第二讲对接焊缝的构造与计算
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第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1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
直边缝（t≤10mm) 单边V形和V形缝 （t=10 ~ 20mm) U形缝，K形缝 ，X 形缝等（t≥20mm)
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
V
V
w
M W w ft
VS w I wt fv
w
注意各参数取值 S w ——焊缝截面在计算剪应力处以上 (或下)部分对中和轴的面积矩。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝截面为工形
w1
M Iw
h0 2
或 1 max
h1 h
ho——腹板高度； Sw1——受拉翼缘对中和轴 的面积距。
I wt
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（3）轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
A
B C
max N
l w t M W w f t I w t
f
Nx
N
N sin
lw 2 lw
Nx
he l w
y e w
he l w
2
N
y
f
hl
N cos
N
hl
e w
代入式
f
f
2
2 f
ff
N
w
进行计算；
f
或直接采用推导式：
hl
f
w f
e w
f
2 1 sin 3 1
3.4.2直角角焊缝的计算
（2）轴心力作用的角焊缝计算 1）采用盖板的对接连接
仅侧面角焊缝：
f
N he l w
ff
w
仅正面角焊缝：
f
N he l w
f ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（2）轴心力作用的角焊缝计算 1）采用盖板的对接连接 三面围焊时：先计算正面角焊缝承担的内力N ，剩余的N 由侧面角焊缝承担。
3 ( )
2 2 2
3ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）强度计算的基本公式
f
Ny
h l
e w
e w
f
2
2
f
f
N x
h l
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
角焊缝的焊脚尺寸不能过小：对手工焊，hf应不小于 1.5 t ， t为较厚焊件的厚度（mm），对自动焊，可减小1mm； 不等焊脚尺寸：当焊件厚度相差较大且等焊脚尺寸不能满足 上述要求时采用。
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）轴心力作用的对接焊缝
N sin lwt N cos lwt
ft fv
w
注意：① l w 的取值
w
②当θ≤56.3°，即tanθ≤1.5 时，可认为与母材等强，不用计算。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
焊缝截面为矩形
N f ff
w
N
h l
ff
e w
则侧面角焊缝强度
f
N N
w
hl
N
e w
菱形拼接板：简化计算不计正面及斜焊缝的f
he l w ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（2）承受斜向轴心力作用的角焊缝计算 将力N分解为 N x 和 N y ，则
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
不同宽度或厚度的钢板拼接
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
其他构造要求
引弧板
焊透的T形连接 焊缝
钢板拼接焊缝示意
当不用引弧板时，便在计算时扣除焊缝两端各tmm长度。
第3章钢结构的连接
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
绕角焊：当侧焊缝的端部在构件的转角处时，宜连续绕转 角加焊一段，取长度为2hf。杆件与接点板的连接焊缝一般都 采用两面侧焊，也可用三面围焊，角钢也可用L形围焊，所有 围焊的转角必须连续施焊。
f
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f
N
h l
e w
ff
w
仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f
N
he l w f f f
w
同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f
f
2
2 f
ff
w
注意 f 的取值
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（1）轴心力作用的对接焊缝
N
N
N lw t ft ( f c )
w w
lw
t
注意：①l w 和t 的取值; ②只有受拉的三级焊缝才需要进 行计算。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式
f
Ny
h l
e w
f
2 2
e w
f
f
N x
2 2
h l
2
3 ( )
3ff
w
f
f
2
2 f
ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）强度计算的基本公式
3.4.1角焊缝的构造要求
角焊缝的长度不宜太小： 侧缝和端缝的计算长度不得小于8hf和 40mm. 角焊缝的长度不宜太大： 侧缝的计算长度也不宜大于60hf（受 静力荷载或间接受动力荷载）或40hf （受动力荷载）。
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
当构件用两边侧缝连接时，为避免应力传递的过分曲 折而使构件中应力过分不均，每条侧缝长度lw不宜小于两 侧缝之间距离b；同时为了避免因焊缝横向收缩，引起板件 拱曲太大两侧缝之间的距离b不宜大于16t（当t≥12mm）或 190（当t≤12mm），为较薄构件的厚度。 搭接连接中，仅采用端缝时，搭接长度l≥5t和25mm。
3.4.2直角角焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式 焊缝的破坏面又称为角焊缝的有效截面。 有效截面Aw＝有效厚度he×计算长度lw
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.2直角角焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式 角焊缝的破坏面（有 效截面）上的应力 在外力作用下 ，直角 角焊缝有效截面上产生 三个方向应力，即 ， 和 三个方向应力。 角焊缝的计算式：
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（3）承受轴心力作用的角钢端部角焊缝
侧面角焊缝应力分布
角焊缝应力-位移曲线
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
（1）应力分布特点 正面角焊缝：受力较复杂，静力强度高于侧面角焊缝，塑 性变形能力差。焊缝根部应力集中最为严重，故破坏通常在根 部先出现裂缝，然后扩展至整个截面。但沿长度的应力分布较 均匀，两端应力略比中间低。
A B C
M W w f t （A点）
w
1 3 1 1 .1 f t
2 2
w
V S w I w t f v （C点）
w
（B点）
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
1 1
My 1 Iw VS
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
对接焊缝的抗压强度能达到其强度不低于母材，但 抗拉强度因为焊缝缺陷的影响而不一定达到母材的强度。 由于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％，而一、二级焊缝的抗拉强度 可认为与母材强度相等。 对接焊缝是焊件截面的组成部分， 焊缝中的应力分布情况与焊件相同，除 需考虑焊缝长度是否减少和焊缝强度是 否折减外，其计算方法与构件的强度计 算完全相同。
fv
w
w
或
fc
w
V Sw
N
2 M1
3 1 1 . 1 算
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
截面形状
角焊缝截面图
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
（1）应力分布特点 侧面角焊缝：塑性较好，强度较低。弹性阶段时，应力沿 焊缝长度方向的分布呈两端大而中间小状态；进入塑性工作阶 段后，应力分布的不均匀趋于缓和。
正面角焊缝应力分布
角焊缝应力-位移曲线
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
焊脚尺寸应与焊件的厚度相适应。
焊脚尺寸不宜太大: hf应不大于1.2t，（t为较薄焊件厚度）。对于板件边缘的焊 缝，当t >6mm时，hf＝t－(1~2)mm；当t≤6mm时，hf≤t。
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1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
直边缝（t≤10mm) 单边V形和V形缝 （t=10 ~ 20mm) U形缝，K形缝 ，X 形缝等（t≥20mm)
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
V
V
w
M W w ft
VS w I wt fv
w
注意各参数取值 S w ——焊缝截面在计算剪应力处以上 (或下)部分对中和轴的面积矩。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝截面为工形
w1
M Iw
h0 2
或 1 max
h1 h
ho——腹板高度； Sw1——受拉翼缘对中和轴 的面积距。
I wt
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（3）轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
A
B C
max N
l w t M W w f t I w t
f
Nx
N
N sin
lw 2 lw
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2
N
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f
hl
N cos
N
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代入式
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2
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N
w
进行计算；
f
或直接采用推导式：
hl
f
w f
e w
f
2 1 sin 3 1
3.4.2直角角焊缝的计算
（2）轴心力作用的角焊缝计算 1）采用盖板的对接连接
仅侧面角焊缝：
f
N he l w
ff
w
仅正面角焊缝：
f
N he l w
f ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（2）轴心力作用的角焊缝计算 1）采用盖板的对接连接 三面围焊时：先计算正面角焊缝承担的内力N ，剩余的N 由侧面角焊缝承担。
3 ( )
2 2 2
3ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）强度计算的基本公式
f
Ny
h l
e w
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f
2
2
f
f
N x
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第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
角焊缝的焊脚尺寸不能过小：对手工焊，hf应不小于 1.5 t ， t为较厚焊件的厚度（mm），对自动焊，可减小1mm； 不等焊脚尺寸：当焊件厚度相差较大且等焊脚尺寸不能满足 上述要求时采用。
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）轴心力作用的对接焊缝
N sin lwt N cos lwt
ft fv
w
注意：① l w 的取值
w
②当θ≤56.3°，即tanθ≤1.5 时，可认为与母材等强，不用计算。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
焊缝截面为矩形
N f ff
w
N
h l
ff
e w
则侧面角焊缝强度
f
N N
w
hl
N
e w
菱形拼接板：简化计算不计正面及斜焊缝的f
he l w ff
w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（2）承受斜向轴心力作用的角焊缝计算 将力N分解为 N x 和 N y ，则
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
不同宽度或厚度的钢板拼接
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
其他构造要求
引弧板
焊透的T形连接 焊缝
钢板拼接焊缝示意
当不用引弧板时，便在计算时扣除焊缝两端各tmm长度。
第3章钢结构的连接
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
绕角焊：当侧焊缝的端部在构件的转角处时，宜连续绕转 角加焊一段，取长度为2hf。杆件与接点板的连接焊缝一般都 采用两面侧焊，也可用三面围焊，角钢也可用L形围焊，所有 围焊的转角必须连续施焊。
f
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f
N
h l
e w
ff
w
仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f
N
he l w f f f
w
同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f
f
2
2 f
ff
w
注意 f 的取值
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（1）轴心力作用的对接焊缝
N
N
N lw t ft ( f c )
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lw
t
注意：①l w 和t 的取值; ②只有受拉的三级焊缝才需要进 行计算。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式
f
Ny
h l
e w
f
2 2
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N x
2 2
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3ff
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2
2 f
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w
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（1）强度计算的基本公式
3.4.1角焊缝的构造要求
角焊缝的长度不宜太小： 侧缝和端缝的计算长度不得小于8hf和 40mm. 角焊缝的长度不宜太大： 侧缝的计算长度也不宜大于60hf（受 静力荷载或间接受动力荷载）或40hf （受动力荷载）。
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
当构件用两边侧缝连接时，为避免应力传递的过分曲 折而使构件中应力过分不均，每条侧缝长度lw不宜小于两 侧缝之间距离b；同时为了避免因焊缝横向收缩，引起板件 拱曲太大两侧缝之间的距离b不宜大于16t（当t≥12mm）或 190（当t≤12mm），为较薄构件的厚度。 搭接连接中，仅采用端缝时，搭接长度l≥5t和25mm。
3.4.2直角角焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式 焊缝的破坏面又称为角焊缝的有效截面。 有效截面Aw＝有效厚度he×计算长度lw
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.2直角角焊缝的计算
（1）强度计算的基本公式 角焊缝的破坏面（有 效截面）上的应力 在外力作用下 ，直角 角焊缝有效截面上产生 三个方向应力，即 ， 和 三个方向应力。 角焊缝的计算式：
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
（3）承受轴心力作用的角钢端部角焊缝
侧面角焊缝应力分布
角焊缝应力-位移曲线
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
（1）应力分布特点 正面角焊缝：受力较复杂，静力强度高于侧面角焊缝，塑 性变形能力差。焊缝根部应力集中最为严重，故破坏通常在根 部先出现裂缝，然后扩展至整个截面。但沿长度的应力分布较 均匀，两端应力略比中间低。
A B C
M W w f t （A点）
w
1 3 1 1 .1 f t
2 2
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V S w I w t f v （C点）
w
（B点）
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
1 1
My 1 Iw VS
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
对接焊缝的抗压强度能达到其强度不低于母材，但 抗拉强度因为焊缝缺陷的影响而不一定达到母材的强度。 由于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％，而一、二级焊缝的抗拉强度 可认为与母材强度相等。 对接焊缝是焊件截面的组成部分， 焊缝中的应力分布情况与焊件相同，除 需考虑焊缝长度是否减少和焊缝强度是 否折减外，其计算方法与构件的强度计 算完全相同。
fv
w
w
或
fc
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V Sw
N
2 M1
3 1 1 . 1 算
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
截面形状
角焊缝截面图
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
（1）应力分布特点 侧面角焊缝：塑性较好，强度较低。弹性阶段时，应力沿 焊缝长度方向的分布呈两端大而中间小状态；进入塑性工作阶 段后，应力分布的不均匀趋于缓和。
正面角焊缝应力分布
角焊缝应力-位移曲线
第3章钢结构的连接
3.4角焊缝的构造要求和计算
3.4.1角焊缝的构造要求
焊脚尺寸应与焊件的厚度相适应。
焊脚尺寸不宜太大: hf应不大于1.2t，（t为较薄焊件厚度）。对于板件边缘的焊 缝，当t >6mm时，hf＝t－(1~2)mm；当t≤6mm时，hf≤t。