第七章角焊缝的构造和计算
角焊缝的构造和计算
-1-
图 3.3.3
角焊缝的应力状态
正面角焊缝（图 3.3.3b）受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊根处有很 大的应力集中。 这一方面由于力线的弯折， 另一方面焊根处正好是两焊件接触间隙的端部， 相当于裂缝的尖端。 经试验， 正面角焊缝的静力强度高于侧面角焊缝。 国内外试验结果表明， 相当于 Q235 钢和 E43 型焊条焊成的正面角焊缝的平均破坏强度比侧面角焊缝要高出 35%以 上（图 3.3.4） 。低合金钢的试验结果也有类似情况。由图 3.3.4 看出，斜焊缝的受力性能和 强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。
图 3.3.4
角焊缝荷载与变形关系
二、角焊缝的构造要求 1、最大焊脚尺寸 为了避免烧穿较薄的焊件，减少焊接应力和焊接变形，角焊缝的焊脚尺寸不宜太大。 规 范规定：除了直接焊接钢管结构的焊脚尺寸 hf 不宜大于支管壁厚的 2 倍之外，hf 不宜大于 较薄焊件厚度的 1.2 倍。 在板件边缘的角焊缝， 当板件厚度 t＞6mm 时， hf≤t； 当 t＞6mm 时， hf≤t（1-2） mm； 。 圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的 1/3。 2、最小焊脚尺寸 焊脚尺寸不宜太小， 以保证焊缝的最小承载能力， 并防止焊缝因冷却过快而产生裂纹。 规范规定：角焊缝的焊脚尺寸 hf 不得小于 1.5 t ,t 为较厚焊件厚度（单位：mm） ；自动焊熔
-3-
图 3.3.5
焊缝长度及两侧焊缝间距
图 3.3.6
搭接连接
杆件端部搭接采用三面围焊时， 在转角处截面突变， 会产生应力集中， 如在此处起灭弧， 可能出现弧坑或咬肉等缺陷，从而加大应力集中的影响。故所有围焊的转角处必须连续施 焊。 对于非围焊情况， 当角焊缝的端部在构件转角处时， 可连续地作长度为 2hf 的绕角焊 （图 3.3.5） 。 杆件与节点板的连接焊缝宜采用两面侧焊， 也可用三面围焊， 对角钢杆件可采用 L 形围 焊（图 3.3.7） ，所有围焊的转角处也必须连续施焊。
角焊缝的构造和计算
3.3 角焊缝的构造和计算3.3.1 角焊缝的形式和强度角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝；正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直；侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。
按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。
直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。
在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。
但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。
对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。
两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
大量试验结果表明：侧面角焊缝(图3.12)主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。
由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。
角焊缝计算
角焊缝计算
（原创版）
目录
1.角焊缝的概念及分类
2.角焊缝的计算方法
3.角焊缝的应力分布特点
4.角焊缝的应用及缺陷形式
正文
一、角焊缝的概念及分类
角焊缝是指在钢结构中，两根构件以角接形式相连的焊缝。
根据角度的不同，角焊缝可以分为直角角焊缝和斜角角焊缝。
根据构件连接形式，角焊缝可以分为侧面角焊缝（侧缝）和正面角焊缝（端缝）。
二、角焊缝的计算方法
角焊缝的计算主要包括焊缝长度、焊脚、有效厚度等方面的计算。
在计算时，需要考虑焊缝的形状、尺寸、材料等因素。
针对不同类型的角焊缝，计算方法也有所不同。
对于侧面角焊缝，主要承受剪力，应力状态较单纯；而对于正面角焊缝，传力线有较大的弯折，应力状态较复杂。
三、角焊缝的应力分布特点
在弹性阶段，角焊缝的剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两端大中间小，且焊缝越长越不均匀。
但是，角焊缝的塑性好，能够有效地承受变形。
在塑性阶段，角焊缝的应力分布会更加均匀，能够更好地保证结构的安全性。
四、角焊缝的应用及缺陷形式
角焊缝广泛应用于建筑、桥梁、船舶等钢结构领域。
然而，在实际应
用中，角焊缝可能会出现一些缺陷，如焊缝裂纹、焊脚变形、焊缝凹陷等。
为了避免这些缺陷，需要在焊接过程中严格控制焊接参数，并进行严格的质量检查。
综上所述，角焊缝计算是钢结构设计中非常重要的一环。
角焊缝的构造和计算
3.3 角焊缝的构造和计算角焊缝的形式和强度角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝；正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直；侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。
按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。
直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。
在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。
但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。
对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。
两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
大量试验结果表明：×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。
由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。
与侧面角焊缝相比，正面角焊缝的刚度较大（弹性模量E≈×105 N/mm2），强度较高，但塑性变形要差些。
第七章钢结构的连接和节点构造(下)(1)分析
肋提供约束的有利影响，也没有考虑柱腹板轴压力的不
利影响。
第七章钢结构的连接和节点构造
②当柱腹板节点域不满足时，则需要局部加厚腹板或采 用另外的措施来加强它。图7-109给出了两种可行的方 案，其一是加设斜向加劲肋，其二是在腹板两侧或一侧 焊上补强板来加厚。 2、腹板厚度（局部稳定）
tw
hc hb 90
避免焊缝集中在同一截面，但运输有一定困难。
3）对于铆接梁和较重要的或受动力荷载作用的焊接大
型梁，其工地拼接常采用高强螺栓连接。
第七章钢结构的连接和节点构造
计算：
翼缘板：翼缘拼接以及每侧的
高强度螺栓，通常由等强度条
件决定，拼接板的净截面积应
不小于翼缘的净截面积，高强度螺栓能承受按翼缘净截
面面积N=Anf计算的轴向力。 腹板：腹板的拼接通常先进行螺栓布置，然后验算。
肋时，翼缘焊缝还受到由局部压力产生的竖向剪力Tv的 作用，沿梁单位长度的竖向剪力为：
σf
ψF 2he l z
ψF 1.4hf lz
在Th和Tv共同作用下，应满足：
σ f β f
2
τ
2 f
f
w f
把σf,τf代入得：
F 1.4h f l z f
2
VS1 1.4h f I
x
2
f
第七章钢结构的连接和节点构造
2、工地拼接 构造： 1）工地拼接一般应使翼缘和腹 板在同一截面处断开，以便于分
~500~500
3 55 1
44 2
段运输（图a）。为了使翼缘板 在焊接过程中有一定地伸缩余地， 以减少焊接残余应力，可在工厂 预留约500mm长度不焊。
3
5
5
1
角焊缝的构造和计算
1 角焊缝的构造和强度 • 截面形状
图1 角焊缝截面图
1 角焊缝的构造和强度 • 应力分布
图2 侧面角焊缝应力分布
图3 角焊缝应力-位移曲线
1 角焊缝的构造和强度 • 应力分布
图4 正面角焊缝应力分布
1 角焊缝的构造和强度 • 焊脚尺寸应与焊件的厚度相适应。对手工焊，hf 1.5 t 应不小于 ，t为较厚焊件的厚度（mm）， 对自动焊，可减小1mm；hf应不大于较薄焊件厚 度的1.2倍。
N2 e1 N e1 e2 K2 N 肢尖：
图9角钢角焊缝上受力分配—— 两面侧焊
3 常用连接方式的角焊缝计算
2. 受轴心力角钢的连接 • 当采用三面围焊连接时 正面角焊缝承担的力： 侧面角焊缝承担的力：
N3 0.7h f lw3 f f fw
肢背
肢尖
N1 K1 N N3 2
图10角钢角焊缝上受力分配— —三面围焊
N 2 K 2 N N3 2
3 常用连接方式的角焊缝计算 2. 受轴心力角钢的连接 • 当采用L形焊连接时
正面角焊缝承担的力：
N3 0.7h f lw3 f f fw
侧面角焊缝承担的力：
N1 N N 3
图11角钢角焊缝上受力分配— —L形焊
he lw
V
N A
he lw
N A
N
f
M A
V 2 A f fw
2
图15 受弯、受剪、受轴心力的 角焊缝应力
3 常用连接方式的角焊缝计算 6. 扭矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算
V A
he lw
V
角焊缝的构造和计算共23页
3.3 角焊缝的构造和计算3.3.1 角焊缝的形式和强度角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝；正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直；侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。
按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。
直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。
在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。
但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。
对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。
两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
大量试验结果表明：侧面角焊缝(图3.12)主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。
由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。
建筑钢结构工程技术 2.4 角焊缝的构造和计算
角焊缝的构造和计算一、角焊缝的构造（一）角焊缝的形式角焊缝按其长度方向和外力作用方向的关系可分为与力作用方向平行的侧面角焊缝，与力作用方向垂直的正面角焊缝（端焊缝）和与力作用方向成斜角的斜向角焊缝（图2-6）。
角焊缝按两焊脚边的夹角可分为直角角焊缝（图2-19a、b、c、d）和斜角角焊缝（图2-19e、f、g）两种。
直焊缝的受力性能较好，应用广泛；斜角角焊缝当两焊脚边夹角α大于135°或小于60°时，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
图中h f称为角焊缝的焊脚尺寸。
各种角焊缝的焊脚尺寸h f均示于图2-19。
图2-19（b）的不等边角焊缝以较小焊脚尺寸为h f。
本节主要介绍直角角焊缝的构造、工作性能和计算方法。
图2-19 角焊缝的截面形式角焊缝按其截面形式可分为普通型（图2-19a）、平坦型（图2-19b）和凹面型（图2-19c）三种。
钢结构一般采用普通型截面，其两焊脚尺寸比例为1：1，近似于等腰直角三角形，但其力线弯折，应力集中严重，在焊缝根部形成高峰应力，使焊缝容易开裂。
因此对直接承受动力荷载的结构，为使传力平缓，正面角焊缝可改用两焊脚尺寸比例为1：的平坦型（长边顺内力方向），侧面角焊缝则宜采用比例为1：1的凹面型。
普通型角焊缝计算承载力时，按最小截面即α/2角处截面（直角角焊缝在45°角处截面）计算，该截面称为有效截面或计算截面。
其截面厚度称为计算厚度h e（图2-19a）。
直角角焊缝的计算厚度h e= h f，不计凸出部分的余高。
凹面型焊缝和平坦型焊缝的h f和h e，按图2-19（b）和图2-19（c）采用。
（二）角焊缝的构造要求1. 最小焊脚尺寸角焊缝的焊脚尺寸与焊件的厚度有关，当焊件较厚而焊脚又过小时，焊缝内部将因冷却过快而产生淬硬组织，容易使焊缝附近主体金属产生裂纹。
因此，角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin （mm ）应符合下式要求（图2-20a ）：（2-12） 此处t max 为较厚焊件的厚度（mm ）。
钢结构--角焊缝的构造与计算
二、角焊缝的构造要求
三、直角角焊缝强度计算的基本公式
当角焊缝的两焊脚边夹角为90°时，称 为直角角焊缝，即一般所指的角焊缝
有效厚度he=0.7hf为焊 缝横截面的内接等腰三 角形的最短距离，即不 考虑熔深和凸度
角焊缝截面
直角角焊缝的破坏常发ຫໍສະໝຸດ 在喉部 角焊缝的有效截面为焊缝 有效厚度（喉部尺寸）与 计算长度的乘积也即以 45°方向的最小截面
角焊缝有效截面上的应力
➢ 角焊缝极限强度：
Q235—系数为1.8 其他钢种—系数为1.7～3.0
与母材公 统一
式一致
公式
fuw-焊缝 金属抗
拉强度
规范采用折算应力，引入抗力分项系数 ：
ffw-角焊缝强度设计值，由抗剪条件确定 √3 ffw-相当于角焊缝抗拉强度设计值
计算σ⊥、τ ⊥、 τ∥过于繁 琐不方便设计计算
进一步简化 ： 合应力σf：
分应力σ⊥、τ ⊥ ： 沿焊缝长度方向的分力Nx引起τf= τ∥
σf、 τf共同作用计算式：
或：
对直接承受动力荷载结构中的角焊缝，βf＝1.0
对正面角焊缝，τf=0 对侧面角焊缝， σ f=0
7.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和强度
➢ 按截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝 直角角焊缝
斜角角焊缝
➢ 侧面角焊缝：焊缝长度方
向与受力方向平行，主要承 受剪应力，其特点为应力分 布简单些，但分布并不均匀， 剪应力两端大，中间小。弹 模低强度低，但塑性较好
➢ 正面角焊缝：焊缝垂直于
受力方向，其特点为受力后 应力状态较复杂，应力集中 严重，焊缝根部形成高峰应 力，易于开裂。破坏强度要 高一些，但塑性差
第七章角焊缝的构造和计算
一、构造
1. 种类:根据受力方向和焊缝的位置分正面 角焊缝（见图7.26）和侧面角焊缝（见 图7.24） 根据焊角边的夹角分直角角焊缝和 斜角角焊缝（见图7.23） 2. 焊缝截面形式（见图7.23）
正面角焊缝
侧面角焊缝
按he=hf cos α 2heFra bibliotek=0 .7 h
侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度不得 小于8 hf和40mm 侧面角焊缝的计算长度也不宜大于60mm 。 注： 1、当大于上述数值时，其超过部分在计算 中不予考虑。 2、内力沿侧面角焊缝全长均匀分布时，其 计算长度不受此限。
5. 杆件与节点板的焊接
5. 一般采用两面侧焊，也可用三面围焊，角钢焊 件也可用L形围焊，所有围焊的转角必须连续施 焊。当角焊缝的端部在构件的转角处时，宜连 续绕转角加焊一段长度，此长度为2hf。
7.5 焊接残余应力和焊接残余变形
什么是焊接残余应力？ 焊接残余应力的分类：纵向残余应力、 横向残余应力、沿厚度方向的残余应力。 焊接残余应力的影响： 对静力强度的影响；对结构刚度的影响；对 压杆稳定的影响；低温冷脆的影响；对 疲劳强度的影响 焊接残余变形：焊接工艺和设计方面
7. 搭接连接
不能只用一条正面角焊缝连接。（见图7.30）
二、计算公式
以直角角焊缝、外力与焊缝长度方向有一 定的夹角为例进行公式推导。 将外力在破坏截面上进行分解，求出分力， 然后求出破坏截面上的应力状态，代入材 料力学中“第三强度理论”，可推导出式 7.6。 对式7.6进行讨论，可得出侧面角焊缝（式 7.7）、正面角焊缝（式7.11）、斜向角焊 缝（式7.9）。
a） b） c）
6. 当节点仅有两条侧面角焊缝连接时
角焊缝的构造和计算(2)
( ) f 2 f
2 f
f
w f
式中：
f －作用在焊缝有效截面上 ，垂直于焊缝轴线 的应力；
f －作用在焊缝有效截面 上，平行于焊缝轴线 的应力；
f －焊缝强度提高系数， 与荷载方向有关，端焊 缝取1.22，侧焊缝取 1.0；如构件受动荷，则取1.0； 3
3.3.4 直角角焊缝计算公式：
角焊缝承载力计算虽然有一般式，但为了计 算方便，对于常见的连接形式，有必要推导 其计算公式：
Ⅰ、端焊缝和侧焊缝在轴心力作用下的计算：
⑴、端缝计算公式：
f N
f
helw
w ff
式中：
he ___ 角焊缝有效厚度，直角 角焊缝等于 0.w ___ 角焊缝计算长度，取实 际长度减去起落弧
个数乘以 h f ;
4
⑵、侧焊缝计算公式： 当荷载与焊缝轴线平行时，由一般式得到：
在此三种内力作用下 ，连接将产生弯曲应力、正应力、剪应力，分 别为：
; ; M
6M
fx
2helw2
N
N
fx 2helw
V
V
f
2helw
将三种应力代入一般式即为：
( ) ( ) f
M fx
N fx
2
V2
w
f
f
f
M、N、V自由组合时，也可以用上式，只是将相应项有所变化即可。
8
角焊缝连接的计算步骤：
1、找出所计算焊缝或焊缝群的形心；
2、将焊缝所受外力简化到形心处，求得内力分量， 包括轴力、剪力、弯距、扭矩。
3、求各内力分量在焊缝可能的危险点上引起 的应力分量；（注意区分该分量平行与焊缝轴 线和垂直与焊缝轴线的情况）。
角焊缝构造和计算图文版
-
向
(f)
二、焊接残余应力对结构性能的影响
t
1、对结构静力强度的影响
f
f
fy -
fy -
B b+
b+
fy
-
Ny b +
Ny
-
-
-
因焊接残余应力自相平衡，故：
Nt b t f y Nc (B b) t f
当板件全截面达到fy，即N=Ny时：
N y N t B b t f y B t f y
限制了其塑性的发展，增加了钢材低温脆断倾向。 所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷
脆性能的重要措施。
4、对疲劳强度的影响 在焊缝及其附近主体金属焊接残余拉应力通常达到
钢材的屈服强度，此部位是形成和发展疲劳裂纹的敏感 区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不 利影响。
三、焊接变形
焊接变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、 角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的组合。
对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;
（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：
σfA σfB
x
τf
h1
对于A点：
fA
M Iw
h1 2
f
f
w f
式中：Iw—全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩；
h1—两翼缘焊缝最外侧间的距离。
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6. 当节点仅有两条侧面角焊缝连接时
当构件用两条侧面角焊缝连接时，每条侧缝长 度不宜小于两侧缝之间的距离，同时两侧缝之 间的距离不宜大于 16t （当 t>12mm ）或 200mm （当t≤12mm），t为较薄焊件的厚度。不满足要 求时，应加正面角焊缝、塞焊、槽焊（见图 7.29）。
t=12 ∠140*90*10 N N
l
140
采用如下假定：①被连接构件是绝对刚性的， 而角焊缝则是弹性的；②被连接构件绕角焊缝 有效截面形心O旋转，角焊缝上任意一点的应力 方向垂直该点与形心的连线，且应力大小与其 距离r的大小成正比。 注：在扭矩和弯矩作用下，焊缝截面的应力是不 均匀的，计算时找出受力最大的点进行截面验 算，而其他部位没有充分发挥作用，计算是偏 于保守的。
7.5 焊接残余应力和焊接残余变形
什么是焊接残余应力？ 焊接残余应力的分类：纵向残余应力、 横向残余应力、沿厚度方向的残余应力。 焊接残余应力的影响： 对静力强度的影响；对结构刚度的影响；对 压杆稳定的影响；低温冷脆的影响；对 疲劳强度的影响 焊接残余变形：焊接工艺和设计方面
7. 搭接连接
不能只用一条正面角焊缝连接。（见图7.30）
二、计算公式
以直角角焊缝、外力与焊缝长度方向有一 定的夹角为例进行公式推导。 将外力在破坏截面上进行分解，求出分力， 然后求出破坏截面上的应力状态，代入材 料力学中“第三强度理论”，可推导出式 7.6。 对式7.6进行讨论，可得出侧面角焊缝（式 7.7）、正面角焊缝（式7.11）、斜向角焊 缝（式7.9）。
三. 实际应用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 拼接板连接受轴心力作用（见图7.42） 角钢与节点板的连接（见图7.43） 在剪力、轴力作用下（见图23） 弯矩作用下角焊缝计算（见图7.44） 扭矩作用下角焊缝计算（见图7.42） 在弯矩、剪力、轴力作用下（见图7.42） 在扭矩、剪力、轴力作用下（见图7.42）
被 连 接 板 截 面 为 —14×350 ， 拼 接 盖 板 宽 度 b=300㎜ ， 厚 度 t2=8㎜ 。 承 受 轴 心 力 设 计 值 N=930kN（静力荷载），钢材为Q235，采用E43 系列焊条，手工焊，采用三面围焊。试设计此 连接。
计 算 三 面 围 焊 的 角 钢 连 接 ， 角 钢 为 2L140×90×10 ，连接板厚度 t=12mm ，承受静 荷 载 设 计 值 N=1000kN 。 钢 材 为 Q235B ， 焊 条 E43 型，手工焊。焊脚尺寸为 hf=8mm ，焊缝强 度设计值ffw =160N/mm2。求角钢所需焊缝长度。
侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度不得 小于8 hf和40mm 侧面角焊缝的计算长度也不宜大于60mm 。 注： 1、当大于上述数值时，其超过部分在计算 中不予考虑。 2、内力沿侧面角焊缝全长均匀分布时，其 计算长度不受此限。
5. 杆件与节点板的焊接
5. 一般采用两面侧焊，也可用三面围焊，角钢焊 件也可用L形围焊，所有围焊的转角必须连续施 焊。当角焊缝的端部在构件的转角处时，宜连 续绕转角加焊一段长度，此长度为2hf。
hf
按he=0.7hf
7h
f
hf
α hf
α
hf
hf
按he=hf cos α 2
hf
hf 1.5 hf
hf
按he=0.7hf
α hf
α hf
hf面角焊缝（见图7.24） 正面角焊缝（见图7.26） 有效厚度截面：he= 0.7hf
侧面角焊缝应力分布
正面角焊缝应力分布
7.4 角焊缝的构造和计算
一、构造
1. 种类:根据受力方向和焊缝的位置分正面 角焊缝（见图7.26）和侧面角焊缝（见 图7.24） 根据焊角边的夹角分直角角焊缝和 斜角角焊缝（见图7.23） 2. 焊缝截面形式（见图7.23）
正面角焊缝
侧面角焊缝
按he=hf cos α 2
he =0 .7
4. 角焊缝的尺寸限制
焊脚尺寸对于手工焊角焊缝应满足 hf≥1.5 t ，其中t为较厚焊件厚度（单位： mm）；当焊件厚度等于或小于4mm时， 则hf等于焊件厚度。 最大焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2 倍（钢管结构除外）。对板边缘的角焊缝， 则应满足hf ≤t1（ t1 ≤6mm）或hf ≤ t1 -(1～ 2)mm（ t1 ＞6mm）。