角焊缝的构造与计算.
角焊缝的构造和计算
钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.4 角焊缝的构造和计算
14
搭接连接的弯曲变形
侧面角焊缝的应力分布
搭接长度：采用正面角焊缝的搭接连接，受力时会产生附 加弯矩(图3.4.10)，搭接长度愈小．附加弯矩影响愈大；另外 焊缝距离愈近，收缩应力也愈大。因此规定搭接长度不得小 于5tmin(tmin为焊件的较小厚度)，并不得小于25mm。
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7
正面角焊缝受力更复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力， 焊根处存在着很严重的应力集中。这一方面由于力线弯折，另 一方面由于在焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝 的尖端。正面角焊缝的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性 变形要差些。而斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝和 侧面角焊缝之间，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊缝 高。 构件端部与节点板的连接焊缝可用两面侧焊和三面围焊，围焊 中有正面角焊缝和侧面角焊缝，正面角焊缝的静力强度较高、 刚度较大，而侧面角焊缝的静力强度较低但塑性较好。所以三 面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小。 但是对构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与 两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高。
钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.4 角焊缝的构造和计算
17
二、直角角焊缝强度计算的基本公式
如前所述，角焊缝的受力状态是很复杂的。图3-4-13所示为 直角角焊缝的截面， 0.7hf为直角角焊缝的有效厚度he（喉部 尺寸）。试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部及其附 近，通常认为直角角焊缝是以45方向的最小截面(即有效厚
钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.4 角焊缝的构造和计算
直角角焊缝的计算和构造
直角角焊缝的计算和构造4 ．直角角焊缝的计算和构造（ l ）基本概念1 ）直角角焊缝的截面形状：如图 6 -18 所示，因工程应用中多数属此，故常简称角焊缝。
绝大多数角焊缝的两焊脚尺寸相等均为 h f，焊缝表面略凸如图 6 -18 （ a ）所示，少数因需要而采用不等焊脚尺寸或为凹面如图 6 -18 （ b ）和图 6 -18 （c）所示。
2 ）角焊缝的有效截面 A e：计算时不计及余高和熔深，假定焊缝截面为一等边直角三角形如图 6 -18 所示（图中未示出熔深），取每条角焊缝的有效截面为 A e=h e l w=0.7h f l w。
这里， h f 为焊脚尺寸（图 6 一 18 ) , 0 . 7h f 为焊缝的计算厚度（或称有效厚度）记作 h e ; l w 是焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度 l 减去 2h f，即取 l w =l 一 2h f ，以考虑焊接时起弧和熄弧处焊缝有缺陷的不利影响。
3 ）侧面角焊缝：焊缝长度（轴线）与外力作用方向一致（平行）的焊缝称为侧面角焊缝，如图 6 -19 所示。
试验研究表明：侧面截面角焊缝主要受剪，强度较低，破坏通常发生在沿45°方向的有效截面，因此强度较低，但塑性性能好；沿焊缝长度在有效截面上的剪应力分布不均匀，两端大，中间较小，焊缝愈长，不均匀分布的程度愈大，但由于塑性变形，在破坏前分布可逐渐趋向均匀。
4 ）正面角焊缝：焊缝长度与外受力作用方向相垂直的焊缝称为正面角焊缝，如图 6 -19 所示。
试验研究表明：正面角焊缝多轴受力（复杂应力状态），破坏通常不发生在45°方向的有效截面，因此强度较侧面角焊缝为高，一般可高 1 / 3 左右，且刚度较大；沿焊缝长度在有效截面上的应力分布较均匀。
（ 2 ）基本假定角焊缝中的应力分布较复杂，侧面角焊缝和正面角焊缝的受力性能不同，很难精确计算。
因此，目前我国和国际上许多国家（地区）对角焊缝采用简化计算法，即计算时采用以下简化假定：1 ）每条角焊缝计算时的破坏截面为沿 45 °方向的有效截面，即为 h e l w =0 . 7h f l w。
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。
3.3 角焊缝的构造和计算
(f f
)2
2 f
ffw
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；
2020/5/3
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
Ⅱ、焊脚尺寸：尺寸焊角不宜过小，同时不宜过 大。（为什么？最大、最小各为多少？）
2020/5/3
Ⅲ、计算长度Ｌw： 过短时易使局部加热，起落 弧过近，加上可能的缺陷，使缝不可靠，过长 则受力不均，易破坏。
规范规定计算长度：
lw8hf和40mm
侧缝 lw60h（ f 静载lw） 4或 0h（ f 动载）
将三种应力代入一般式即为：
( ) ( M fxN fx 2 f
Vf )2
ffw
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。
2020/5/3
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）。
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：
f
N hel
wffw
⑶、斜向力与焊缝轴线成一定角时:
可将力分解按一般式计算或乘以强度系数按 下式计算：
f N f helw
w ff
式中系数含义同前面所述。对于斜角角焊缝仍 可用上式，但强度提高系数取1.0，焊缝有效厚 度按有关规定；强度提高系数可查表；
对接焊缝角焊缝的构造和计算
Q390 钢 Q420 钢
≤16 >16～40 >40～60 >60～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35
>35～50
>50～100
抗压
f
w c
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
焊脚尺寸 hf
下限
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
和槽孔短径的 1/3
hf 1.5 t2 ；当 t2 4 时， h f t
3.5.7 典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用
弯矩 M
平板梁
工字形梁
剪力 V
3 钢结构的连接设计
弯矩 M 剪力 V 轴力 N
应力分布
应力分布
max
M
Wx
ftw ( fcw )
max
VSw I wtw
f
w v
zs
应力分 布
2 1
3
2 1
1.1 ftw
典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M 剪力 V
破坏模式
3 钢结构的连接设计
3.7.3 端缝与侧缝的比较
角焊缝的构造与计算
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max
为什么要限制？ 焊脚尺寸太大，焊接变形大，易脆裂，残余应力大， 对于较薄的焊件容易焊穿。
如何限制？ 与板厚联系起来。《规范》规定：
第三章 钢结构的连接
3.5.3 角焊缝构造要求
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max 钢管构件除外： hf,max≤1.2t1
受力复杂，截面中各面均存在正应力和剪应力。
正面角焊缝应力状态
3、端缝与侧缝的比较
θ＝0°正面 θ＝45°斜角
θ＝90°侧面
荷载－变形曲线
第三章 钢结构的连接
① 侧面角焊缝 强度低、塑性好、刚度小
② 正面角焊缝 强度高，塑性差、刚度大
③ 斜角角焊缝 间于以上两者之间
4、角焊缝的计算截面
hf
第三章 钢结构的连接
2 160×100×10
N=575 kN
第三章 钢结构的连接
4、节点板与柱连接（T形接头） ——受弯矩M 、剪力V 、轴力N联合作用时角焊缝的计算
2
N cos
helw
2
ff w
取
2 f
1.222
1.5
得：
N
sin2 cos2
helw 1.5
N helw
sin2
1 3
ff w
令： fθ
1
1 sin2
3
则斜焊缝的计算公式为： f
fθ
N he l w
f
w f
将 f（斜焊缝强度增大系数）作成表格
0° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80～90°
计算数值只进不舍
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
第八讲 角焊缝的形式和计算.
角角焊缝,除 钢管结构外, 不宜用作受 力焊缝。
hf
按he=0.7hf
α hf
α hf
hf
(a)
(b)
斜角角焊缝 a）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝
2.直角角焊缝按力和焊缝位置关系分类 （1）侧面角焊缝（侧焊缝）
（2）正面角焊缝
（3）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
B. 破坏形式
A. 正面焊缝应力分析
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差， 但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。
B. 正面角焊缝的破坏形式
２.强度基本公式推导
1）假定
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， 其面积为
h l ，作用在该截面上的应力如下图所示假定截面上应力沿焊缝计算长
１、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:
h f ,min 1.5 t 2
式中:
(计算数值只进不舍！ )
t2----较厚焊件厚度
另:对于自动埋弧焊hf,min可在上式基础上减去1mm;
对于T型连接单面角焊缝hf,min可在上式基础上加上1mm 当t2≤4mm时, hf,min=t2
f TAx NAx
w 2 f f f
2
y ry
TAx
x
强度验算公式：
f f
rτ τ θ TAy TA 0 τ x
Vy
y
he
即：
TAy VAy f
2 w TAx ff
钢结构角焊缝的构造与计算课件
角焊缝有效截面上的应力
合应力σf:
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➢斜些焊，缝但: 塑受性力差性能和强度介于两者之间
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
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
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。
角焊缝的构造与计算
4.有效厚度
图4-11 端缝和侧缝
图4-12 焊缝的有效厚度
式中： ——两焊脚边的夹角， ——焊脚尺寸。
二、角焊缝的计算 角焊缝的计算包括如下几个类型： 1.端缝、侧缝在轴向力作用下的计算 2.角钢杆件与节点板连接，承受轴向力N 3.弯矩、剪力、轴力共同作用下的顶接连接角焊缝 4.牛腿在弯矩、剪力共同作用下的角焊缝连接计算 5.扭矩、剪力、轴力共同作用下的搭接连接角焊缝
表4-3 角焊缝的构造要求
部位
项目
构造要求
备注
焊脚尺寸 hf
焊缝长度 lw
端部仅有两侧面 角焊缝连接 端部 搭接连接
上限
对板边：
下限
；当
上限
（受动力荷载）； （其他情 况）；
下限 长度 lw
8hf或 40mm，取两者最大值
距离 l0
转角
搭接最 小长度
转角处加焊一段长度 2hf（两 面侧缝时）或用三面围焊 5t1或 25mm，取两者最大值
弯矩M作用下，x方向应力 剪力作用下，y方向应力 轴力N作用下x方向应力
M、V和N共同作用下，焊缝上或下端点最危险处应满足：
式中：
如果只承受上述M、N、V的某一、两种荷载时，只取其相应的
应力进行验算。
4. 牛腿在弯矩、剪力共同作用下的角焊缝连接计算:
M＝Ve
图4-17 M、V共同作用下角焊缝计算
[解]记角钢背部为1，角钢趾部为2，角钢端部为3 (1)当采用三面围焊时 角焊缝的焊脚尺寸hf
最小 最大 采用hf ＝8mm，满足上述要求。 轴力N的设计值
构件截面上的应力
设计三面围焊时，实质上是把荷载N分解成各段焊缝的受力N1、 N2和N3，使它们的合力与N相平衡。
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
具体 要求 详见 规范
不应太大 —— 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿
3.6.2 角焊缝截面尺寸（2）
（2）最大焊脚尺寸hf,max
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
hf,max≤1.2t1
式中: t1---较薄焊件厚度。
钢管构件除外
对于板件边缘的角焊缝：
当 t≤6mm时，hf,max≤t； 当 t >6mm时， hf,max ≤ t -(1~2)mm； 对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于 圆孔直径或槽孔短径的1/3
可不设斜坡
引弧板
不同厚度
3.5.3 焊缝截面 焊缝截面厚度－－焊缝所连接板件的较薄厚度；
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
焊缝截面计算长度－－
采用引弧板时，焊缝全长有效； 未采用引弧板时，计算焊缝长度=焊缝长度减去2t。 t为对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹 板厚度; 3.4.4 传力特性 （1）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力
3.5.7 典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－直缝 直缝
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
引弧板
直 焊 缝
焊缝应力验算
N — 轴心拉力或压力 式中：
N f t w 或 f cw l wt w
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚） lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝L， 无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）
3.5.7典型节点（4）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力、轴力作用
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
N My1 N My V 1 f t w ( f cw ) 2 2 , 2 ' , Aw I w Aw Aw I w N My3 V 3 , 3 ' zs 32 3 32 1.1 f t w Aw I w Aw
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
3.5.1对 接 焊 缝的 构 造：坡口形式
板厚 t < 10 mm
板厚 t = 10 ~ 20 mm
3
钢
结
构
的 连
直边缝
接
设
计
单边V形缝 板厚 t > 20 mm
双边V形缝
U形缝
K形缝
X形缝
3.5.2其它构造
3
不同宽度
钢 结 构 的 连 接 设 计
不同厚度
可不设斜坡 引弧板
直
结
焊
构 的
缝
连
接
设
计
焊缝应力验算
N lwtw
ftw 或
f
w c
式中：N — 轴心拉力或压力
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）
lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝L， 无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）
ftw
或
f
w c
— 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度
3.5.7典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－斜缝
3.6.2 角焊缝截面尺寸（6）构造要求汇总
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
3
焊脚尺寸
钢 结
hf
构
的
连
下限
接
设
计
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
的
角焊缝及其计算
角焊缝及其计算型式及分类截面形式:普通型（等边凸形）、平坦型（不等边凹形）、凹面形两焊脚边夹角: 直角角焊缝、斜角角焊缝、焊缝长度与作用方向1.侧面角焊缝（侧缝）侧缝主要承受剪力, 应力状态叫单纯, 在弹性阶段, 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, 但侧缝塑性好。
2. 正面角焊缝（端缝）端缝连接中传力线有较大的弯折, 应力状态较复杂, 正面角焊缝沿焊缝长度方向分布比较均匀, 但焊脚及有效厚度面上存在严重的应力集中现象, 所以其破坏属于正应力和剪应力的综合破坏, 但正面角焊缝的刚度较大, 变形较小, 塑性较差, 性质较脆。
3. 斜向角焊缝斜向角焊缝受力情况较复杂, 其性能介于侧缝和端缝之间, 常用于杆件倾斜相支的情况, 也用在板件较宽, 内力较大连接中。
4. 周围角焊缝主要为了增加焊缝的长度和使焊缝遍及板件全宽, 而把板件交搭处的所有交搭线尽可能多的加以焊接, 成为开口或封闭的周围角焊缝。
构造及要求。
4.1.最小焊脚尺.4.2.最大焊脚尺.贴边处满.4.3.角焊缝最小长度4.4.侧面角焊缝最大计算长度4.5.板件端部仅有两条角焊缝时每条侧面角焊缝的计算长度4.6.搭接连接中搭接长度应满.而且不宜采用一条正面角焊缝来传力。
4.7.在次要构件和焊缝连接中，允许采用断续角焊缝，各段间距满足以保证整体受力。
角焊缝连接计算基本计算公式轴心作用下的角焊缝计算轴心作用下角钢的角焊缝计算弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（T形接头）弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（搭接形接头）1.端缝、侧缝在轴向力作用下的计算.（1）端缝...——垂直于焊缝长度方向的应力....h.——角焊缝有效厚度....l.——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）.ff.——角焊缝强度设计值.b.——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，b.=1.22，直接承受动力荷载b.=1.0。
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 ）。
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钢结构的连接
d
端焊缝
侧焊缝
e
hf
有效截面
h —焊缝厚度、h1 —熔深 h2 —凸度、d —焊趾、e —焊根
计算截面: 均取焊缝 45°喉部为有效截面 h f 有效焊缝高度: h e＝ 0.7 h f （焊缝高度）
he l ＝ 每条连续焊缝的长度－ 2h （每端扣 h 计算焊缝长度: w f f） 有效截面：he×lw
钢结构的连接
t2 t1 t
hf hf
t1
对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大尺寸 hf ② 最小焊脚尺寸hf,min
钢结构的连接
为什么要限制？
焊脚尺寸太小，不能焊透，导致实际承载力不足；焊接热 量小，冷却过快，焊件越厚，冷却越快，导致焊缝变脆， 容易产生裂纹。为防止此状况发生，焊脚尺寸不应过小。 如何限制？
第三章 3.5.3 角焊缝构造要求
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max 为什么要限制？
钢结构的连接
焊脚尺寸太大，焊接变形大，易脆裂，残余应力大， 对于较薄的焊件容易焊穿。
如何限制？
与板厚联系起来。《规范》规定：
第三章 3.5.3 角焊缝构造要求
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max 钢管构件除外： hf,max≤1.2t1 式中: t1 —— 较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝尚需满足： 当 t≤6mm时，hf,max≤t ； 当 t >6mm时， hf,max ≤ t -(1~2)mm；
lwmin≤lw ≤ lwmax
第三章
3、搭接连接的构造要求 板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：
钢结构的连接
lw
b
① 为避免应力传递过分弯折导致应力不均匀：
lw b
② 为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：
t 1 12mm 时， b 16t 1
lw
b
t 1 12mm 时， b 190mm
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
钢结构课程组
钢结构
第三章
钢结构的连接
土木工程学院钢结构课程组
第三章 3. 5 角焊缝的构造与计算 3.5.1 角焊缝形式
外边缘（焊趾）的尺寸 。
1、按两焊角边夹角划分 hf 焊脚尺寸：指角焊缝根角至焊缝截面
钢结构的连接
钢结构的连接
受力复杂，截面中各面均存在正应力和剪应力。
正面角焊缝应力状态
第三章
3、端缝与侧缝的比较
θ＝0°正面 θ＝45°斜角 θ＝90°侧面
钢结构的连接
① 侧面角焊缝
强度低、塑性好、刚度小
② 正面角焊缝 强度高，塑性差、刚度大 ③ 斜角角焊缝 间于以上两者之间 荷载－变形曲线
第三章
4、角焊缝的计算截面
第三章
2、角焊缝的计算长度
钢结构的连接
考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。 ① 侧缝的最大计算长度
l w 60h f
当实际长度大于以上值时， 计算时不考虑超过部分的强度； 但当内力沿侧焊缝全长分布时， 不受上式限制。
第三章
2、角焊缝的计算长度
钢结构的连接
考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。 ② 角焊缝的最小计算长度 为什么要限制？ 焊缝长度过小，局部加热严重，而起弧落弧距离太小质 量不可靠。应力集中较严重。
第三章
焊脚尺寸hf ?
钢结构的连接
h f ,min h f h f ,max
h f ,min 1.5 10 4.7 mm
肢背 肢尖
第三章
焊脚尺寸hf ?
钢结构的连接
6
8
10
5
t2 t1
hf
第三章
2、角焊缝的计算长度
钢结构的连接
考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。 ① 侧缝的最大计算长度 为什么要限制？ 焊缝太长，剪应力分布越不均匀，焊缝两端产生严重应 力集中，导致端部过早破坏。
③ L形围焊：侧面角焊缝
lw l h f
t1 为薄板厚度
不满足时，应加塞焊或采用三面围焊！
第三章
钢结构的连接
③ 角焊缝的端部位于构件转角处做长度为2hf 的绕角焊时， 且转角处必须连续施焊。
lw
2hf b
t1
t2
5t1 ,25
④ 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。
第三章
钢结构的连接
角焊缝的计算长度 lw 和实际长度 l 的关系：
l w 8h f
且不得小于40mm
第三章
2、角焊缝的计算长度
钢结构的连接
考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。 ① 侧缝的最大计算长度
l w 60h f
② 角焊缝的最小计算长度
l w 8h f
且不得小于40mm
当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的 要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！
① 三面围焊：侧面角焊缝 正面角焊缝 ② 两面侧焊：侧面角焊缝
N N
l
lw l h f
lw l
l w l 2h f
N N
l
l
l
焊缝实际长度 l 取为5mm的倍数，如192mm取为195mm， 196mm取为200mm。
第三章
钢结构的连接
角焊缝的计算长度 lw 和实际长度 l 的关系：
也与板厚联系起来。《规范》规定：
第三章
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ② 最小焊脚尺寸hf,min
钢结构的连接
h f ,min 1.5 t 2
式中: t2 —— 较厚焊件厚度。
计算数值只进不舍
当t2≤4mm时, hf,min = t2
注：对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm（温度高而均匀）； 对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm（冷却快）。
焊趾 焊根
直角焊缝
斜角焊缝
【注意】除钢管结构外, 对于α>135o或α<60o斜角角缝，
不宜用作受力焊缝。
第三章
2、按焊缝截面形式划分
施焊方便，最常用
钢结构的连接
适宜动力荷载，但施焊不便
普通型
平坦型
凹面型
在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝宜采用 平坦型，且长边（1.5hf）沿内力方向，侧面脚焊缝宜采
用凹面型。
第三章
3、按其长度方向与受力方向之间的关系分 侧焊缝
钢结构的连接
端焊缝
第三章
斜焊缝
钢结构的连接
第三章
钢结构的连接
3.5.2 角焊缝的强度
1、侧面角焊缝 —— 平行于力的作用方向
弹性阶段应力沿长度方向分布不均匀，呈两端大而中间小 的状态。
第三章
2、正面角焊缝 —— 垂直于力的作用方向