钢结构对接焊缝g
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• 小结： • 作业 ：p69 3.3 3.4
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N helw
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第
3、各种受力状态下直角角焊缝连接的计算
4 页
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
当只有侧面角焊缝时，按
f
N helw
f
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计算；
当只有正面角焊缝时，按
计算；
f
N helw
f
f
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第
5 页
• 三面围焊时 先计算正面角焊缝所承担的内力
种类：
包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲 变形等，且 通常是几种变形的组合。
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第 39 页
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第 40 页
四、减少焊接应力和变形的措施 设计上的措施
（1）合理的选择焊缝的尺寸和形式。 （2）尽可能能减少不必要的焊缝。 （3）合理地安排焊缝的位置。 （4）尽量避免焊缝的过分集中和交叉。 （5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
X
第
承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
33 页
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第
承受轴向力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
34 页
当轴心力与弯矩、剪力联合作用时，轴心 力和弯矩在焊缝中引起的正应力应进行叠加，
弯矩产生的正应力按式（3.29）验算，剪 应力仍按式（3.30）验算，折算应力仍按 式（3.31）验算。
2、部分焊透的对接焊缝的计算 P44
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第
§3-5 焊接残余应力和焊接变形
35
页
一、焊接残余应力的成因
焊接残余应力（welding residual stresses） 简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应 力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚 度方向的焊接应力。
纵向焊接应力
X
第 36 页
横向焊接应力
厚度方向的焊接应力
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第
二、焊接应力对结构工作性能的影响
37 页
1、对结构静力强度的影响 ：
焊接应力不影响结构强度。
2、对结构刚度的影响 ：
构件上的焊接应力会降低结构的刚度。
3、对低温冷脆的影响 焊接残余应力对低温冷脆的影响经常是决定性的，
必须引起足够的重视。在厚板和具有严重缺陷的焊缝中， 以及在交叉焊缝的情况下，产生了阻碍塑性变形的三轴 拉应力，使裂纹容易发生和发展。
成的T形截面，且肢宽为
b时
N3
20.7hf 3b f
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第 9 页
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第 10 页
对于两面侧焊， 因N3=0，得：
求得各条焊缝所受的 内力后，按构造要求 （角焊缝的尺寸限制） 假定肢背和肢尖焊缝的hf， 即可求出焊缝的lw。例如 对双角钢截面：
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第 11 页
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；对于采用绕角焊的侧面角焊缝 实际长度等于计算长度（绕角焊缝 长度2hf不进入计算）。
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Nx helw
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f 正面角焊缝的强度增大系数,
f
3 1.22 2
正面角焊缝, f
0,得 f
N helw
f
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侧面角焊缝, f
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当杆件受力 很小时，可采用L 形围焊（图c）。 由于只有正面角 焊缝和角钢肢背 上的侧面角焊缝， 令（式3.14）中的 N2=0，得：
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角钢肢背上的角焊缝计算长度可按
（式3.17）计算，角钢端部的正面角焊缝 的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸：
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第
复杂受力时角焊缝连接计算
力H=M/h。
翼缘焊缝的强度计算式为： 腹板焊缝的强度计算式为：
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例题：3.4
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3）三面围焊承受扭矩剪力联合作用时角焊缝的计算
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图为三面 围焊承受偏心 力F。此偏心 力产生轴心力 F和扭矩T=F•e。 最危险点为A 或A’点。
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第
4、斜角角焊缝的计算
25 页
•
两焊脚边的夹角不是90°的角焊缝为斜角
角焊缝（obligue fillet welds），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。
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第 26 页
斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同，应 按公式（3.6）至公式（3.8）计算，只是应注意以下
两点：
（1）不考虑应力方向，任何情况都取βf（或βfθ） =1.0。
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1）承受轴力、弯矩、剪力的联合作用
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轴心拉力NX产生的应力
N
Nx ＝ Nx Ae 2h elw
由弯矩M产生的应力
M
M ＝ 6M We 2h elw2
剪力Ny在A点产生的应力
代入焊缝强度计算式
f
Nx ＋ 6M 2h elw 2helw2
y
Ny Ae
＝ Ny 2helw
N'
f
f
w f
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再计算侧面角焊缝的强度
f
N
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2）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算
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3）承受轴力的角钢端部连接
7 页
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第 8 页
三面围焊（图b）可 先假定正面角焊缝的hf3， 求出正面角焊缝所分担 的轴心力N3。
当腹杆为双角钢组
4、对疲劳强度的影响 焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响。
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三、焊接残余变形（welding residual deformations）
38
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成因：
在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区 局部产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在 纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯 曲、歪曲和扭转 等。
（2）在确定焊缝有效厚度时，假定焊缝在其所 成夹角的最小斜面上发生破坏。 《规范》规定：p41
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第
§3.4 对接焊缝的构造和计算
27 页
一、对接焊缝的构造
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第 28 页
X
第 29 页
二、对接焊缝的计算
对接焊缝包括焊透和部分焊透。
1、焊透的对接焊缝的计算
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。
第3章 钢结构的连接
•角焊缝的计算（二） •对接焊缝的计算 •焊接应力和焊接变形
广东石油化工学院建筑工程系 2011.1
复习
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1、直角角焊缝的基本计算公式
2
3(
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f
W f
2、角3焊f缝fW 的 计相算当于角焊缝的抗拉强度设计值
f
Ny helw
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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。
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第
轴心受力的对接焊缝
30 页
• 只有 受拉的三 级焊缝才 需要进行 计算。。
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第 31 页
当直焊缝不能满足 强度要求时，可采用斜 对接焊缝。
按下列公式计算：
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第 32 页
• 当斜焊缝倾角θ≤56.3°，即tgθ≤1.5 时，可认为与母材等强，不用计算。
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第 41 页
工艺上的措施 （1）采用合理的焊接顺序和方向。 （2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力。 （3）锤击或辗压焊缝，使焊缝得到延伸，从而
降低焊接应力。 （4）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火
加热至600℃左右，然后缓慢冷却，可以消除 焊接应力和焊接变形。也可采用刚性固定法将 构件加以固定来限制焊接变形，但却增加了焊 接残余应力。
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2 f
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2）对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接 如图，通常只承受弯矩M和剪力V的联合作用。
（腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受）
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工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接 的另一种计算方法是：假设腹板焊缝只承受剪力； 翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平
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3、各种受力状态下直角角焊缝连接的计算
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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
当只有侧面角焊缝时，按
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计算；
当只有正面角焊缝时，按
计算；
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• 三面围焊时 先计算正面角焊缝所承担的内力
种类：
包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲 变形等，且 通常是几种变形的组合。
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四、减少焊接应力和变形的措施 设计上的措施
（1）合理的选择焊缝的尺寸和形式。 （2）尽可能能减少不必要的焊缝。 （3）合理地安排焊缝的位置。 （4）尽量避免焊缝的过分集中和交叉。 （5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
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承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
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承受轴向力、弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
34 页
当轴心力与弯矩、剪力联合作用时，轴心 力和弯矩在焊缝中引起的正应力应进行叠加，
弯矩产生的正应力按式（3.29）验算，剪 应力仍按式（3.30）验算，折算应力仍按 式（3.31）验算。
2、部分焊透的对接焊缝的计算 P44
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§3-5 焊接残余应力和焊接变形
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一、焊接残余应力的成因
焊接残余应力（welding residual stresses） 简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应 力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚 度方向的焊接应力。
纵向焊接应力
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横向焊接应力
厚度方向的焊接应力
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二、焊接应力对结构工作性能的影响
37 页
1、对结构静力强度的影响 ：
焊接应力不影响结构强度。
2、对结构刚度的影响 ：
构件上的焊接应力会降低结构的刚度。
3、对低温冷脆的影响 焊接残余应力对低温冷脆的影响经常是决定性的，
必须引起足够的重视。在厚板和具有严重缺陷的焊缝中， 以及在交叉焊缝的情况下，产生了阻碍塑性变形的三轴 拉应力，使裂纹容易发生和发展。
成的T形截面，且肢宽为
b时
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对于两面侧焊， 因N3=0，得：
求得各条焊缝所受的 内力后，按构造要求 （角焊缝的尺寸限制） 假定肢背和肢尖焊缝的hf， 即可求出焊缝的lw。例如 对双角钢截面：
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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；对于采用绕角焊的侧面角焊缝 实际长度等于计算长度（绕角焊缝 长度2hf不进入计算）。
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f 正面角焊缝的强度增大系数,
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正面角焊缝, f
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侧面角焊缝, f
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当杆件受力 很小时，可采用L 形围焊（图c）。 由于只有正面角 焊缝和角钢肢背 上的侧面角焊缝， 令（式3.14）中的 N2=0，得：
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角钢肢背上的角焊缝计算长度可按
（式3.17）计算，角钢端部的正面角焊缝 的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸：
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复杂受力时角焊缝连接计算
力H=M/h。
翼缘焊缝的强度计算式为： 腹板焊缝的强度计算式为：
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例题：3.4
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3）三面围焊承受扭矩剪力联合作用时角焊缝的计算
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图为三面 围焊承受偏心 力F。此偏心 力产生轴心力 F和扭矩T=F•e。 最危险点为A 或A’点。
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4、斜角角焊缝的计算
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两焊脚边的夹角不是90°的角焊缝为斜角
角焊缝（obligue fillet welds），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。
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斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同，应 按公式（3.6）至公式（3.8）计算，只是应注意以下
两点：
（1）不考虑应力方向，任何情况都取βf（或βfθ） =1.0。
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1）承受轴力、弯矩、剪力的联合作用
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轴心拉力NX产生的应力
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Nx ＝ Nx Ae 2h elw
由弯矩M产生的应力
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M ＝ 6M We 2h elw2
剪力Ny在A点产生的应力
代入焊缝强度计算式
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Nx ＋ 6M 2h elw 2helw2
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再计算侧面角焊缝的强度
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2）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算
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3）承受轴力的角钢端部连接
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三面围焊（图b）可 先假定正面角焊缝的hf3， 求出正面角焊缝所分担 的轴心力N3。
当腹杆为双角钢组
4、对疲劳强度的影响 焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响。
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三、焊接残余变形（welding residual deformations）
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成因：
在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区 局部产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在 纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯 曲、歪曲和扭转 等。
（2）在确定焊缝有效厚度时，假定焊缝在其所 成夹角的最小斜面上发生破坏。 《规范》规定：p41
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第
§3.4 对接焊缝的构造和计算
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一、对接焊缝的构造
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二、对接焊缝的计算
对接焊缝包括焊透和部分焊透。
1、焊透的对接焊缝的计算
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。
第3章 钢结构的连接
•角焊缝的计算（二） •对接焊缝的计算 •焊接应力和焊接变形
广东石油化工学院建筑工程系 2011.1
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1、直角角焊缝的基本计算公式
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2、角3焊f缝fW 的 计相算当于角焊缝的抗拉强度设计值
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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。
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轴心受力的对接焊缝
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• 只有 受拉的三 级焊缝才 需要进行 计算。。
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当直焊缝不能满足 强度要求时，可采用斜 对接焊缝。
按下列公式计算：
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• 当斜焊缝倾角θ≤56.3°，即tgθ≤1.5 时，可认为与母材等强，不用计算。
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工艺上的措施 （1）采用合理的焊接顺序和方向。 （2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力。 （3）锤击或辗压焊缝，使焊缝得到延伸，从而
降低焊接应力。 （4）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火
加热至600℃左右，然后缓慢冷却，可以消除 焊接应力和焊接变形。也可采用刚性固定法将 构件加以固定来限制焊接变形，但却增加了焊 接残余应力。
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2）对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接 如图，通常只承受弯矩M和剪力V的联合作用。
（腹板焊缝承受全部剪力，弯矩由全部焊缝承受）
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工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接 的另一种计算方法是：假设腹板焊缝只承受剪力； 翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平