第3章钢结构连接(第1讲连接种类及对接焊缝计算)

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。
§4.5 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: 施工条件有关。
α
C=2~3mm
对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和 (1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做坡
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
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。 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；
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
力方向的连接焊缝；
N t N
对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视 为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算； 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。
4.电渣焊
5.电阻焊 6.螺柱焊
§4.3 焊缝连接
1.焊接连接形式
对接
搭接
T形连接
角部连接
2.焊缝形式 （1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
正面角焊缝 侧面角焊缝 斜焊缝
3. 焊缝位置
三、焊缝缺陷及焊缝质量检查 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；
焊条 焊机
焊钳
保护气体
焊件
电弧
熔池 导线
手工电弧焊过程
A、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材相适应。 Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode)
α
C=0.5~2mm
C=2~3mm
（ a）
（b）
α p
C=2~3mm
p （d）
C=3~4mm
（ C）
p
C=3~4mm
p
C=3~4mm
（ e）
（ 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；
Nsinθ
lw
N
N
θ t B
Ncosθ
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
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
V共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
t A
σ
lw
M
τ
max
M 6M 2 ft w Ww lwt
VSw 3 V fVw I w t 2 l wt
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：普通螺栓连接和高强度螺栓连接 N
四、紧固件连接
使用范围：主要用于轻
钢结构连接
§4.2 钢结构中所使用的焊接方法
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。
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N N ft w或f cw (4 1) lw t t 式中： A N—轴心拉力或压力； 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。 N
N sin f t w 或f cw lw t N cos f vw lw t
（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。
§4.4 焊缝代号
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) 第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。 不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
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）
送丝器
、、 、、 、、
焊剂漏斗
焊丝转盘
、 、 、
、
、
熔渣
、 、 、 、、 、、 、、 、 、
焊剂 焊件
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。 缺点：设备投资大，施工位置受限等。
机 器
送 丝 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。
12 312 1.1 ft w
(4 4)
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
3、N、M、V联合作用的对接焊缝计算
M
N σ1
τmax
σmax
VБайду номын сангаас
τ
τ1
σ
正应力验算——叠加正应力；
剪应力验算——按最大剪应力验算； 折算应力验算——同4-4。
小结
1、钢结构连接方式 2、对接焊缝的计算
(4 2)
(4 3)
max
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
τmax
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式4-2和4-3要求； 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：
第四章
钢结构的焊缝连接
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；
§4.1
一、焊缝连接
钢结构的连接方法
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。