第3章-连接-3钢结构.ppt

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（1）直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。

对承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面通常采用（b）的形式，侧面角焊缝的截面则做成凹面式（c）。

3.3角焊缝的构造和计算,

（2）斜角角焊缝两焊边的夹角90或90的焊缝。

通常用于钢漏斗和钢管结构中。

hf焊脚尺寸；焊脚边的夹角；he有效厚度（破坏面上焊缝厚度）并有，hehfcos/2,对于135o或60o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。

3.3角焊缝的构造和计算,

（2）正面角焊缝：

焊缝垂直于受力方向，应力状态较复杂。

焊缝截面各面都有正应力和剪应力，分布不均匀，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。

破坏强度高，但塑性差，弹性模量大。

（1）侧面角焊缝：

焊缝长度方向与受力方向平行，应力分布简单。

主要承受剪应力，弹性阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小；强度低，弹性模量低，但塑性较好。

角焊缝的工作性能,图3.3.3角焊缝的应力分布,3.3角焊缝的构造和计算,图3.3.4角焊缝荷载与变形关系,斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。

q为试验焊缝与试件水平方向的夹角。

正面角焊缝的破坏强度比侧面角焊缝高。

3.3角焊缝的构造和计算,2.构造要求,角焊缝的焊脚尺寸是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸-hf,

（1）焊脚尺寸,为了保证焊缝的最小承载能力以及防止焊缝由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂。

a）最小焊脚尺寸（hf,min）,3.3角焊缝的构造和计算,手工焊角焊缝：

t较厚焊件的厚度。

自动焊（温度高而均匀）：

焊件厚度t4mm时：

取hfmin=t,T形连接单面角焊缝（冷却快）：

b）最大焊脚尺寸（hfmax）,对板件（厚度t）边缘的角焊缝（贴边焊）当t6mm时，hfmaxt；当t6mm时，hfmaxt-（12）mm。

为了避免焊缝局部过热，烧穿较薄的焊件，减小焊接残余应力和残余变形。

hf,max应满足以下要求:

直接焊接钢管结构的尺寸不宜大于支管壁厚的2倍。

对于圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。

3.3角焊缝的构造和计算,

（2）角焊缝计算长度,角焊缝计算长度（lw）取值lwminlwlwmax,焊脚尺寸的取值hfminhfhfmax,最小计算长度（lwmin）,为了使焊缝能有一定的承载能力，根据使用经验，侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于：

lwmin8hf和40mm,考虑到焊缝两端的缺陷，其实际长度应较前述数值还要大2hf,lwmax60hf若实际长度超过以上数值，则超过部分不纳入计算长度中。

若内力沿侧焊缝全长分布时，计算长度不受此限制。

b）侧焊缝最大计算长度（lwmax）,3.3角焊缝的构造和计算,（3）减小应力集中的措施,图3.3.5侧焊缝引起焊件拱曲,为了避免焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，两侧面角焊缝距离不宜过大。

b16t（t12mm）或190mm（t12mm）；,a）构件端部仅有两边侧缝连接时：

试验结果表明，连接的承载力与b/lw有关。

为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，应使：

b/lw1；,b两侧缝之间的距离；lw侧焊缝计算长度；t较薄焊件的厚度。

3.3角焊缝的构造和计算,c）直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：

正面角焊缝宜为1:

1.5，长边与内力方向一致；侧面角焊缝可用直角焊缝为1:

1。

b）仅用正面角焊缝的搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍或25mm。

d）当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。

避开起落弧发生在转角处的应力集中。

3.3角焊缝的构造和计算,图3.3.6搭接连接,3.3角焊缝的构造和计算,3.3.2直角焊缝的基本计算公式,1.焊缝的破坏面,图3.3.8直角角焊缝截面,2.有效截面上的应力状态,图3.3.9角焊缝有效截面上的应力,国际标准化组织（ISO）推荐用式（3.3.1）确定角焊缝的极限强度,在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：

垂直于焊缝有效截面的正应力在有效截面平面内垂直于焊缝长度的剪应力在有效截面平面内平行于焊缝长度方向的剪应力,上式相当于国产Q235钢提出，其它钢种公式左边系数（1.73.0）,式中：

fuw-焊缝金属的抗拉强度,3.3角焊缝的构造和计算,（3.3.3）,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（3.3.1）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。

3.3角焊缝的构造和计算,图3.3.10直角角焊缝的计算,如图所示承受互相垂直的2Ny、2Nx两个轴心力作用的直角角焊缝，2Ny垂直于焊缝长度方向产生平均应力f，其在有效截面上引起的应力值为：

（3.3.4）,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。

对直角角焊缝：

3.实用计算方法,3.3角焊缝的构造和计算,图3.3.10直角角焊缝的计算,沿焊缝长度方向的力2Nx，在有效截面上引起平行于焊缝长度方向的剪应力f。

（3.3.5）,3.3角焊缝的构造和计算,则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：

（3.3.6）,f正面角焊缝的强度设计值增大系数。

静载时f1.22，对直接承受动力荷载的结构，f1.0。

3.3角焊缝的构造和计算,正面角焊缝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。

（3.3.7）,（3.3.8）,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。

3.3角焊缝的构造和计算,计算公式,3.3.3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,Slw连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和,3.3角焊缝的构造和计算,例题3.6试设计用拼接盖板的对接连接。

已知钢板宽B270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板的厚度t2=16mm。

该连接承受的静态轴心力N1400kN（设计值），钢材为Q235B，手工焊，焊条为E43型,3.3角焊缝的构造和计算,设计拼接盖板的对接连接有两种方法。

一种方法是假定焊脚尺寸求得焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力。

如果假定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力要求为止。

3.3角焊缝的构造和计算,板书讲解,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,3.3角焊缝的构造和计算,例题3.7条件同例题3.6，现改为三面围焊，试设计该拼接板。

B,b,板书讲解,

（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,（3.3.9a）,（3.3.9b）,外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：

代入（3.3.6），得焊缝计算公式：

3.3角焊缝的构造和计算,（3.3.10）,令：

则斜焊缝的计算公式为：

将f（斜角焊缝强度增大系数）作成表格,3.3角焊缝的构造和计算,例题3.8试验算如图所示直角角焊缝的强度。

已知焊缝承受的斜向静力荷载设计值F=280kN，=60，角焊缝的焊角尺寸hf=8mm，实际长度l=155mm，钢材为Q235B，手工焊，焊条为E43型。

板书讲解,