各类焊缝连接的强度计算_图文.
焊接强度计算
受扭矩的接头强度计算
① 矩形截面构件的接头 若开坡口四周全焊，接头的 最大切应力按下式计算：
τ max
Mn = 2 ⋅ Z ⋅ (h − Z )( B − Z )
若不开坡口四周全部角焊， 接头的最大切应力为：
τ max
Mn = 2 × 0.7 ⋅ K (h + 0.7 K )( B + 0.7 K )
受弯矩联接接头的强度计算
① 若构件同时承受弯矩M和轴向力N时，焊缝中应 力分别求出和，由于两者方向相同，所以合成应 力： τ 合 = τ N + τ M ② 若构件同时承受横向力P和轴力N时，则要同时 考虑弯矩M=P·L和轴向力N及剪切力Q=P的作用。 由于构件承受切力Q时，只是腹板承受的，故切 力只由联接腹板的焊缝承受，并设切应力沿焊缝 均匀分布。计算联接的焊缝强度时，应验算两个 位置的合应力： 一个是盖板外侧受拉 M N y max + ≤ [τ ' ] 的焊缝的合成应力： τ 合 = Ix 0 .7 K ⋅ L 另一个是腹板立焊缝 M h N τ合 = ( ⋅ + ) 2 + τ θ2 ≤ [τ ' ] 端点的合成应力： I x 2 0.7 K ⋅ l
② 单面焊的正面、侧面联合 塔接焊缝的强度公式：
P τ= = ≤ [τ ' ] α ⋅ ∑ l 0.7 K ⋅ ∑ l
P
受弯矩的搭接接头计算
2.受弯矩的搭接接头计算 方法有三种： ① 分段计算法：
τ=
M h2 0.7 K [l (h + K ) + ] 6
② 轴惯性矩计算法 最大切应力： M τ max = ⋅ y max ≤ [τ ' ] IX
载荷平行于焊缝丁字接头强度计算
几种常用焊接焊缝计算书
几种常用焊接焊缝计算书常用焊缝计算书一、轴力、剪力作用下的角焊缝计算1.角焊缝强度计算角焊缝受力示意图如下：通过焊缝中心作用的轴向力为F=23kN，轴向力与焊缝长度方向的夹角为45°，垂直于焊缝方向的分力为N，平行于焊缝方向的分力为V。
角焊缝的焊脚尺寸为6mm，计算长度为100mm，有效截面面积为Af，正面角焊缝的强度设计增大系数βf取1.22.角焊缝的强度设计值fwt取160N/mm2，则根据公式计算得到焊缝强度ft为27.8158N/mm2，小于fwt，满足要求。
二、轴力作用下的角钢连接的角焊缝计算1.角焊缝强度计算角焊缝受力示意图如下：通过焊缝中心作用的轴向力为N=20kN，角焊缝的焊脚尺寸为6mm，角钢的肢宽为45mm。
角焊缝采用双不等肢短肢角钢三面围焊连接方式，角钢的肢背焊缝长度为90mm，肢尖焊缝长度为75mm。
正面角焊缝的强度设计增大系数βf取1.22，角焊缝的强度设计值fwt取160N/mm2.根据公式计算得到角钢肢宽分配荷载N3为36.8928kN，角钢肢背内力分配系数k1查表取0.75，角钢肢尖内力分配系数k2查表取0.25.角钢肢背承受的轴心力N1为0，角钢肢尖承受的轴心力N2为-10.9464kN，取0.经计算，角焊缝强度满足要求。
根据计算结果，角焊缝的强度满足要求。
具体来说，根据弯矩轴力剪力作用下的角焊缝计算，首先需要计算各条焊缝的强度。
针对第一条焊缝N1，其强度计算公式为ft1=0.7×hf×(lw1-10)×103，代入实际参数后得到结果为0N/mm2≤fwt=160N/mm2.同理，对于第二条焊缝N2，其强度计算公式为ft2=0.7×hf×(lw2-10)×103，代入实际参数后得到结果为0N/mm2≤fwt=160N/mm2.因此，可以得出结论：焊缝强度满足要求。
接下来，需要进行焊缝几何特征的计算。
第八讲 角焊缝的形式和计算.
(3 21) (3 22)
w2
B、采用三面围焊
N 3 2 0.7h f b f f f (3 23)
N3 N1
lw1 e1 e2 lw2 b
N
认为N3作用在截面高度一半的位 置，则由力及力矩平衡得:
N2
N3 N 1 k1 N 2 N3 N 2 k2 N 2
(3 24) (3 25)
w
βf—正面角焊缝强度增大系数；静载时取1.22， 动载时取1.0。
３、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算 1、轴心力作用下
１）、仅采用侧面角焊缝连接：
lw
lw ’
f
N w ff he l w
N
N
N f hl
f f e w
２）、正面角焊缝或作用 力垂直于焊缝长度方向的 角焊缝
x
x
余下的问题同情况‘A’，即:
对于校核问题:
N1 f f fw l w1he1 N2 f f fw l w2 he 2
N1 N3 N2
lw1 e1 e2 lw2 b
N
对于设计问题:
x
x
l l
w1
N1 0.7 h f 1 f fw N2 0.7 h f 2 f fw
故：该连接的设计控制点 为A点和A’点
x0
y
e2
A
y ry
rx
Aτ
TAx
l1
x
V r
0
y l2
x
A’
T
x
rτ τ θ TAy TA 0 τ x
Vy
y
he
T作用下A点应力: 将其沿x轴 和y轴分解:
TA
钢构焊缝计算(受力)
《钢结构》网上辅导材料二钢结构的焊接连接钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。
它的优点是：（1）焊件间可直接相连，构造简单，制作加工方便；（2）不削弱截面，用料经济；（3）连接的密闭性好，结构刚度大；（4）可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。
缺点是：（1）在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质变脆；（2）焊接残余应力和变形使受压构件承载力降低；（3）焊接结构对裂纹很敏感，低温时冷脆的问题较为突出。
一、焊缝的形式1．角焊缝图 1 直角角焊缝截面图 2 斜角角焊缝截面角焊缝按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。
两焊脚边的夹角为90°的焊缝称为直角角焊缝，直角边边长h f 称为角焊缝的焊脚尺寸，h e ＝0.7h f 为直角角焊缝的计算厚度。
斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角大于135°或小于60°的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。
2．对接焊缝对接焊缝的焊件常需加工成坡口，故又叫坡口焊缝。
焊缝金属填充在坡口内，所以对接焊缝是被连接件的组成部分。
坡口形式与焊件厚度有关。
当焊件厚度很小（手工焊≤t 6mm ，埋弧焊≤t 10mm ）时，可用直边缝。
对于一般厚度（t=10～20mm ）的焊件可采用具有斜坡口的单边V 形或V 形焊缝。
斜坡口和离缝c共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。
对于较厚的焊件（t＞20mm），则采用U形、K形和X形坡口。
对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《建筑结构焊接规程》的要求进行。
凡T形，十字形或角接接头的对接焊缝称之为对接与角接组合焊缝。
图3 对接焊缝的坡口形式3．焊缝质量检验《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。
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；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
几种常用焊接焊缝计算书
常用焊缝计算书一、轴力、剪力作用下的角焊缝计算1.角焊缝强度计算焊缝受力示意图F: 通过焊缝中心作用的轴向力:23kNθ: 轴向力与焊缝长度方向的夹角为45°N: 垂直于焊缝方向的分力V: 平行于焊缝方向的分力hf:角焊缝的焊脚尺寸为6mmlw:角焊缝的计算长度为100mmAf:角焊缝有效截面面积βf:正面角焊缝端焊缝的强度设计增大系数,对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取；对直接承受动力荷载的结构取fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm2N = F×sinθ= 23×sin45×103=V = F×cosθ= 23×cos45×103=Af = ×hf×lw-10= ×6×100-10=378mm2ft=错误!×=错误!×=mm2≤fwt=160N/mm2焊缝强度满足要求二、轴力作用下的角钢连接的角焊缝计算1.角焊缝强度计算焊缝受力示意图N: 通过焊缝中心作用的轴向力:20kNhf:角焊缝的焊脚尺寸为6mm角焊缝采用双不等肢短肢角钢三面围焊连接方式 lw1:角钢的肢背焊缝长度90mmlw2:角钢的肢尖焊缝长度75mmb:角钢的肢宽45mmβf:正面角焊缝端焊缝的强度设计增大系数,对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取；对直接承受动力荷载的结构取fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm2N3:角钢肢宽分配荷载N3=×hf×b×fwt×βf=×6×45×160××10-3=k1 :角钢肢背内力分配系数查表取k2 :角钢肢尖内力分配系数查表取N1 :角钢肢背承受的轴心力N1=k1×N/×N3=×20/×=<0 故取0kNN2=k2×N/×N3=×20/×=<0 故取0kN分别计算各条焊缝的强度ft1=错误!=错误!=0N/mm2≤fwt=160N/mm2ft2=错误!=错误!=0N/mm2≤fwt=160N/mm2焊缝强度满足要求三、弯矩轴力剪力作用下的角焊缝计算1.角焊缝强度计算1.焊缝受力示意图2.焊缝形心至竖向焊缝距离x2x2=错误!=错误!=x1=L-5-x2=3.焊缝几何特征L :焊缝水平长度120mmB :焊缝竖向长度80mmhf:焊缝高度6mmAf:焊缝面积Af=×hf×2×L-5+B=×6×2×120-5+80=1302mm2Ix:焊缝计算截面对x轴的惯性矩Ix=错误!××hf=错误!××6=+006mm4Iy:焊缝计算截面对y轴的惯性矩Iy=错误!××hf=错误!××6=+006mm4J:焊缝计算截面对形心的惯性矩J=Ix + Iy=+006mm44.焊缝应力计算βf:正面角焊缝端焊缝的强度设计增大系数,对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取；对直接承受动力荷载的结构取fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm2从焊缝应力分布来看,最危险点为“1”,“2”两点“1”点的焊缝应力：τn1=错误!=错误!=mm2σv1=错误!=错误!=mm2τmx1=错误!=错误!=mm2σmy1=错误!=错误!=mm2σ1=错误!=错误!=mm2≤fwt=160N/mm2“2”点的焊缝应力：σn2=错误!=错误!=mm2τv2=错误!=错误!=mm2σmx2=错误!=错误!=mm2τmy2=错误!=错误!=mm2σ2=错误!=错误! =mm2≤fwt=160N/mm2所以,焊缝强度满足要求。
焊缝强度、定额计算.
焊缝的强度、定额计算二 焊缝的强度计算角焊缝的计算断面，在角焊缝截面的最小高度上，其值等于内接三角形高度a （计算高度）。
K Ka7.02= 余高和个量熔深对接头强度没有影响，对埋弧焊CO 2气保护的熔深较大应考虑。
计算断面：δ=（K+P ）cos45° 当K ≤8mm δ可取等于K 当K ＞8mm 可取P=3mm ⑴ 对接接头的静载荷强度计算a 不考虑焊缝的的余高（基本金属的强度即为焊缝的强度，计算公式通用）b 焊缝的计算长度=实际长度c 计算厚度时取薄板一侧d 焊缝金属的许用应力与基本金属相等，不必进行强度计算 A 受拉或受压受拉时 []'≤=t L Ft σδσ1 受压时 []'≤=p L Fp σδσ1F ：接头所受的拉力或压力（N ） L ：焊缝长度(mm)δ1 接头中较薄板的厚度σt 、σp 接头受拉或受压焊缝中所承受的应力（Mpa ） ［σt ′］焊缝受拉或弯曲时的许用应力（Mpa ） ［σp ′］焊缝受压时的许用应力（Mpa ） 例1：两块板厚5mm ，宽为500mm 的钢板，对接在一起，两端受到284000N 拉力，材料为Q235-A ，［σt ′］=142MPa ，试校核其焊缝强度？已知：δ=5mm ，焊缝长度L=500mm ，F=28400N ，［σt ′］=142MPa ，求σt ＜［σt ′］ 解：[]Mpa t Mpa ＜L F t 1426.11355002840001='=⨯==σδσ∴该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作是安全的注：1)单位化为mm ；2）应有校核的结论Bτ:接头焊缝中所承受的切应力（Mpa ） Q ： 接头所受的剪切力［τ′］：焊缝许用的剪切应力（Mpa ） 例2两块板厚为10mm 的钢板对接，焊缝受到29300N 的切力，材料为Q235，试设计焊缝的长度？已知：δ1=10mm ，Q=29300N ，［τ′］=98 Mpa 。
槽钢焊接焊缝的计算
钢结构连接计算书
一、连接件类别：
焊缝连接中的直角焊缝
二、计算公式：
1,在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：
2,在其它力或各种综合力作用下，f,f共同作用处。
式中──对接焊缝强度
N──构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝3430N；
l w──对接焊缝或角焊缝的计算强度，取l w=200mm；
──作用力与焊缝方向的角度=0度；
t──在对接接头中为连接件的最小厚度；在T形接头中为腹板的厚度,取 t＝
15mm；
f──按焊缝有效截面(h e l2)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
h e──角焊缝的有效厚度，对直角焊缝等于0.7h f=3.5mm f；
h f──较小焊脚尺寸,取 h f=5mm；
t──正面角焊缝的强度设计值增大系数；对承受静荷载或间接承受动力荷载结构取1.22，
对直接承受动荷载结构取1.0；
f──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；
f f w──角焊缝的强度设计值。
三、计算结果：
1, 正应力f=N×sin(γ * PI / 180)/(l w×h e)=3430×sin(0.000)/(200×
3.5)=0.00N/mm2；
2, 剪应力f=N×cos(γ * PI / 180)/(l w×h e)=3430×cos(0.000)/(200×3.5)=4.90N/mm2；
3, 综合应力 [(f/t)2+f2]1/2=8.49N/mm2；
结论：力平行于焊缝长度,计算得出的剪应力小于或等于对接焊缝的抗拉抗压强度设计值
f t w=185N/mm2,所以满足要求!。
焊接强度计算
受扭矩的接头强度计算
② 圆形截面构件接头 若不开坡口沿圆周全 部角焊接，接头中的 最大切应力按下式计 算： M
τ max =
n
Wn
4 4
Wn =
π [( D + 1.4 K ) − D ]
16 ⋅ ( D + 1.4 K )
4.母材及焊缝的许用应力
• 1. 设计应力小于许用应力。 • 2. 母材和焊缝的许用应力分别用[σ ]和[σ '] 表示。 • 3. 焊缝的许用应力[σ ' ]大小与许多因素有 关，不但与焊缝工艺、材料有关，而且也 与焊接检验方法的精确程度有关。 • 4. 焊缝的许用应力[σ ' ]也可以由母材的许用 应力[σ ]乘以焊缝的强度减弱系数f来估算， 即：[ σ ']=[σ ]× f （取值）
电弧焊接接头的静载强度计算
M 1 6M 1 = 2 ≤ [σ l' ] 而内弯：σ 1 = W1 δ ⋅ l
M 2 6M 2 垂直弯：σ 2 = = ≤ [σ l' ] W2 δ ⋅ l 2
∴ 综合作用：
σ 合 = σ 2 + 3τ 2 = (σ 1 + σ 2 + σ 3 ) 2 + 3τ 2 ≤ [σ ' ]
把与力作用方向垂直的焊缝焊缝根部a点焊趾b点应力集中严重焊趾b点的应力集中系数随角焊缝的斜边的夹角而变减小增大熔深焊透根部和增大底边焊脚长度可使减小侧面搭接角焊缝斜向搭接角焊缝点焊接头的应力分布单排点焊接头的应力分布如图多排点焊以两端焊点受力最大如图3焊缝的静载强度计算焊缝接头强度计算的假设残余应力对接头强度无影响应力集中对接头强度无影响接头的工作应力是均布的以平均应力计不计正面与侧面焊缝焊缝的加强与减弱和不同焊接规范引起的焊缝性能差异而用统一的计算截面和许用应力焊缝接头强度计算的假设角焊缝都是在切应力作用下破坏的
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钢式中结构 , 一—缝计算长度一焊板施焊时 , 轴心拉力或轴心压力 , 当未采用引弧取实际长度减去 , 介 , —头为腹板厚度对接焊缝的抗拉介—值计。
·连接件的较小厚度、对形接晓嚼愁洛图斜角角焊缝截面。
抗压强度设角焊缝简化而得· “ 因此 , 对斜角角焊缝不论。
有效截面应力情况如何都按承受剪力考虑仁日口一的斜角角焊缝有效厚度为。
二, “ 带司图一卜。
一的斜角角焊缝的有效厚度按理 , 也应等于多时 , 但考虑到这种锐角焊缝 , 的焊根处往往不易施焊 , , 尤其是小于。
较根图与轴心力垂直的对接焊缝其熔深往往难于满足要求 , 此外 , , 当对接直焊缝不能满足强度要求时可据试验焊缝有效截面的抗剪强度比焊件主体金属高强度却较低金属之间 , , 采用斜对接焊缝“ , 当斜焊缝倾角毛但焊缝熔合边的抗剪即簇 ·时 , 任何情况下都可认一·其值介于焊缝熔敷金属与主体倍。
一般取为焊缝熔敷金属抗剪强度若将锐角角焊缝的有效厚因熔合边长度与有效厚度。
仁曰。
的度取为相差不大因此 , , , 应补充验算熔合边的抗剪强度。
柑叫之二二二【二二二二二二斗一付将的斜角角焊缝的有效厚度。
图斜对接焊缝。
不论夹角大小均取为以使有效厚
度值适当留有余量。
为与母材等强满足要求时 , , 不用计算 , 但由于斜对接焊 , 缝消耗材料较多施工不便。
若抗拉强度不角愈小。
, 可采用二级焊缝或将接头位置留的余量愈多影响 , 。
这样可避免熔深不够的不利移至内力较小处解决三、也避免了熔合边的补充验算四、斜角角焊缝的计算“ 不焊透的对接焊缝两焊脚的夹角不是的角焊缝称为斜。
不焊透的对接焊缝主要用于外部需要平角角焊缝仓斜壁板缝相同 , , 图 , 这种焊缝往往出现在料整的箱形柱 , 图和 , 形连接。
图管形构件等连接中以及其它不需要焊透之处。
箱形柱的斜角角焊缝的计算方法与前述直角角焊只是不考虑与作用力垂直或倾斜的 , 纵向焊缝通常只承受剪力时 , 采用对接焊缝不必焊透全厚度形连接 , 但在与横梁刚性连接。
焊缝强度增大的因素即取刀 , 。
这是处有可能要求焊透全厚度大的板厚和受力均较考虑到以前的对角焊缝试验针对直角角焊缝进行的 , 绝大部分都是当采用角焊缝焊脚尺寸很大而对斜角角焊缝研时 , 可将竖直板开坡口作成带坡口的角焊缝。
究很少 , 我国采用的计算方法也是根据直角图
年第期。
总期。
不焊透对接焊缝与普通角焊缝相比相同的。
, 在我考虑到焊缝根部不易焊满当上述最短距离图、 , 取二情况下 , , 可以大大节约焊条。
此种 , 。
正好是熔合边长度 , 形式的焊缝国外常归入角焊缝的范畴或接近于熔合边长度图或其 , 国新规范把它专列为不焊透的对接焊缝时等于隙存在 , , 则有效截面正好在熔合边了。
日曰刀剑书干一内冷 , 廿毛 , 的丁附近抗剪强度较低时计算应取强度设计值 , 正面角焊缝受压时即使焊件之间有间。
试验发现其承载能力提高很多。
这 , 乓图托不焊透的对接焊缝 , 主要由于缺陷对焊缝抗压强度的影响较小而且有近似钢材承压的性质间缝隙较小切割 , , 如果两焊件之、不论边缘为轧制锯切或火焰可将。
总会有部分焊件截面直接接触而分担。
一部分内力形 , 故当正面角焊缝受压时 , 一坡口根部至焊缝表面最短距离一坡口角度强度设计值取为和刀。
但作为正面焊缝受 , 不焊透对接焊缝的坡口有全拉时 , 其强度设计值不能提高参考 , , 仍采用打半角处形 , 、形和图形三种在箱形截面的转形坡口时、。
采用半形和宜在板的这样作可。
文
献 , 宽度上开坡口 , 中译本《钢结构理论与设 , 减轻板端厚度方向焊接收缩时裂纹的产生计算时 , , 计》冶建院译印 , 考虑到由于不焊透对接焊缝构 , , 件之间存在间隙 , 焊缝根部处的应力集中严 , , 重受力性能相当于角焊缝故应按角焊缝的〔。
, 。
, 计算公式进行并取刀最短距离 · , 其有效厚度气 , 入采用为坡口根部至焊缝表面不考虑凸度的￡。
「但对坡
口角· “ 的形坡口 , 的建议》 , 李〕德滋年《钢结构连接国外规范的分析和我们新书推荐“ 学习新规范的一本好书钢结构设计新规范应用讲评“ , —。
” 一书公开出版” 由重庆建筑工程学院建工系魏明钟教授编著的建筑工业出版社公开出版魏明钟教授是新颁《钢结构设计规范》钢结构设计新规范应用讲评全书约 , 一书。
, 前不久已由中国并通过新华书店
发行全国万字 , 定价 , 元一汇稿组的成员他参加了新规范全过程的修订
工 , 作, “ 应用讲评、” 一书是他结合设计与教学的实用需要 , 根据新规
范编排章节 , 依次对新规范各章节中的设同时。
计理论还与公式和构
造细节规定的依据和出处一进行了深人浅出的讲解和评述并作了适量举例例示内容甚为丰富实用是当前贯彻制造、、 , 旧规范作了对比性解释 , , 对新规范中尚存问题和不足处亦提出了自己的见解和建议全
书涉及了新规范中的主要条文技术人员学习和参考。
文笔流畅 , 、叙理简明具体 , , 讲授和学习新规范中的一本难得的辅导性专著值得设计工作者以及大专院校师生和生产、施工、科研等方面《钢结构》编辑部。