第20-1-2章对接焊缝连接构造与计算教程

青海大学 结构设计原理
结构设计原理
青海大学 土木工程学院 教授班级：交通2011(1、2)
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20 钢结构的连接

章节内容 1、焊缝连接 2、普通螺栓连接 3、高强螺栓连接
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20 钢结构的连接
章节重点 1、掌握钢结构常用的连接方法、特点及应用范围； 2、了解对接焊缝和角焊缝的工作性能，掌握对接焊缝 的计算方法和各构造尺寸限制的意义； 3、了解焊接应力、焊接变形的形成原因及防治措施； 4、了解普通螺栓连接和高强螺栓的工作性能、破坏形 态，掌握普通螺栓和高强螺栓连接的计算方法；
p
10m
p
p
p
p
p
m
b=3~4mm 6、双 Yb 形缝： =3~4mm
b=3~4mm
p
p
p
pp
p
b=2~3mm 5、带钝边双单边 b=3~4mm V形缝：
p
p
p p
m
b=0.5~2mm b=2~3mm 4、带钝边 U形缝：
p
b=2~3mm b=2~3mm b=3~4mm =2~3mm b=3~4m b bb =2~3mm b=3~4 =3~4mm 适用板厚：b =3~4mm t >20mm b=3~4mm t≥20mm b=3~4mm b=3~4mm b=3~4mm t≥20mm t≥20mm b=3~4mm
≤1:4（计算疲劳） ≤1:4（计算疲劳）
≤4mm
≤1:4（计算疲劳）
≤1:4（计算疲劳
≤1:4（计算疲劳）
≤1:4（计算疲劳） ≤1:2.5（静力荷载） ≤4mm ≤1:2.5 （静力荷载） （c）厚差小于 4mm 时，由焊缝找坡，
计算时，焊缝厚度取较薄板厚度。 ≤1:4（计算疲劳） ≤1:4（计算疲劳）
p
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20.1.5 对接焊缝的构造和计算
沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分p 称为钝边，钝边的作 10mm ≤t ≤20mm 10mm ≤ t 20mm 10mm ≤t≤20mm 用是防止根部烧穿。
对于没有条件清根和补焊者，要事先加垫板。 ≤10mm t≤t 10mm t≤10mm
2、变截面钢板拼接 （a）钢板宽度不同
≤1:2.5（静力荷载）
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:2.5（静力荷载） ≤4m ≤1:2.5（静力荷载） （b）钢板厚度不同 ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:4（计算疲劳）
12 3 12 1.1[ t ]
M h0 1 Iw 2
V M
1
VS w1 I wtw
式中 ： 1、1——验算点处（腹板、翼缘交接点）的正应力和剪应力。
1.1为考虑到最大折算应力只在焊缝局部出现，而将焊缝强 度设计值适当提高的系数。
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20.1.5 对接焊缝的构造和计算
lw——焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝计算长度取实际 长度减去2t；有引弧板时，取实际长度； t——连接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度 ； [σt]——对接焊缝的抗拉容许应力
t
l
N
N
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20.1.5 对接焊缝的构造和计算
当直对接焊缝不能满足承载力要求，可改用斜缝。
对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方 向呈夹角，其计算公式为：
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20.1.5 对接焊缝的构造和计算
要点
与构件母材强度计算方法相同，采用材料力学的计 算公式 一、二级对接焊缝不需验算。 三级焊缝质量不易保证，需进行相关验算。
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1. 轴心受力的对接焊缝
N [ t ] lw t
N——轴心拉力或压力设计值；
max
M [ t ] Ww
max
VS w [ ] Iwt
M——焊缝承受的弯矩； Ww——焊缝截面模量。 V——焊缝承受的剪力； Iw——焊缝计算截面惯性矩； Sw——焊缝截面计算剪应力处以上部分对中和轴的面积矩。
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对于工字形、箱形、T形等构件除应分别验算最大正应力与最 大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：
N sin [ σt ] lw t
N cos [ ] lw t
[τ]——对接焊缝抗剪容许应力，可查附表4-1。
b
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2. 受弯受剪的对接焊缝计算
焊缝内应力分布同母材。焊缝截面是矩形，正应力与剪应力 图形分布分别为三角形与抛物线形，正应力和剪应力的最大值 不出现在同一位置，分别验算：
对接焊缝计算步骤
1、确定荷载； 2、进行截面应力状态分析； 3、计算截面几何特征值； 4、强度验算。不同作用情况下对接焊缝计算（矩形、I形、T形） 确定最不利位置；
习题讲解：已知钢板梁腹板厚度t=10mm，Q235钢材， 采用焊透对接焊缝（使用了引弧板）连接。钢板梁在Ⅰ-Ⅰ 截面上作用内力为弯矩M=1200kN· m，剪力V=206kN。 验算对接焊缝的强度
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10m
一、对接焊缝的构造要求
p
p pp pp
10mm≤t≤20mm 1、坡口形式 t≤10mm 10mm≤t ≤20mm t≤10mm 1、I形缝： 适用板厚： t≤10mm 10mm≤t≤20mm t≤10mm 10mm ≤t≤20mm b=0.5~2mm b=2~3m 2 、带钝边单边 V 形缝： t≤10mm 适用板厚： b=0.5~2mm b=2~3m b =0.5~2mm b =2~3mm b=2~3mm 10mm < t≤20mm 3、带钝边V形缝：
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3、对接焊缝的起弧和落弧，常因不能熔透而出现凹形的
焊口，焊口处常产生裂纹和应力集中。施焊时可采用引弧板
消除此影响；焊后将引弧板切除，并用砂轮将表面磨平。 引弧板
焊透的T形连 接焊缝
钢板拼接焊缝示意
4、在直接承受动载的结构中，为提高疲劳强度，应将对 接焊缝的表面磨平，打磨方向应与应力方向平行。
p p
p p
p
b=0.5~2mm b=0.5~2mm b=0.5~2mm
b=2~3mm b=2~3mm b=2~3mm
b=2~3mm b=2~3mm b=2~
p p
p p
p
p
b=3~4mm
b=Biblioteka Baidu~4mm b=3~4mm b=3~4mm
b=3~4mm b=3~4mm b=3
p p
p
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20.1.5 对接焊缝的构造和计算
一、对接焊缝的构造要求 1、坡口形式 对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为
坡口焊缝。应根据焊件厚度按保证焊缝质量，便于施焊及
减小焊缝截面积的原则选用。 常用的坡口形式有I形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V 形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝、 双Y形缝。