钢结构原理与设计.ppt
3-1 钢结构的连接,3-2 对接焊缝的构造和计算,3-3 角焊缝的构造和计算,3-4 焊接残余应力和焊接变形,3-5 普通螺栓的构造和计算,3-6 高强度螺栓连接的构造和计算,第3章 连接,第3章 连接,构件由型钢、钢板等通过连接构成 构件通过安装连接构成整个结构 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便 节约钢材,连接方法分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接等,3-1 钢结构的连接,3-1 钢结构的连接,钢结构的连接方法（a）焊缝连接（b）铆钉连接；（c）螺栓连接（d）紧固件连接,1.连接的重要地位 1）型钢组成构件，构件组成结构 2）连接方式直接影响结构构造、制造工艺、造价 3）连接质量影响结构的安全和使用寿命 4）传递连接件间力和弯矩,2.基本连接形式 1）对接连接 2）搭接连接 3）垂直连接 4）角形连接,3-1 钢结构的连接,3.1.1 焊缝连接,一.焊缝连接的特点,焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。优点：1.构造简单，任何形式的构件都可直接相连；2.用料经济，不削弱截面；3.制作加工方便，可自动化操作，质量好；4.连接的密闭性好，结构刚度大。,缺点：1.在焊缝附近的热影响区内，钢材组织发生改 变，导致局部材质变脆；2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力 降低；3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体；4.低温冷脆。,3-1 钢结构的连接,二.钢结构常用的焊接方法,目前应用最多的是手工电弧焊和自动(或半自动)埋弧焊，还有气体保护焊等,1.手工电弧焊,最常用的一种焊接方法。通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。,3-1 钢结构的连接,a）电路；b）施焊过程；1电焊机；2导线；3焊件；4电弧；5药皮；6起保护作用的气体；7熔渣；8焊缝金属；9主体金属；10焊丝；11熔池,优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。,对Q235钢采用E43型焊条对Q345钢采用E50型对Q390钢和Q420钢采用E55型,E代表焊条 E后面的两个数字如43表示焊条钢丝抗拉强度为：43kgfmm2(420Nmm2)。数字后的两个，表示焊条药皮类型、适用的施焊位置 以及适用的焊接电源,3-1 钢结构的连接,埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的电弧焊方法 焊丝送进和焊接方向的移动有专门机构控制的 称埋弧自动电弧焊 焊丝送进有专门机构控制，焊接方向移动靠工人操作的 称为埋弧半自动电弧焊 自动或半自动化操作，焊接工艺稳定，焊缝化学成分均 匀，焊缝质量好，焊件变形小。,2.埋弧焊（自动或半自动）,不同强度钢材焊接，采用与较低强度钢材适应焊接材料 用与较低强度钢材相适应焊条施焊，焊缝塑性性能与冲 击韧性好。,3-1 钢结构的连接,埋弧自动电弧焊1焊丝转盘；2转动焊丝的电动机；3焊剂漏斗；4电源；5熔化的焊剂；6焊缝金属；7焊件；8焊剂；9移动方向,3-1 钢结构的连接,现场用自动行走埋弧焊机焊接重型H型钢,3-1 钢结构的连接,3.气体保护焊,气体保护焊采用裸焊丝用从焊枪中喷出的气体保护施焊过程中的电弧、熔池和高温焊缝金属，用保护气体代替了焊剂二氧化碳作为保护气体，称为二氧化碳保护焊,3-1 钢结构的连接,二氧化碳保护焊的焊接效率高，金属熔化深度大，焊缝质量好，是一种良好的焊接方法，施焊时周围的风速要小，以免气体被吹散。,3-1 钢结构的连接,4.电阻焊 电阻焊利用电流通过焊件接触点表面电阻所产生的热来熔化金属，再通过加压使其焊合。适用于板叠厚度不大于12mm的焊接。对冷弯薄壁型钢构件，电阻焊可用来缀合壁厚不超过3.5mm的构件。,三.焊接连接形式及焊缝形式1.焊缝连接形式 分为对接、搭接、T型连接和角部连接 对接连接主要用于厚度相同或接近相同的两构件相互连接。采用对接焊缝的对接连接，由于相互连接的两构件在同一平面内，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中，且用料经济，但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。,3-1 钢结构的连接,a)对接接头；(b)搭接接头；（c）T形接头；(d)角接接头。,3-1 钢结构的连接,3-1 钢结构的连接,双层盖板和角焊缝对接连接，传力不均匀、费料，但施工简便，连接两板间隙无需严格控制。角焊缝的搭接连接，适用不同厚度构件连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单，施工方便。T型连接省工省料，用于制作组合截面。当采用角焊缝连接时，焊件间存在缝隙，截面突变，应力集中现象严重，疲劳强度较低，可用于不直接承受动力荷载结构连接。对于直接承受动荷载的结构？,2.焊缝形式 a)对接焊缝：正对接焊缝、斜对接焊缝。b)角焊缝：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝。,3-1 钢结构的连接,c)焊缝沿长度方向的布置分为连续角焊缝和间断角焊缝,连续角焊缝和间断角焊缝,d)焊缝按施焊位置分为平焊、横焊、立焊及仰焊,3-1 钢结构的连接,施焊时焊缝在焊件之间的相对空间位置、焊缝连接可分为平焊、横焊、立焊和仰焊等。平焊有时称作俯焊，施焊方便，质量易保证；仰焊困难。设计和制造时应尽量考虑使多数焊缝能在平焊或较方便的位置焊接避免仰焊。,3-1 钢结构的连接,四.焊缝缺陷及焊缝质量检验 1.焊缝缺陷 常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透。,3-1 钢结构的连接,2.焊缝质量检验 缺陷处引起应力集中，故对连接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。,焊缝质量检验一般可用外观检查及无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。无损检验目前广泛采用超声波检验，使用灵活经济，对内部缺陷反应灵敏，但不易识别缺陷性质；最明确可靠的检验方法是x射线或y射线透照或拍片，x 射线应用较广。,3-1 钢结构的连接,超声波探伤一级焊缝标准检测,3-1 钢结构的连接,钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）规定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；要求全焊透的一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验。,3-1 钢结构的连接,3.焊缝质量等级的规定 GB50017规范规定，焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境、应力状态等情况。,3-1 钢结构的连接,1.需进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级 2.不计算疲劳的构件，要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级,3.重级工作制和起重量Q50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间的T形接头焊缝焊透。焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级4.不焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。,3-1 钢结构的连接,3.1.2 铆钉和螺栓连接,一.铆钉连接 铆钉连接有热铆和冷铆二种方法。热铆是由烧红的钉坯插入构件的钉孔中，压铆机铆合而成 冷铆是在常温下铆合而成 在建筑结构中一般采用热铆 专用钢材BL2和BL3号钢制成,铆钉连接的质量和受力性能与钉孔的制法有很大关系。钉孔的制法分为、两类。类孔是用钻模钻成，或先冲成较小的孔，装配时再扩钻而成，质量较好。类孔是冲成或不用钻模钻成，简单，但构件拼装时钉孔不易对齐，故质量较差。,3-1 钢结构的连接,优点 塑性、韧性比焊接连接好 传力可靠，连接质量容易检查 对主体金属材质质量要求比焊接低缺点 钉孔削弱 制孔和打铆 要求技术水平 劳动条件差,铆钉连接由于构造复杂，费钢费工，现已很少采用。,3-1 钢结构的连接,二.螺栓连接 螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接1.普通螺栓连接 分为A、B、C三级。A级与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓 C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级 A级和B级螺栓材料性能等级则为5.6级或8.8级 8.8级其抗拉强度不小于800N/mm2，屈强比为0.8 C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成 螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.53mm A、B级螺栓由毛坯在车床上经过切削加工精制而成,3-1 钢结构的连接,2.高强度螺栓连接 45号钢，40B钢和20MnTiB钢加工制作 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于 800N/mm2和1000N/mm2 屈强比分别为0.8和0.9 等级分别称为8.8级和10.9级,3-1 钢结构的连接,大六角头型和扭剪型 安装时通过特别的板手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力 使接触面间产生摩擦力，传递外力 这种连接称为高强度螺栓摩擦型连接 优点：施工方便，对构件削弱小，可拆换，承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好,3-1 钢结构的连接,高强度螺栓也可同普通螺栓一样，允许接触面滑移，依靠螺栓杆和螺栓孔之间的承压来传力。这种连接称为高强度螺栓承压型连接。摩擦型连接的栓孔直径比螺杆的公称直径d大1.52.0mm；承压型连接的栓孔直径比螺杆的公称直径d大1.01.5mm。,3.1.4 焊缝代号、螺栓图例,焊缝符号表示法规定：焊缝代号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。,3-1 钢结构的连接,焊缝代号,当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚时，在标注焊缝代号的同时，可在图形上加栅线表示。,3-1 钢结构的连接,螺栓图例,3-1 钢结构的连接,3-2 对接焊缝的构造和计算,焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接 部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝,对接焊缝的构造,1.坡口型式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝 当焊件厚度很小（手工焊6mm，埋弧焊10mm）时，直边缝 一般厚度焊件可采用单边V形或V形焊缝 较厚的焊件（t 20mm），采用U形、K形和X形坡口,3-2 对接焊缝的构造和计算,对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。,3-2 对接焊缝的构造和计算,2.板宽度不同、厚度不同 对接焊缝拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm 在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过渡平缓，减小应力集中。,3-2 对接焊缝的构造和计算,钢板厚度不同,3-2 对接焊缝的构造和计算,一般情况下，每条焊缝的两端常因焊接时起弧、灭弧的影响而较易出现弧坑、未熔透等缺陷，常称为焊口，容易引起应力集中，对受力不利。,3.引弧板 在焊缝的起灭弧处，会出现弧坑等缺陷，焊接时设置引弧板和引出板 对受静力荷载的结构允许不设置引弧板，焊缝计算长度等于实际长度减2t。,3-2 对接焊缝的构造和计算,3.2.2 对接焊缝的计算,对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准等因素有关焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%一、二级检验的焊缝的抗拉强度认为与母材强度相等,3-2 对接焊缝的构造和计算,轴心受力的对接焊缝 1.计算 在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力N的对接焊缝，其强度应按下式计算：,3-2 对接焊缝的构造和计算,式中：lw焊缝计算长度，钢板宽度b，未采用引弧板施焊时取(b 2t)mm；t 在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度 在T形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度ftw、fcw对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。,3-2 对接焊缝的构造和计算,一、二级对接焊缝和没有拉应力构件中的三级对接焊缝都与主体钢材等强度，即只要钢材强度已经计算能满足设计要求，则焊缝强度同样也能满足。,施焊时均应加引弧板，避免焊缝两端起落弧缺陷，无引弧板焊缝计算长度应取为实际长度，计算每条焊缝长度应减去2t。加引弧板施焊情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算 受拉的三级焊缝需要计算,3-2 对接焊缝的构造和计算,加引弧板时，,对接焊缝抗剪强度设计值,2.对接斜焊缝 当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。轴心受拉斜焊缝，可按下列公式计算：,3-2 对接焊缝的构造和计算,计算不满足时首先应考虑把直焊缝移到拉应力较小(ftw)的部位不移动时可改用二级直焊缝或三级斜焊缝斜焊缝作成 tg1.5，强度能满足不必计算,N,N,N,Ncos,Nsin,三级焊缝的抗拉强度是母材强度的85。,3-2 对接焊缝的构造和计算,二.承受弯矩和剪力对接焊缝1.矩形截面 对接接头受弯和剪联合作用，焊缝截面矩形，最大值应满足下列强度条件钢板拼接对接直焊缝承受弯矩设计值M、剪力V，正应力和剪应力最大值发生在不同部位，分别计算：,3-2 对接焊缝的构造和计算,2.工字形截面验算最大正应力和剪应力验算较大正应力和较大剪应力，验算折算应力：,3-2 对接焊缝的构造和计算,三.轴心力、弯矩和剪力作用当轴心力与弯矩、剪力联合作用时 1.钢板拼接对接直焊缝承受弯矩M、剪力V和轴心拉力N,3-2 对接焊缝的构造和计算,2.对称工字形截面构件的直焊缝拼接,3-2 对接焊缝的构造和计算,系数1.1是考虑最大折算应力只发生在最大弯矩截面腹板焊缝端点处局部，故将其强度设计值ftw提高10。,3-2 对接焊缝的构造和计算,3-3 角焊缝的构造和计算,3.3.1 角焊缝的构造一.角焊缝的形式和强度 角焊缝是最常用的焊缝。1.形式：1）按与作用力关系分正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝,2）按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝,3-3 角焊缝的构造和计算,3-3 角焊缝的构造和计算,3）焊脚尺寸 有效高度 有效面积,3-3 角焊缝的构造和计算,4）普通型 平坦型 凹面型 直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面。在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用平坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式。两焊脚边的夹角a90或a90的焊缝称为斜角角焊缝。,3-3 角焊缝的构造和计算,2.试验结果表明 1）侧面角焊缝主要承受剪应力。塑性较好，弹性模量低，强度也较低 传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态 焊缝越长，应力分布越不均匀，但在进入塑性工作阶段时产生应力重分布，可使不均匀现象趋缓,3-3 角焊缝的构造和计算,侧面角焊缝主要承受剪力，应力状态比正面角焊缝单纯,3-3 角焊缝的构造和计算,2）正面角焊缝连接传力线有较剧烈弯折，应力复杂正面角焊缝沿焊缝长度的应力分布较均匀，在两个焊脚AB、BC和45度有效厚度BD面上有复杂和不均匀的正应力和剪应力，应力集中严重，正面角焊缝的破坏可能发生在焊脚AB、BC或有效厚度BD面，属正应力和剪应力综合破坏,3-3 角焊缝的构造和计算,但正面角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质 较脆。,经试验，正面角焊缝的静力强度高于侧面角焊缝。国内外试验结果表明：如果用焊缝有效厚度he乘焊缝长度lw的焊缝有效截面来计算焊缝应力，Q235钢和E43型焊条焊成的正面角焊缝的平均破坏强度比侧面角焊缝要高出35%以上,3-3 角焊缝的构造和计算,角焊缝的构造要求1.最大焊脚尺寸 规范规定：除了直接焊接钢管结构的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍之外，hf不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍 在板件边缘的角焊缝，当板件厚度t6mm时，hft-（1-2）mm；,最大焊脚尺寸hf1.2tmin。tmin为较薄焊件的厚度。,3-3 角焊缝的构造和计算,hf太大会使施焊时热量输入过大，焊缝收缩时容易产生较大的焊接残余变形和三向焊接残余应力；且使热影响区扩大，容易产生脆性断裂；甚至易使较薄焊件烧穿。板件边缘的较大角焊缝当与板件边缘等厚时施焊时易产生咬边现象,3-3 角焊缝的构造和计算,2.最小焊脚尺寸 规范规定：角焊缝的焊脚尺寸hf不得小于，t为较厚焊件厚度；自动焊熔深大，最小焊脚尺寸可减少1mm；对T形连接的单面角焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同。,hf太小会使焊缝有缺陷或尺寸不足时影响承载力过多。且焊缝因冷却过快容易产生收缩裂纹。故规定hf最小值随tmax而相应增加。,3-3 角焊缝的构造和计算,若内力沿侧面角烽缝全长分布，则计算长度不受此限。,3.侧面角焊缝的最大计算长度lw 侧面角焊缝的计算长度不宜大于lw 60hf，当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。,3-3 角焊缝的构造和计算,焊缝太短会使施焊时起弧灭弧可能引起的弧坑缺陷相距太近，再加上其它焊缝缺陷或尺寸不足将影响承裁力过多。,4.角焊缝的最小计算长度 侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度均不得小于8hf和40mm，其实际焊接长度应较前述数值还要大2hf。,3-3 角焊缝的构造和计算,5.搭接连接的构造要求 当板件端部仅有两条侧面角焊缝连接时，宜使每条侧面角焊缝计算长度lw其间距b，且间距 b16tmin(tmin12mm时)或190mm(tmin12mm时)。,3-3 角焊缝的构造和计算,t为较薄焊件的厚度，以免因焊缝横向收缩，引起板件发生较大拱曲。在搭接连接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，也不得小于25mm，以免焊缝受偏心弯矩影响太大而破坏。,3-3 角焊缝的构造和计算,6.围焊的转角处连续施焊 对于非围焊，2hf的绕角焊 杆件与节点板的连接焊缝宜采用两面侧焊 也可用三面围焊 对角钢杆件可采用L形围焊 所有围焊的转角处也必须连续施焊,3-3 角焊缝的构造和计算,直角角焊缝的基本计算公式 1.角焊缝的有效截面为焊缝有效厚度与计算长度的乘积，而有效厚度he=0.7hf。,2.试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部，通常认为直角角焊缝是以45方向的最小截面作为有效计算截面。国家标准化组织（ISO）推荐：,3-3 角焊缝的构造和计算,3.我国采用折算应力公式。引入抗力分项系数后，得角焊缝的计算式：,4.承受Ny和NX作用,3-3 角焊缝的构造和计算,则应力综合作用下，和 共同作用处的计算公式为：,3-3 角焊缝的构造和计算,或,式中f正面角焊缝的强度增大系数，,对正面角焊缝，得：,对侧面角焊缝，得：,3-3 角焊缝的构造和计算,对于直接承受动力荷载结构中的焊缝，取,二.角焊缝的构造要求1.最大焊脚尺寸,最大焊脚尺寸hf1.2tmin。tmin为较薄焊件的厚度。,3-3 角焊缝的构造和计算,2.最小焊脚尺寸 规范规定：角焊缝的焊脚尺寸hf不得小于,3.侧面角焊缝的最大计算长度lw 计算长度不宜大于lw 60hf，,4.角焊缝的最小计算长度 侧面或正面角焊缝计算长度不得小于8hf和40mm。,一.角焊缝 1）正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝,2）直角角焊缝和斜角角焊缝,3）焊脚尺寸 有效高度 有效面积,回顾,式中f正面角焊缝的强度增大系数,直接承受动载,对侧面角焊缝，得：,3-3 角焊缝的构造和计算,回顾,3.3.3 角焊缝的计算一.承受轴心力作用时角焊缝连接的计算1.用盖板的对接连接 侧面角焊缝 三面围焊缝,3-3 角焊缝的构造和计算,N,N,3-3 角焊缝的构造和计算,三面围焊缝,起落弧影响,侧面角焊缝,2.承受斜向轴心力的角焊缝,分解力或合力计算,3-3 角焊缝的构造和计算,（1）分力法 对N力进行分解Nx=NsinNy=Ncos则：,3-3 角焊缝的构造和计算,（2）合力法,3-3 角焊缝的构造和计算,斜焊缝强度增大系数,3.承受轴力的角钢端部连接在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝采用两面侧焊，采用三面围焊特殊情况也采用L形围焊,3-3 角焊缝的构造和计算,三面围焊可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3求出正面角焊缝所分担的轴心力N3当腹杆为双角钢组成的T形截面，肢宽为b,由平衡条件可得：,3-3 角焊缝的构造和计算,起落弧影响,两面侧焊上式中：N3=0,3-3 角焊缝的构造和计算,考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度应为计算长度加2hf,起落弧影响,杆件受力小，采用L形围焊 N2=0,3-3 角焊缝的构造和计算,L形围焊,起落弧影响,为设计方便，k1和k2可近似取:,等边角钢连接,不等边角钢长边连接,不等边角钢短边连接,3-3 角焊缝的构造和计算,复杂受力时角焊缝连接计算,3-3 角焊缝的构造和计算,外力为轴力、弯矩、扭矩、剪力 1.承受轴力、弯矩、剪力时角焊缝计算(1)双面角焊缝连接承受偏心斜拉力N作用,A点处方向相同，直接叠加剪力Ny在A点处产生平行于焊缝长度方向应力：,3-3 角焊缝的构造和计算,焊缝承受剪力V和弯矩M=Ve弯矩M焊缝全截面承受，产生三角形分布的水平弯曲应力f1剪力通常假定仅由腹板焊缝承受，剪应力均匀分布,3-3 角焊缝的构造和计算,(2)工字梁与钢柱翼缘角焊缝连接,应验算A、B点处的焊缝应力(Iw为焊缝截面惯性矩),A点：,3-3 角焊缝的构造和计算,B点：,2.三面围焊承受扭矩剪力联合作用时角焊缝的计算 三面围焊承受偏心力F偏心力产生轴心力F和扭矩T=Fe。,3-3 角焊缝的构造和计算,焊缝承受扭矩时的基本假定:（1）被连接构件绝对刚性,焊缝变形按弹性考虑（2）被连接构件绕焊缝形心O相互旋转，焊缝任一点变形和应力方向均垂直于该点与O的连线，大小与r成正比。,3-3 角焊缝的构造和计算,O,最危险点为A或A点。,A,A,r,J=Ix+Iy,J焊缝计算截面对形心极惯性矩,分解为x方向和y方向的分力,h,b,c,x,x,y,y,3-3 角焊缝的构造和计算,rx,ry,nfT,r,0.7hf,焊缝强度需要满足：,3-3 角焊缝的构造和计算,剪力V作用A点引起的应力：,其中：,有了c值，可以计算Ix、Iy。,焊缝群中任意点应力方向均垂直于该点和焊缝群形心 的连线。同时这些点应力的方向又垂直于焊缝的长度方向该连接中的角焊缝为受弯，否则为受扭。,3-3 角焊缝的构造和计算,或者:如果力矩在焊缝群平面内，则受扭，垂直于焊缝群平面，则受弯。,判断焊缝受弯矩还是受扭矩作用，,3.3.4 斜角角焊缝、部分焊透的对接焊缝的计算一.斜角角焊缝的计算 1.形式 两焊脚边的夹角不是90的角焊缝为斜角角焊缝，这种焊缝往往用于料仓壁板、管形构件等的端部T形接头连接中,3-3 角焊缝的构造和计算,2.计算 斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同：（1）任何情况都取f（或f）=1.0。（2）有效厚度,3-3 角焊缝的构造和计算,假定焊缝在其所成夹角的最小斜面上发生破坏。规范规定：当两焊角边夹角 或（a）根部间隙（b、b1或b2）不大于1.5mm时，有效厚度：(b)当根部间隙大于1.5mm,小于5mm时，有效厚度：,3-3 角焊缝的构造和计算,二.部分焊透的对接焊缝的计算 部分焊透的对接焊缝 1.应用 外部需要平整的箱形柱和T形连接、不需要焊透之处。2.形式 国外-角焊缝，我国-不焊透的对接焊缝。坡 口 型 式,3-3 角焊缝的构造和计算,3.计算公式（1)公式 角焊缝的计算公式(2)f 垂直于焊缝长度方向压力作用，取f=1.22，其他取f=1.0。(3)有效厚度 he坡口根部至焊缝表面最短距离s。规范规定he取值如下：,3-3 角焊缝的构造和计算,(a)V形坡口：当 时，he=s；当，he=0.75s。(b)单边V形和(c)K形坡口：当 mm。(d)U形、(e)J形坡口：he=s。s为坡口深度，即根部至焊缝表面最短距离。当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时(b)(c)(e),抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。,3-3 角焊缝的构造和计算,
