第三章钢结构的连接详解

f
w v
( M N )2 3 2 1.1 ftw
3.4 角焊缝连接的构造和计算
角焊缝位于构件边缘，传力线曲折， 受力较复杂，引起应力集中和受力不均匀 ，但对尺寸要求稍低，不作坡口，制造、 施焊方便，广泛应用于工厂和施工现场。
(a) 侧焊缝
(b) 围焊缝
(c) 端焊缝
(d) 侧焊缝
角焊缝连接形式
焊缝越长，
不均匀度越
明显
侧焊缝应力沿焊缝长度分布不均匀
4、端焊缝（正面角焊缝）
受力方向垂直于焊缝，受正应力和剪切力， 应力沿焊缝长度分布较均匀，破坏形式为拉 断或剪断，破坏强度高于侧焊缝的抗剪强度 ，但在焊缝根部形成严重的应力集中，因此 ，端焊缝和侧焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度
都采用统一的设计强度 ffw 。
五、焊缝强度 焊缝强度取决于：
（1）焊缝金属和主体金属的强度 （2）焊接形式 （3）应力集中程度 （4）焊接工艺 （5）加工条件
1、对接焊缝
焊缝强度由焊缝质量和主体钢材强度决定
（1）抗压强度 fcw、抗剪强度 fvw 与主体钢材强
度 f 、fv 一致
（2）抗拉、抗弯强度 ftw Ⅰ、Ⅱ级焊缝：ftw = f Ⅲ 级焊缝：ftw ≈ 0.85 f
2、角焊缝 应力分布极为复杂，焊缝强度由抗剪能
力最低的平均剪应力决定，角焊缝的抗拉、 抗压和抗剪强度采用统一的设计强度 ffw 。
P41
P42
I、II
Ⅲ
注：1、普通方法指外观检查；精确方法是在普通方法的基础上，用X射线、 超声波等方法进行补充检查；
2、仰焊焊缝的容许应力按表中数值降低 20%； 3、安装焊缝的容许应力按表中数值降低 10%。
咬边
未熔合
未焊透
2、焊缝质量检验
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
Ⅰ级：外观检验、超声波检验、 局部 X 射线检验
Ⅱ级：外观检验、超声波检验 Ⅲ级：外观检验
四、焊接连接形式和焊缝类型 1、连接形式 （1）对接连接
（2）搭接连接
（3）顶接连接
1
1 — 对接焊缝 2 — 角焊缝
一、受力情况
1、直角角焊缝 = 90°
hf — 焊脚尺寸
有效厚度 he = hf cos45°≈ 0.7 hf
2、斜角角焊缝 60 °≤ ≤ 135°
≤ 90 °，有效厚度 he = 0.7hf > 90 °，有效厚度 he = hf cos /2
3、侧焊缝
受力方向平行于焊缝，受纵向剪切力，破坏面 在三角形焊缝截面的最小厚度平面上，与焊 脚边成/2的角，应力沿焊缝长度分布很不均 匀
≤1.5 : 1
N
N
θ ≤ 56.3º
2、承受弯矩和剪力
弯应力
剪应力 折算应力
M
Ww
Mymax I
f
w t
VS Iwt
f
w v
2 1
3
2
1
1.1 ftw
验算局部区域 提高强度设计值
eg:工字形截面梁对接连接计算：
M V
1 焊缝截面
σ1
σmax
τmax
ττ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式 下式要求；
2、焊缝类型
（1）按构造分类
a. 对接焊缝
b. 角焊缝
（2）按工作性质分类
a. 强度焊缝
b. 密强焊缝
（3）按焊缝位置分类
a. 俯焊 b. 立焊（竖直、水平） c. 仰焊
（4）按焊接地点分类
a. 工厂焊缝
b. 安装焊缝
（a）俯焊
（b）立焊 （c）立焊 （d）仰焊 （竖直缝） （水平缝）
焊缝位置示意图
端焊缝的受力情况
正面角焊缝（端焊缝）的破坏形式
5、斜角焊缝
斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面 角焊缝之间。
二、角焊缝的构造要求
1、计算长度 l w = l -2hf（考虑弧坑影响） 2、最小焊脚尺寸
h f 1.5 tmax
tmax 4mm时，h f tmax
防止冷却过快，焊缝变脆
3、最大焊脚尺寸
3.2 焊接方法和焊接强度 一、焊接方法
1、熔化焊（电弧焊、气焊） 2、电阻焊 二、焊条
焊条与焊件的钢材强度和焊接技术相适应， 一般可按焊件钢材的强度选用： E43(Q235)，E50(Q345) ，E55(Q390、Q420 )
三、焊缝的缺陷及质量检验 1、焊缝缺陷
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
夹渣
剪为一致 对于直接承受动荷
载的结构，则坡 度≤1:4
（a）改变厚度 （b）改变宽度
3、计算长度
有引弧板：l w = l 无引弧板：l w = l –2 × tmin
二、强度计算 1、承受轴心力
①
N
lw t
f
w t
或
f
w c
②
N lw t
[
w t
]
或
[
w c
]
可不验算静力强度的情况： （1）采用Ⅰ、Ⅱ级直焊缝，且焊缝两端加引弧板 （2）采用坡度≤1.5 : 1的斜焊缝，即tgθ≤1.5
3.3 对接焊缝连接的构造和计算
对接焊缝传力直接、平顺，无显著的应力 集中现象，受力性能良好，适用范围广。但 对连接处施焊坡口尺寸要求严格，对焊缝质 量要求高，多用于工厂制造的连接中。
一、构造要求
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
第三章 钢结构的连接
3.1 连接类型
1、焊接 优点：不削弱截面，无需拼接板，密封性能好
，结构简单，制造方便，便于实现自动化操 作。 缺点：形成热影响区，存在焊接缺陷，影响连 接区域的材质和连接质量。
2、螺栓连接 优点：安装方便，特别适合于工地安装和需 拆卸结构的连接。 缺点：需在构件上开孔、对孔，削弱构件截 面和增加制造、安装的工作量，并且连接时 需要拼接板， 钢材耗费量大。
max
M Ww
6M lw2t
ftw
max
VSw I wt
3 V 2 lwt
fVw
B、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：
2 1
312
1.1 ftw
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
3、承受弯矩、剪力和轴心力
M
N
M
Ww
来自百度文库
N Aw
f
w t
VS Iwt
口,采用直边缝; (2)t=7~20mm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=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、坡度
板的厚度、宽度 按≤1:2.5的坡度 刨