力周荷载号的结才构。角焊菌缝的味尺寸提限制捏和构帽造要讲求角焊毫缝的钻尺寸药包括戏焊脚剑尺寸蚀和焊弃缝计悼算长料度等闯。在歉设计邻角焊佣缝连村接时连，除绝满足阴强度顾要求跳外，险还必辱须符匹合对漆其尺定寸的后限制厌和构花造上才的要块求。焊脚影尺寸不能千过小核，规爪范规与定手工毫焊自动办焊T形接挽头单王面角用焊缝险，t为较匹厚焊臣件的欺厚度炊。当聪焊件丝式厚度时，良取焊脚饭尺寸误相对腰于焊担件厚岂度也旺不能类过大拿，否己则可年能造帐成焊亭件“百过烧拴”或鼠被烧属穿。设计对规范部规定项：t为较砍薄焊婚件的昆厚度板件龙边缘陪处的免角焊刃缝最域大焊珍脚尺瘦寸尚勇应符物合下捞列要钉求，怒以避练免板烈件边冒缘棱单角被灯烧熔避。当响时房诚,当盛时暴,焊缝浇的计良算长头度角焊歼缝的弄计算玻长度点不宜杨过小忍，我续国设辆计规恋范规算定正敞面角优焊缝颜和侧潜面角楼焊缝腥的计群算长嘱度都剩应满德足和规范充规定络侧面浩角焊近缝的轨计算汉长度终不宜蛛大于在次代要构医件或浑次要核焊缝双连接拔中，帐由于赶焊缝塌受力把不大麦，可结采用鹿断续惜角焊节缝。汤断续巧角焊照缝之产间的争净距e不应漠大于亡15t（对受论压构楼件）念或3湿0t（受拉健构件雷），t为较预薄焊绸件厚宣度。橡每段凡角焊用缝的菌长度l不得咳小于寇10hf或5惩0mm烫。断续丑角焊好缝中介的应县力集梦中较晒甚，期因此励只能冤用于蚕次要尼构件氧和次甲要连坡接中灿。当板碰件的惕端部网仅用须两条寸侧面屠角焊赤缝连碎接时港，每某条侧糕面角滔焊缝达的长灵度不探宜小杠于两赛侧面剪角焊角缝之胞间的国距离别；同欣时两果侧面悲角焊座缝之塞间的位距离专不宜无大于虑16t(低t>糕12杨mm时)钱或2抄00mm速(当t<脂=1钞2m虑m时)牺，t为较椅薄板云件的益厚度聚。当不坡满足强上述兔要求膏时，敲除设接置侧稀面角召焊缝赛外，芽还可素另加驰正面絮角焊拆缝或足用槽附焊缝虚或电损铆钉罗将两内板辍头合。搭接慰连接赤中，叉搭接涝长度损不得卫小于灶焊件木较小谎厚度健的5雕倍，桑并不遣得小介于2截5mm何。在直捧接承孙受动锦力荷者载的尺结构符中，桑为了喝传力俩路线份平坦绿，正喊面角靠焊缝饺宜采撞用1蜘：1吉.5扬的不棕等焊杏脚角令焊缝叛。对帮侧面押角焊裤缝仍族可采赶用1蛮：1拦等焊讯脚角察焊缝征。为挠了减铸少接碌头处固截面贤上的躁应力割集中旧程度栋，角汗焊缝烫的表抹面宜臣为直退线形晨或凹蜻形。直角仍角焊翻缝连腐接的叙计算直角拨角焊拘缝连盏接的宜计算绞根据孝其受爷力情驴况的础不同钥，有洽下列竿几种寻情形辈。在不计算鲜角焊卡缝的臭强度矮时，该还必工须符敌合规桥范规钻定的搏各种气尺寸迷限制街和构眯造要典求。外力N通过新焊缝尖形心评时的预计算例题罪4-踢4例题稀4-格5例题姐4-棋6例题赚4-颠7在弯犯矩、萌剪力态和轴过心力泻单独跟或共徐同作通用下欺的T形连慌接计挺算在轴盖心力N作用园下，在剪求力V作用设下，掌假设古单由搁竖向略角焊似缝承印受在弯泛矩M作用腐下，以上蒸式中著，Aw和Ww分别览是全追体焊率缝有典效截叉面的设面积呜和弹称性截低面模叨量；Aw1则是你竖向鼓角焊呢缝的疏有效骄截面博面积岭。在N、铺V和M共同忘作用智下，侵则应汗按下近式进卸行验边算：例题或4-彼8例题胆4-协9例题狡4-胆10例题倾4-触11同时设承受答剪力欧和扭亚矩作亚用时款的计压算工程济上常麻可遇株到如津图4奸.4诱8所娇示的喘搭接话连接欧，该壤处偏葬心作季用的察剪力坝使角托焊缝盯同时届承受粪剪力功和扭双矩。印而设迫计规肠范中本往往嫂只规宗定了痒角焊婶缝的摘强度滔设计铲值，和艇在课与胶单独讽或共久同作迁用下谱的角桐焊缝俩强度惭计算裕公式姜，而岩对在猴扭矩厉作用膏下产该生的慰和将的良计算致方法膛则未脱作规续定。数因此脊设计沈人员群需要肯直接勺利用汇材料磨力学用的公姻式进推行计薪算，摩即弹胡性计咏算方渠法。好但这拢种方父法比今较保鞭守，肠人们粗还提趴出了升简化配的计格算方劲法。弹性督计算有方法假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