钢结构工程施工（第五版） 课件 2项目二 焊接

第8讲焊接的方法

钢结构的连接方法一般采用焊接、螺栓连接和铆钉连接。

其中焊接应用较为普遍，其操作方法一般是通过电弧产生热量使焊条和焊件局部熔化，然后经冷却凝结成焊缝，从而使焊件连接成一体。第8讲焊接的方法焊接优点：焊件一般不设连接板而直接连接，且不削弱焊件截面，构造简单，节省材料，操作简便省工，生产效率高，在一定条件下还可采用自动化作业，焊接的刚度大，密闭性能好。焊接缺点：焊缝附近热影响区的材质变脆；焊接产生的残余应力和残余变形对结构有不利影响；焊接结构因刚度大，对裂纹很敏感，一旦产生局部裂纹时便易于扩展，尤其在低温下更易产生脆断。第8讲焊接的方法

1.焊接方法

钢结构主要采用电弧焊，它设备简单，易于操作，且焊缝质量可靠，优点较多。（1）手工电弧焊

原理、优缺点第8讲焊接的方法（2）自动或半自动埋弧焊

原理、优缺点第8讲焊接的方法（3）C02气体保护焊

原理、优缺点第8讲焊接的方法小结：

本讲学习了连接的方法，焊接的概念、优缺点和焊接的三种方法，重点掌握焊接的三种方法和工作原理。第8讲焊接的方法第9讲焊接接头与焊缝的形式

钢结构的连接可分为对接、搭接、T形连接和角接等接头形式。当采用焊接时，根据焊缝的截面形状，又可分为对接焊缝和角焊缝以及由这两种形式焊缝组合成的对接与角接组合焊缝，见图2-10。第9讲焊接接头与焊缝的形式1.对接焊缝第9讲焊接接头与焊缝的形式2.角焊缝第9讲焊接接头与焊缝的形式

角焊缝按沿长度方向的布置，还可分为连续角焊缝和断续角焊缝两种形式，见图2-11。前者为基本形式，其受力性能好，应用广泛。后者因在焊缝分段的两端应力集中严重，故一般只用在次要构件或次要焊缝连接中。第9讲焊接接头与焊缝的形式3.焊缝的施焊位置与形式。第9讲焊接接头与焊缝的形式小结

本讲学习了对接焊缝、角焊缝的概念与形式。第9讲焊接接头与焊缝的形式第10讲焊缝符号及标注1、焊接符号的组成与基本形式。组成：图形符号、辅助符号、引出线

、V、涂黑的三角形旗、3/4圆弧含义。表2-8

第10讲焊缝符号及标注2、对接焊缝的坡口形式、符号及尺寸标注。第10讲焊缝符号及标注焊缝标注图形第10讲焊缝符号及标注小结：

本讲学习了焊缝的表示方法。焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。要求在钢结构设计时能正确标注焊缝，在钢结构工程施工时能正确识别焊缝符号。第10讲焊缝符号及标注第11讲焊缝质量等级1.焊缝缺陷

当焊缝中存在气孔、夹渣、咬边等缺陷时，它们不但使焊缝的受力面积削弱，而且还在缺陷处引起应力集中，易于形成裂纹。在受拉连接中，裂纹更易扩展延伸，从而使焊缝在低于母材强度的情况下破坏。同样，缺陷也会降低连接的疲劳强度。因此，应对焊缝质量严格检验。第11讲焊缝质量等级图2-15焊缝缺陷第11讲焊缝质量等级

除以上焊接缺陷外，由于焊接时温度的变化，也会引起钢材的变形，影响钢材的质量。例T形连接焊接变形动画、薄板焊接翘曲变形动画、垂直连接焊接变形动画、搭接连接构件变形动画、对接焊缝构件变形等。

选择正确的焊接顺序，能有效减少焊接变形。工字型截面焊接变形（顺序错误）动画、工字型截面焊接变形（顺序正确）动画、正确焊接顺序1动画、正确焊接顺序2跳焊动画。第11讲焊缝质量等级2.焊缝缺陷检查焊缝表面缺陷可通过外观检查，内部缺陷则用无损探伤(超声波或x射线、γ射线)确定。3.焊缝质量检查标准焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。第11讲焊缝质量等级小结

本讲学习了焊缝的缺陷、焊接温度引起的变形，焊缝缺陷检查方法、焊缝质量检查标准，重点掌握焊缝的缺陷类型和质量标准。第11讲焊缝质量等级第12讲

对接焊缝构造1.焊缝坡口形式及选用

对接焊缝坡口的形状可分为I形、单边V形、V形、X形、单边U形、U形和K形等。第12讲对接焊缝构造2.变截面钢板拼接宽度或厚度相差4mm以上时，做坡度。坡度≤1：2.5或1：4

当厚度相差不大(当较薄钢板的厚度≥5～9mm时为2mm、10～12mm时为3mm、>12mm时为4mm)时，可不加工斜坡。第12讲对接焊缝构造3.引出板、引弧板概念

在对接焊缝的起弧落弧处，常出现弧坑等缺陷，以致引起应力集中并易产生裂纹，这对承受动力荷载的结构尤为不利。因此，各种接头的对接焊缝均应在焊缝的两端设置引弧板和引出板。第12讲对接焊缝构造在未来职业岗位的应用：

在钢结构设计和施工中，能正确选用焊缝形式，能正确处理不同厚度焊件的焊接，明白引弧板的作用。

小结：

本讲学习了焊缝坡口的形式及选用，变截面钢板的拼接，引出板、引弧板的作用，重点要掌握基本概念，能正确选用焊缝坡口，能处理不同厚度钢板的焊接。第12讲对接焊缝构造第13讲

对接焊缝的计算1、轴心力下对接焊缝的计算。强度计算公式：

第13讲对接焊缝的计算

如果直缝不能满足强度要求，可采用图示斜对接焊缝。焊缝与作用力间的夹角满足时，斜焊缝的强度不低于母材强度，不再进行验算。第13讲对接焊缝的计算2.弯矩和剪力作用下对接焊缝的计算（1）矩形截面第13讲对接焊缝的计算（2）工字形截面第13讲对接焊缝的计算在未来职业岗位的应用：

在钢结构设计和施工中，能进行对接焊缝的计算。

小结：

本讲学习了对接焊缝的计算，重点掌握计算公式的应用。第13讲对接焊缝的计算第14讲角焊缝的形式与构造1.角焊缝的形式(1)角焊缝按其长度方向和外力作用方向的不同可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝1、垂直于力作用方向的正面角焊缝2、与力作用方向成斜角的斜向角焊缝3第14讲角焊缝的形式与构造(2)角焊缝的截面形式

普通型、凹面型和平坦型三种，hf称为角焊缝的焊脚尺寸。第14讲角焊缝的形式与构造2.角焊缝的构造最小焊脚尺寸hfmin：最大焊脚尺寸hfmax：

第14讲角焊缝的形式与构造（3）不等焊脚尺寸：当两焊件的厚度相差较大，且采用等焊脚尺寸无法满足最大和最小焊脚尺寸的要求时，可采用不等焊脚尺寸。（4）焊缝最小计算长度： 角焊缝的计算长度不宜小于8hf和40mm；当hf≤5mm时，则应为50mm。第14讲角焊缝的形式与构造（5）焊缝最大计算长度 侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。（6）侧面角焊缝第14讲角焊缝的形式与构造（7）在搭接连接中：搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm，减小因焊缝收缩产生的残余应力及因偏心产生的附加弯矩。（8）当角焊缝的端部在构件转角处时：为避免起落弧的缺陷发生在此应力集中较大部位，宜做长度为2hf的绕角焊，见图2-24，且转角处必须连续施焊，不能断弧。第14讲角焊缝的形式与构造在未来职业岗位的应用：

在钢结构设计和施工中，能正确选择角焊缝的形式，按构造确定角焊缝的焊角尺寸hf，确定焊缝长度等构造。

小结：

本讲学习了角焊缝的形式与构造，重点掌握焊角缝焊角尺寸hf的构造取值。第14讲角焊缝的形式与构造第15讲角焊缝的计算

1.角焊缝的应力状态和强度(1)侧面角焊缝力N平行于焊缝：剪应力破坏：沿450喉部破坏第15讲角焊缝的计算(2)正面角焊缝力垂直于焊缝：N破坏：沿450喉部或两熔合边强度较侧面角焊缝高1.35～1.55倍第15讲角焊缝的计算工程中，假定破坏沿450喉部破坏。焊缝有效厚度：焊缝有效长度：减2hf第15讲角焊缝的计算2.角焊缝强度条件的一般表达式第15讲角焊缝的计算在未来职业岗位的应用：

在钢结构设计和施工中，能正确分析侧面角焊缝、正面角焊缝的受力状态，并能进行焊缝的承载力计算。小结：

本讲学习了侧面角焊缝、正面角焊缝的受力状态，以及在垂直力和平行力的共同作用下，角焊缝强度条件的一般表达式，重点掌握受力特点。第15讲角焊缝的计算第16讲轴心力作用下的角焊缝计算1.当作用力垂直于焊缝长度方向时，相当于正面角焊缝受力，得第16讲轴心力作用下的角焊缝计算2.当作用力平行于焊缝长度方向时，相当于侧面角焊缝受力，得

第16讲轴心力作用下的角焊缝计算3.当焊缝方向较复杂时，均按侧面角焊缝对待，偏安全地取βf=1.0第16讲轴心力作用下的角焊缝计算4.当角钢用角焊缝连接时： 角钢与连接板用角焊缝连接时，一般宜采用两面侧焊，也可用三面围焊或L形围焊。

第16讲轴心力作用下的角焊缝计算（1）当采用两面侧焊时肢背：肢尖：

η1、η2角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，可按表2-9的近似值取用。第16讲轴心力作用下的角焊缝计算（2）当采用三面围焊时：hf3

按构造选取，这时

已知。肢背：肢尖：第16讲轴心力作用下的角焊缝计算（3）当采用L形围焊时：N2=0第16讲轴心力作用下的角焊缝计算

按上述方法求出各条焊缝分担的内力后，假定角钢肢背和肢尖焊缝尺寸hf1和hf2，即可分别求出所需的焊缝计算长度。第16讲轴心力作用下的角焊缝计算

对L形围焊可按下式先求其正面角焊缝的焊脚尺寸hf3，然后使hf1=hf3，再由式（2-20）即可求出lw1

第16讲轴心力作用下的角焊缝计算在未来职业岗位的应用：

在钢结构设计和施工中，能正确计算角焊缝的计算长度。小结：

本讲主要学习了正面角焊缝、侧面角焊缝、复杂焊缝方向、角钢连接角焊缝的计算，计算中重点是根据构造确定焊角尺寸，计算焊缝长度。第16讲轴心力作用下的角焊缝计算第17讲弯矩、剪力和轴力共同作用时的角焊缝计算当弯矩、剪力和轴力共同作用时

F力分解：V和N，M=Ve、并向角焊缝有效截面的形心简化，焊缝端点A最危险。第17讲弯矩、剪力和轴力共同作用时的角焊缝计算M引起：N引起：