第四章+钢结构的连接

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；
3.焊缝质量等级及选用
《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) 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向 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，凡要求与母材等 强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
➢ 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
式中：
N—轴心拉力或压力；
A
t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；
ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
当不满足上式时，可采用斜对
接焊缝连接如图B。
max2 1
VSw
I3wt12
3 V
21.1l wft
w t
fVw
(3 30)
(3 31)
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
2012年3月8日 星期四
§3.3 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和受力分析 1、角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝
hf hf
§4.3 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
C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
2.埋弧焊（自动或半自动）
焊丝转盘 熔渣
送丝器
、、 、、、 、
、 、 、
、
、
焊剂
、 、、、、、、、、、 、
焊件
焊剂漏斗
埋弧自动焊
A、焊丝的选择应与焊件等强度。 B、优、缺点：
优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊 接质量好。
对接焊缝连接
角焊缝连接
二、铆钉连接
优点：连接刚度大，传力可靠； 缺点：对施工技术要求很高， 劳动强度大，施工条件差， 施 工速度慢。
三、螺栓连接
分为：
N
普通螺栓连接
高强度螺栓连接
§4.2 焊接方法和焊接连接形式
一、钢结构常用焊接方法
1.手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量
熔化焊条和母材形
成焊缝。
A、焊条的选择： 焊条应与焊件
l w 60h f
注： 1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
4.侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝 不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：
lw 8hf 且不得小于40mm
缺点：设备投资大，施工位置受限等。
送
机
丝
器
器
3.气体保护焊
优、缺点： 优点：焊接速度快，焊接质量
好。 缺点：施工条件受限制等。
二、焊接连接形式和焊缝形式 1.焊接连接形式
T形连接
对接
搭接 角 部 连 接
2.焊缝形式
（1）对接焊缝焊缝 T型对接焊缝
3. 焊缝位置
三、焊缝缺陷及焊缝质量检查
f
βf—正面角焊缝强度增大系数； 静载时取1.22，动载时取1.0。
对于正面角焊缝，τf=0，由3—5式得：
f
N l w he
f
f
w f
(3 6)
对于侧面角焊缝，σf=0，由3—5式得：
f
N l w he
f
w f
(3 7)
以上各式中：
lhwe—=0角.7焊hff缝f；计2 算长 度2f ，考f虑fw起灭弧缺陷(时3，每5条) 焊缝取其
(3 10) (3 11)
e2 b
第 四 章
2012年3月1日 星期四
大纲要求
1.了解钢结构连接的种类及各自的特点； 2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算
方法及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构
工作的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算
和构造要求。
§4.1 钢结构的连接方法
一、焊缝连接 优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大； 缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
C=0.5~2mm
（a）
α
p
C=2~3mm
（C）
p
C=3~4mm
（e）
α
C=2~3mm
（b）
p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
（f）
2、V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊；
3、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条 焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊 件厚度；
式中: t1---较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
当 t≤6mm时，hf,max≤t； 当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；
t hf t1
t
hf
t1
2、最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组
织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
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。
（2）工字形截面梁对接连接计算
M V
1 焊缝截面
σ1
σmax
τmax
τ τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-29和3-30要求；
B、力对尚于应翼满m缘足ax 与下W腹M式w板要交求6lwM2接t：点f焊tw 缝（1点(3） ，29)其折算应
h f ,min 1.5 t 2
(计算数值只进不舍！ )
式中: t2----较厚焊件厚度
另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm;
对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;
当t2≤4mm时, hf,min=t2
3.侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均， 两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。 如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的 长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
N
Nsinθ
N
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!
Ncosθ
θ
t
B
2、M、V共同作用下的对接焊缝计算
（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：
max
M Ww
6M
l
2 w
t
f
w t
max
VSw Iwt
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作 制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆 与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝， 不应低于二级。
（４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
4.焊缝代号
1.焊缝缺陷
2.焊缝质量检查 外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：检验内部缺陷。
内部检验主要采用超声 波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方 法。还可以采用X射线或 γ射线透照或拍片。
《钢结构工程施工及验收规范》规定： 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级
和三级。
一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数 量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
实际长度减去2hf。
四、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算
1、轴心力作用下
(1)轴心力作用下的盖板对接连接:
A、仅采用侧面角焊缝连接：
lw
f
N he l w
f
w f
N
lw’
N
B、采用三面围焊连接：
N
f
f
w f
lw he
f
N N l w he
f
w f
(2)作用力斜向于角焊缝连接
f
lw
2hf b
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。
三、直角角焊缝的强度计算公式
1、试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部，故 通常将45o截面作为计算截面，作用在该截面上的应
hf
力如下图所示： d
σ┻
τ∥
τ┻
e
h---焊缝厚度、h1—熔深 h2—凸度、d—焊趾、e—焊根
4、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做 坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓 过度，减小应力集中。
二、对接焊缝的计算
➢ 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种；
➢ 动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受