对接焊缝的构造与计算
对接焊缝
对接焊缝的计算 例题6 例题6 【解】1.焊缝面积模量计算 截面面积:
AW = 2 ×12 ×100 + 200 × 8 = 4000mm2
1 I W = (100 × 224 3 − 92 × 200 3 ) = 3233 × 10 4 mm 4 截面惯性距： 12 截面抵抗矩： WW = I W / 112 = 288661mm 3
对接焊缝的计算 例题6 例题6 计算工字梁截面的对接焊缝已知条件如下：
max
max
已知：翼缘板宽100mm，厚度12mm；腹板高度200mm，厚度8mm 材 料：钢材为Q345 手工焊，焊缝质量2级，焊条E50，施焊时采用 引弧板； 荷 载：轴向拉力=200kN，弯矩40kN·m，剪力240kN；
式中： 式中： lw——焊缝计算长度， 焊缝计算长度， 焊缝计算长度 钢板宽度b，未采用引弧板施焊时取(b –2t) mm； 钢板宽度 ，未采用引弧板施焊时取 ； t ——在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度 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 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。 对接焊缝的抗拉、 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
施焊时均应加引弧板，避免焊缝两端起落弧缺陷， 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， 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。 长度应减去 。 加引弧板施焊情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及 加引弧板施焊情况下，所有受压、 受拉的一、二级焊缝，均与母材等强， 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 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， 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 则焊缝强度同样也能满足。 求，则焊缝强度同样也能满足。
建筑钢结构工程技术 2.3 对接焊缝的构造和计算
对接焊缝的构造和计算用对接焊缝连接的板件常需把焊接的边缘加工成各种形式的坡口，因此对接焊缝又称为坡口焊缝。
对接焊缝按是否焊透可分为焊透的和部分焊透的两种。
焊透的对接焊缝强度高，受力性能好，故一般均采用焊透的对接焊缝。
只有当板件较厚而内力较小或甚至不受力时，才可采用部分焊透的对接焊缝，以省工省料和减小焊接变形。
但由于它们未焊透，应力集中和残余应力严重，对于直接承受动力荷载的构件不宜采用。
以下仅对焊透的对接焊缝的构造和计算加以详细论述。
一、对接焊缝的构造对接焊缝坡口的形式与尺寸应根据焊件厚度和施焊条件来确定，以保证焊缝质量、便于施焊和减小焊缝截面为原则。
一般由制造厂结合工艺条件并根据国家标准来确定。
（一）对接焊缝坡口的基本形式对接焊缝的坡口形式有I形（即不开坡口或垂直坡口）、单边V形、V形、J形、U形、K形和X形等（图2-11）。
各种坡口中，沿板件厚度方向通常有高度为p间隙为b的一段不开坡口，称为钝边，焊接从钝边处（根部）开始。
当采用手工焊时，若焊件厚度很小（t≤10mm），可采用不切坡口的I形缝（图2-11a）。
对于一般厚度（t=10~20mm）的焊件，可采用有斜坡口的带钝边单边V形缝或V形缝（图2-11b、c），以便斜坡口和焊缝跟部共同形成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透。
焊件更厚（t >20mm）时，应采用带钝边U形缝或X形缝（图2-11e、g）。
其中V 形和U形坡口焊缝需正面焊好后再从背面清根补焊（封底焊缝），X形坡口焊缝需从两面施焊。
用U形或X形坡口与用V形坡口相比可减少焊缝体积。
U形坡口加工困难，X形坡口加工较简单，焊缝体积也较小，常用于有翻转条件的焊件，以便从两面施焊。
在T形或角接头中以及对接接头一边板件不便开坡口时，可采用单边V形、J形或K 形坡口（图2-11b、d、g）。
若受装配条件限制间隙过大时，仍可采用上述坡口，但在坡口下面需预设垫板，如图3-11（h）阻止熔化金属流淌和使根部焊透。
钢结构对接焊缝的构造与计算
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注意： 焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的强度不低于 母材强度，可不再进行验算。
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例 试验算图3.36所示钢板的对接焊缝的强度。图中a=540mm， t=22mm，轴心力的设计值为N=2150kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为
2、不同厚度,不同宽度拼接
3、引弧板 －起弧、落弧易引起弧坑、未 熔透等缺陷。焊接时常将焊缝 两端施焊至引弧板，然后再将 多余的部分割除。不采用引弧 板时，焊缝计算长度等于实际 长度减 去2t（t为较薄焊件厚度）。
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二、对接焊缝的计算
1、焊透的对接焊缝的计算 注意：
对接焊缝一般只在焊缝质量等级为三级且受拉力作用时，才须 进行抗拉强度计算。 对焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度设计值虽与母 材相等，但当焊缝在无引弧板情况下施焊时，由于两端起、落弧 的弧坑缺陷，《规范》规定每条焊缝的计算长度比实际长度减去 2t ,因此焊缝强度会略低于母材。这种情况也需进行强度计算。
1.1－考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适当
提高的系数。
（3）、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 当轴心力与弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴 心力和弯矩引起的应力之和。
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焊接连接的计算步骤总结：
1、画出焊缝计算截面 2、计算焊缝或焊缝群的形心 3、将焊缝所受外力等效简化到形心处,求得作用在焊缝截面形心处
（1）轴心受力的对接焊缝 轴心力－外力通过焊缝或焊缝群的形心。
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N lw t
ftw or
f
w c
对接焊缝、角焊缝的构造和计算汇总.
3.5.7典型节点（4）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力、轴力作用
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
N My1 N My V 1 f t w ( f cw ) 2 2 , 2 ' , Aw I w Aw Aw I w N My3 V 3 , 3 ' zs 32 3 32 1.1 f t w Aw I w Aw
' Aw h0t w
zs 22 3 22 1.1 ft w
4
N My4 ft w Aw I w
——焊缝有效抗剪面积，
Aw
——整个焊缝截面的面积；
3.6 角焊缝的构造和计算 3.6.1 角焊缝的构造 ： 角焊缝的截面
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
（1）按两焊角边夹角划分
f
w v
f fw
≤16
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325
125 120 115 110 180 170 155 145 205 190 180 170 220 210 195 185 220 220 200 160
自动焊、 半自动 焊和 E55 型焊条 的手工焊
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.5.6 计算步骤 1. 确定计算截面上的内力（荷载效应） 2. 确定焊缝质量检验等级－－ 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作 环境以及应力状态等－－对接焊缝一般均有全熔透 要求，等级为二级或一级 3. 确定焊缝强度设计值 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 4. 计算焊缝截面特性 截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等 5. 应力计算 6. 强度校核
钢结构焊接和计算
4.3.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式
2）工字形截面
max
M Ww
ftw
max
VSw I w t
f
w v
2 1
3 12
1.1 ftw
例1：设计500×14钢板的对接焊缝连接。钢 板承受轴向拉力，其中恒荷载和活荷载标准 值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN， 相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为 Q235-B.F （ A3F ） ， 采 用 E43 型 焊 条 手 工 电 弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。
解 思路： 效应S < 抗力R
（ 即 S= N <
lwt
R ftw ）
1．焊缝承受的轴心拉力设计值为：
N 7001.2 4001.4 1400kN
2．三级对接焊缝抗拉强度设计值
ftw 185N / mm 2
3．先考虑用直焊缝验算其强度
N / lwt 1400103 /[(500 10) 14]
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造
①自动焊： hf=hfmin-1(mm)； ②T形连接的单面角焊缝：hf=hfmin+1(mm)； ③当t <4mm时，hfmin= t (mm)；
④当t ≤6mm时，hfmax ≤t (mm)； 当t >6mm
时，hfmax= t-(1~2) (mm)；
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
4.3.1.2 对接焊缝的计算
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
N lwt
f
t
第三章 钢结构的连接(上)
销钉(pin bolt)、铆钉(rivett)、螺栓(bolt)、焊接(weld)及紧固
件连接(fastener)。
钢结构连接的设计原则(principles of design)： 安全可靠(safe and reliability)、传力明确(clear load tranfer path)、构造简单(simple constructional details)、制作方便 (convenient to be manufactured)和节约钢材(steel saving)。
3.1.1 焊缝连接 (welded connection)
1. 焊缝连接的特点(characteristics)
优点 (Advan tages) 构造简单，连接方便； 用料经济，不削弱截面； 加工方便，可实现自动化操作； 密闭性好，连接刚度大。
焊接应力和焊接变形降低承载力； (Disadvan 对裂纹敏感，局部裂纹易扩展到整体，尤其动载和冷脆； tages） 易存在各种缺陷。
（3）焊缝质量等级(quality grades of welding)的规定
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等
级的选用有如下规定： ① 需要进行疲劳(fatigue)计算的构件中，垂直于(vertical)作用 力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。
②在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材(base material)
等强的受拉对接焊缝(butt weld)应不低于二级；受压时宜为二级。
③重级工作制(heavy-duty)和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁(middle-duty crane beam)的腹板(web plate)与上翼缘板 (top flange plate)之间以及吊车桁架(crane truss)上弦杆(up
2015年一级注册建筑师建筑结构辅导：对接焊缝的计算和构造
对接焊缝的计算和构造（1 ）对接焊缝的计算1 ）对接焊缝的有效截面施焊对接焊缝时应在焊缝的两端设置引弧板和引出板（以后一律简称引弧板），如图6 －13 所示，其材质和坡口形式应与焊件相同。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整，严禁用锤将其击落。
此时对接焊缝的有效长度l w 当与焊件的宽度b 相同。
当焊缝为焊透时，焊缝的有效厚度也与焊件厚度相同（焊缝表面的余高即凸起部分，常略去不计）。
因此，对接焊缝的有效截面等于焊件的截面。
当无法使用引弧板施焊时设计规范中规定：每条焊缝的有效长度l w在计算时应减去2t （t 为焊件厚度），以考虑焊缝两端在起弧和熄弧时的影响，此时两者的截面就略有差异。
2 ）对接焊缝的强度设计值规范对对接焊缝的各种强度设计值作了如下规定；对接焊缝的抗压强度设计值介、抗剪强度设计值介和焊缝质量为一、二级时的抗拉和抗弯强度设计值介均取与焊件钢材相同的相应强度设计值，而对焊缝质量为三级的厂则取相应焊件钢材强度设计值了的0 . 85 倍，并取以5N / rnm2为倍数的整数。
关于焊缝质量等级的标准在《钢结构工程施工质量验收规范》中有明确规定，详见该规范。
例如除对设计要求全焊透的焊缝应作外观缺陷检查外，一级焊缝要求对每条焊缝长度的100%进行超声波探伤；二级焊缝则要求对每条焊缝长度的20%且不小于200mm 进行超声波探伤。
对三级焊缝则要求仅作外观检查，不进行超声波检查。
又如外观检查时，对一级、二级焊缝不允许存在如表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等各种缺陷，一级焊缝还不应有咬边，未焊满和根部收缩等缺陷。
而对二级和三级焊缝除裂纹及焊瘤一律不允许存在，其余的缺陷如咬边和未焊透等则规定了其存在的不同程度。
因此设计规范中认为符合一、二级质量等级的焊缝，其缺陷或是不存在或是不严重，因而其f t w可与焊件母材的f 相同；而三级质量等级的焊缝，其f t w应较母材的为低，取f t w= 0.85f。
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
自动焊、半自动 焊和 E55 型焊条 的手工焊
Q390 钢 Q420 钢
≤16 >16～40 >40～60 >60～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35
>35～50
>50～100
抗压
f
w c
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360
钢 结
剪力 V
构
的
连
接
设
计 弯矩 M
应力分布
应力分布
剪力 V
轴力 N
max
M Wx
f
t
w
(
f
w c
)
max
VS w I wtw
f vw
zs
应力分 布
12 312 1.1 ftw
3.5.7典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M 剪力 V
焊缝截 面a
应力分 布
3
钢
结
构
tw
的
连
3
钢 转角处必须连续施焊。
结
构
的 连 接
t1
t2
设
计
2hf
b
5t1,25
D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍， 且不得小于25mm。
3.6.2 角焊缝截面尺寸（6）构造要求汇总
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
3
焊脚尺寸
钢 结
对接焊缝的构造和计算
3 对接焊缝的构造和计算
3 部分焊透的对接焊缝 • 计算原则：按角焊缝进行计算
图22 部分焊透的对接焊缝
1 对接焊缝的构造要求 • 其他构造要求
图16 引弧板
图17 焊透的T 形连接焊缝
图18 钢板拼接焊 缝示意
3 对接焊缝的构造和计算
2 对接焊缝的计算 • 计算原则：I、II级等强不计算，仅计算III级焊缝 （1）轴心受力的对接焊缝
N lwt ft w fcw
图19 轴心力作用下对接焊缝连接
对接焊缝的构造和计算
1 对接焊缝的构造要求 • 坡口形式：I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、 带钝边V形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝 边双单边V形缝和双Y形缝等
图14 对接焊缝坡口形式
3 对接焊缝的构造和计算
1 对接焊缝的构造要求 • 不同宽度或厚度的钢板拼接
图15 不同宽度或厚度的钢板拼接
3 对接焊缝的构接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝
M Ww ft w VSw I wt f vw
图20 受弯受剪的对接连接
3 对接焊缝的构造和计算
2 对接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝
12 312 1.1 ft w
图21 受弯、剪的工形截面对接焊缝
对接焊缝的构造和计算
时， 。
4
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2. 对接焊缝承受弯矩和剪力的共同作用
（a）所示是对接接头受到弯矩和剪力的共同作用，由于焊缝 截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形， 其最大值应分别满足下列强度条件：
M Ww
f
t
w或f
w c
VS w I wt
f
w v
(b)所示是工字形截面粱的对接焊缝接头，除应分别按上式验
算最大正应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和较大
剪应力的腹板与翼缘交接点处，还应按下式验算折算应力：
2 1
3
2 1
1.1 ftw
5
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(a)矩形截面；(b)工字形截面 3.承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
当轴心力ห้องสมุดไป่ตู้弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴 心力和弯矩引起的应力之和，剪应力、折算应力仍按上式验算
192.6N/mm2
ftw
185N/mm2
不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为1.5:l，即 tθa=n56°。1.5 斜缝计算长度lw＝500/sin-2×12=579mm。故此时焊缝正应 力为：
7
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8
N sin
lwt
1100103 sin 56 57912
131.3N/mm2
9
第10页/共13页
Ix
1 12
260 (380
2 16)3
1 12
(260
12) 380 3
3.81108 mm 4
Sx 2601619819012190/2 1.04106 mm3
Sx1 26016198 8.24105 mm3
对接焊缝的焊接及计算
第三章连接返回§3-2对接焊缝的构造和计算对接焊缝包括焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接（以下简称对接焊缝），以及部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝。
由于部分焊透的对接焊缝的受力与角焊缝相似，将在下节中介绍。
3.2.1对接焊缝的构造对接焊缝（butt welds）的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝（groove welds）。
坡口形式与焊件厚度有关。
当焊件厚度很小（手工焊6mm，埋弧焊10mm）时，可用直边缝。
对于一般厚度的焊件可采用具有斜坡口的单边V形或V形焊缝。
斜坡口和根部间隙c共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。
对于较厚的焊件（t>20mm），则采用U形、K形和X形坡口（图 3.2.1）。
对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的要求进行。
在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别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（3.2.2），以使截面过渡和缓，减小应力集中。
在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，故焊接时一般应设置引弧板和引出板（图3.2.3），焊后将它割除。
对受静力荷载的结构设置引弧（出）板有困难时，允许不设置引弧（出）板，此时，可令焊缝计算长度等于实际长度减2t（此处t为较薄焊件厚度）。
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。
如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是高于母材的。
全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。
实验证明，焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。
对接焊缝计算公式
对接焊缝计算公式对接焊缝是指在两根钢管之间，用两根不同规格的钢板焊接的焊缝。
对接焊缝与直缝相比，焊接质量好，外形美观。
因此，在焊接钢管时采用对接焊条进行连接的钢管称为对接焊条，用于制造各种连接接头，具有良好的性能。
对接焊条是一种很好的焊缝质量控制方法，它是以电弧焊机为主要焊工台，将带有金属封闭芯的圆形焊条插入到圆形焊缝中，将金属封闭起来，通过焊条将金属封闭起来制成接头的方法。
对接焊条是制造钢管时常用的焊条之一，可分为大直径（Φ60 mm以上）和小直径（Φ100 mm以下）两种尺寸规格。
在焊接钢管时用对接焊条有两种焊接形式:(1)带密封装置（带密封元件或焊接接头）焊缝，包括直缝焊条,(2)带密封元件（不带密封元件）焊缝。
焊接接头又分为单面焊条和双面焊条两种。
1、对接焊条的规格目前常用的对接焊条有2种规格：大直径对接焊条：直径为200-250 mm,具有良好的焊接性能，可以用于普通钢板焊接；直径为150-200 mm,具有良好的焊接性能，可以用于汽车钢板和建筑钢板的焊接；直径为200-250 mm适用于低温钢焊接，可以制造大直径冷桥、大直径厚壁、低温和中温钢焊接；直径为300-400 mm具有良好的焊接性能，可以用在各种焊接场合。
小直径对接焊条：直径为200-250 mm适用于薄壁和中温钢板焊接。
由于直径过小焊接时会产生较大的飞溅和金属夹渣，使焊接接头的强度和硬度下降。
因此，小直径对接焊条应用较少，大直径对接焊条通常采用大直径对接焊条。
例如，一根直径为300-350 mm的对接焊条可以连接一根φ60 mm或φ100、φ400钢丝线等连接件；另外一根直径为400-400 mm的对接焊条可以连接4根φ60 mm或φ100 mm钢丝线连接件。
2、对角线长度单位“mm”(x)对角线长度是表示管子与钢管焊接接头的长度，单位为“mm”，其含义是管子到板（或管）上点间的距离，是金属管束对接的依据。
在现代工业生产中，由于焊接接头需要大量的母材，而目前国内钢材材料市场上大多数钢管是焊接接头与母材采用对接工艺制成。
第20-1-2章对接焊缝连接构造与计算教程
max
M [ t ] Ww
max
VS w [ ] Iwt
M——焊缝承受的弯矩； Ww——焊缝截面模量。 V——焊缝承受的剪力； Iw——焊缝计算截面惯性矩； Sw——焊缝截面计算剪应力处以上部分对中和轴的面积矩。
青海大学 结构设计原理
对于工字形、箱形、T形等构件除应分别验算最大正应力与最 大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：
2、变截面钢板拼接 （a）钢板宽度不同
≤1:2.5（静力荷载）
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:2.5（静力荷载） ≤4m ≤1:2.5（静力荷载） （b）钢板厚度不同 ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:4（计算疲劳）
青海大学 结构设计原理
20.1.5 对接焊缝的构造和计算
一、对接焊缝的构造要求 1、坡口形式 对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为
坡口焊缝。应根据焊件厚度按保证焊缝质量，便于施焊及
减小焊缝截面积的原则选用。 常用的坡口形式有I形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V 形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝、 双Y形缝。
章节内容 1、焊缝连接 2、普通螺栓连接 3、高强螺栓连接
青海大学 结构设计原理
20 钢结构的连接
章节重点 1、掌握钢结构常用的连接方法、特点及应用范围； 2、了解对接焊缝和角焊缝的工作性能，掌握对接焊缝 的计算方法和各构造尺寸限制的意义； 3、了解焊接应力、焊接变形的形成原因及防治措施； 4、了解普通螺栓连接和高强螺栓的工作性能、破坏形 态，掌握普通螺栓和高强螺栓连接的计算方法；
对接焊缝的构造与计算
第三章
钢结构的连接
【练习】采用对接焊缝，钢材为Q235B，焊条E43，焊缝
质量三级标准，不采用引弧板，试验算焊缝。
t=16mm 450
N=500kN
300mm
U形缝
K形缝 板厚 t > 20 mm
X形缝
第三章 3.4.2 其它构造
钢结构的连接
变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡
度不大于1：2.5的斜面，避免应力集中。
≤4mm 可不设斜坡 ≤1:2.5 ≤1:2.5 ≤1:2.5 ≤1:2.5
不同宽度
不同厚度
第三章 3.4.2 其它构造
钢结构的连接
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝） 直缝
直 焊 缝
引弧板
验算截面矩形，只有正应力。 焊缝应力验算：
矩形截面
N f t w 或 f cw lw tw
第三章 3.4.6 典型节点
钢结构的连接
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝） 直缝 焊缝应力验算：
N w f tw 或 fc lw tw
第三章
2、梁的拼接（1）—矩形截面 弯矩M和剪力V共同作用的对接焊缝
M
钢结构的连接
M
lw
V
lw
V
t
t
验算截面
Wx tl w 6
2
验算:
max
max
M 6M 2 f tw Wx lw t
VSw 3V f vw I x t w 2l w t
S max
Ix
tl w 8
1、确定计算截面上的内力（荷载效应） 2、确定焊缝强度设计值
钢结构的连接
焊缝计算书模板
焊缝计算书模板一、工程概况本工程为XXX项目，位于XXX，主要涉及钢结构焊接施工。
本次计算书主要针对钢结构梁、柱等主要构件的焊缝进行计算。
二、焊缝类型及参数1. 焊缝类型：对接焊缝、角焊缝2. 焊缝参数：焊缝长度、焊缝厚度、焊接电流、焊接电压、焊接速度等三、焊缝承载能力计算1. 对接焊缝承载能力计算公式：承载能力 = 焊接材料强度× 焊缝截面积× 焊接系数其中，焊接材料强度根据焊接材料的质量证明书确定；焊缝截面积根据焊缝的实际尺寸计算；焊接系数根据焊接工艺确定。
2. 角焊缝承载能力计算公式：承载能力 = 焊接材料强度× 焊缝有效截面积× 焊接系数其中，焊缝有效截面积根据角焊缝的实际尺寸计算；其他参数同对接焊缝承载能力计算。
四、焊缝长度及数量计算1. 对接焊缝长度及数量计算公式：焊缝长度 = 钢材长度 / (钢板宽度× 钢板厚度× 钢板数量) × (钢板宽度 + 钢板厚度) × 2 × N其中，钢材长度根据设计要求确定；钢板宽度、厚度根据实际采购的钢板尺寸确定；钢板数量根据实际需要确定；N为焊缝数量。
2. 角焊缝长度及数量计算公式：焊缝长度 = 钢材长度 / (角钢边长× 角钢数量) × (角钢边长 + 角钢厚度) × N其中，钢材长度根据设计要求确定；角钢边长、厚度根据实际采购的角钢尺寸确定；角钢数量根据实际需要确定；N为焊缝数量。
五、结论通过上述计算，得出各构件所需的焊缝长度及数量，并以此为依据进行施工安排。
同时，施工过程中应严格控制焊接质量，确保焊缝的承载能力满足设计要求。
3.2对接焊缝教程
（1）板件间对接连接 因焊缝截面为矩形，M、 V共同作用下应力图为： 故其强度计算公式为：
maxM WwFra bibliotek6Ml
2 w
t
f
w t
max
VSw Iwt
3 V 2 lwt
fVw
lw
V M
t A
(3 29)
(3 30)
στ
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。
➢ 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N
N
lw
N lwt
f
w t
或f
w c
(3 28)
t
当不满足上式时，可采用斜对
A
接焊缝连接如图B。
N sin
lwt
f
t
w
或f
w c
N cos
lwt
f
w v
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
N
Nsinθ
第 三 章
§3.3 对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造 1、对接焊缝的坡口形式: 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和施 工条件有关。 (1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做 坡 (2口)t=,采7用~2直0m边m缝时; ，宜采用单边V形和双边V形坡 (口3); t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。 t--焊件厚度
2622202m622m06m20mmm
故剪此应故剪时力 此应焊为N故剪时力lsW缝：int此应焊为N的l时力sW缝：i2nt正3焊为0N的0l应sW缝：6i2nt2正1300力0的30应262为2s正213i000n力03：5应662为212s00i力n3：15236为2s9in.7：59163N9./71m939Nm.7/92mN<m/mf2tWm<2=f<t1W7ft5=WN1=7/1m57Nm5/Nm2 /mm2m2
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
具体 要求 详见 规范
不应太大 —— 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿
3.6.2 角焊缝截面尺寸（2）
（2）最大焊脚尺寸hf,max
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
hf,max≤1.2t1
式中: t1---较薄焊件厚度。
钢管构件除外
对于板件边缘的角焊缝：
当 t≤6mm时，hf,max≤t； 当 t >6mm时， hf,max ≤ t -(1~2)mm； 对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于 圆孔直径或槽孔短径的1/3
可不设斜坡
引弧板
不同厚度
3.5.3 焊缝截面 焊缝截面厚度－－焊缝所连接板件的较薄厚度；
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
焊缝截面计算长度－－
采用引弧板时，焊缝全长有效； 未采用引弧板时，计算焊缝长度=焊缝长度减去2t。 t为对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹 板厚度; 3.4.4 传力特性 （1）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力
3.5.7 典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－直缝 直缝
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
引弧板
直 焊 缝
焊缝应力验算
N — 轴心拉力或压力 式中：
N f t w 或 f cw l wt w
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚） lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝L， 无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）
3.5.7典型节点（4）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力、轴力作用
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
N My1 N My V 1 f t w ( f cw ) 2 2 , 2 ' , Aw I w Aw Aw I w N My3 V 3 , 3 ' zs 32 3 32 1.1 f t w Aw I w Aw
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
3.5.1对 接 焊 缝的 构 造：坡口形式
板厚 t < 10 mm
板厚 t = 10 ~ 20 mm
3
钢
结
构
的 连
直边缝
接
设
计
单边V形缝 板厚 t > 20 mm
双边V形缝
U形缝
K形缝
X形缝
3.5.2其它构造
3
不同宽度
钢 结 构 的 连 接 设 计
不同厚度
可不设斜坡 引弧板
直
结
焊
构 的
缝
连
接
设
计
焊缝应力验算
N lwtw
ftw 或
f
w c
式中：N — 轴心拉力或压力
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）
lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝L， 无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）
ftw
或
f
w c
— 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度
3.5.7典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－斜缝
3.6.2 角焊缝截面尺寸（6）构造要求汇总
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
3
焊脚尺寸
钢 结
hf
构
的
连
下限
接
设
计
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
的
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1.1 ftw
应力分布
第三章 钢结构的连接
3、牛腿焊接 弯矩M和剪力V共同作用的对接焊缝
焊缝截面
a
应力分布
c
tw
简化计算：梁柱连接处(牛腿处)剪力
V
Aw
对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否
折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。
第三章 钢结构的连接
【例1】牛腿与柱采用对接焊缝（质量等级三级）， 钢材Q235B，焊条为E43型。其它数值如图，采用 引弧板焊接，验算该节点的强度。
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
钢结构课程组
钢结构
第三章 钢结构的连接
土木工程学院钢结构课程组
3.4 对接焊缝的构造与计算 3.4.1 坡口形式
第三章 钢结构的连接
直边缝 板厚手工焊t < 6 mm
埋弧焊 t ≤10mm
单边V形缝
双边V形缝
板厚 t = 10 ~ 20 mm
验算截面
max
M Wx
1
M
Ww
h0 h
ftw
1
VS1 I wt
max
VSw Iwtw
f
w v
zs
2 1
3
2 1
1.1 ftw
第三章 钢结构的连接
2、梁的拼接（3） 弯矩M剪力V轴力N共同作用的对接焊缝
max
VSw Iwtw
f
w v
M σmax Wx
N A
ftw
zs
2 1
3
2 1
第三章 钢结构的连接
3.4.5 对接焊缝计算步骤
计算前需考虑以下情况： 1、在一般加引弧板施焊的情况下，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。
2、直对接焊缝需要计算焊缝强度的只有两种情况：a)没 有引弧板时需要计算。b)受拉情况下的三级焊缝。
第三章 钢结构的连接 3.4.5 对接焊缝计算步骤
起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。采用引弧板施 工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度 两端各减去 t （ t 为较薄焊件的厚度）。
引弧板
第三章 钢结构的连接
第三章 钢结构的连接 3.4.2 其它构造
为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。
垫板
垫板
垫板
加垫板的坡口
注：对于无垫板的单面焊，强度设计值折减0.85。
1、确定计算截面上的内力（荷载效应） 2、确定焊缝强度设计值
钢材牌号、焊条型号（与母材等强）及焊缝质量等级。 质量检验为三级的焊缝其抗拉强度等于母材强度85%。 3、计算焊缝截面特性 截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等。
4、应力计算及强度校核
第三章 钢结构的连接
3.4.6 典型节点
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝）
2 w
t
f
w t
max
VSw I xtw
3V 2l w t
f
w v
lw
t
验算
tl w 2 8
Ix
tl w 3 12
Sw—焊缝计算剪应力处以上或以下部分截面对中性轴的面积矩
第三章 钢结构的连接
2、梁的拼接（2）—工字形截面 弯矩M和剪力V共同作用的对接焊缝
M
M
V
V
.1
120 V＝98kN
150
200
t 均等于12
第三章 钢结构的连接
【例2】如图所示节点，钢材为Q235钢，焊条E43型，受斜
面静拉力设计值N=566kN，节点板与构件用坡口三
级焊缝焊接，节点板厚度t=14mm，节点板宽度L应
为多少？
N
L/2
45°
L/2
第三章 钢结构的连接
【练习】采用对接焊缝，钢材为Q235B，焊条E43，焊缝
U形缝
K形缝 板厚 t > 20 mm
X形缝
第三章 钢结构的连接
3.4.2 其它构造
变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡 度不大于1：2.5的斜面，避免应力集中。
≤1:2.5 ≤1:2.5
不同厚度
≤4mm
可不设斜坡
≤1:2.5
≤1:2.5
不同宽度
第三章 钢结构的连接 3.4.2 其它构造
lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝l，
无引弧板lw＝l－2t（较小板厚）。
ftw或
f
w c
—
对接焊缝抗拉或抗压设计强度。
注意：
第三章 钢结构的连接
直对接焊缝连接
T型对接焊缝
tw——连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度 （焊缝所在面钢板的厚度）。
第三章 钢结构的连接
1、焊缝轴心受力（2）－ 斜缝（斜对接焊缝） 斜缝
直缝
引弧板
直 焊 缝
验算截面矩形，只有正应力。
焊缝应力验算：
N lwtw
f
w t
或
f
w c
矩形截面
第三章 钢结构的连接
3.4.6 典型节点
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝）
直缝
焊缝应力验算：
N lwtw
f
w t
或
f
w c
式中：N — 轴心拉力或压力。
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）。
斜 焊 缝
焊缝应力 简化验算
N sin
lwtw
ftw
N cos
lwtw
f
w v
规范规定
当tan 1.5，可不验算。
lw — 斜焊缝计算长度，
f
w v
—
对接焊缝抗剪设计强度。
第三章 钢结构的连接
2、梁的拼接（1）—矩形截面 弯矩M和剪力V共同作用的对接焊缝
M
lw
Vt
M
V
验算:
max
M Wx
6M
l
质量三级标准，不采用引弧板，试验算焊缝。
t=16mm 450
N=500kN
300mm