钢结构第三章焊接连接

第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。 E4300：平、仰、立、横 ；交流或直流正、反接； 特殊性 ； E4322 ：平； 交流或直流；正接氧化铁型；
C、手工电弧焊的优、缺点：
优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置焊接；
缺点：生产效率低，劳动强度大，焊接技术直接影响焊接质量。
二、铆钉连接
3、角焊缝的最小计算长度������������ ������������ ≥ ������������������ ������������������ , ������������������������
防止焊缝长度过小，力线弯折大，造 成严重的应力集中。
4、侧面角焊缝的最大计算长度������������
小结：
较厚焊件的厚度
较薄焊件的厚度
注：焊脚尺寸取整数
几种特殊情况下的最大最小焊脚尺寸的规定：
最小焊脚尺寸
1、自动焊：减少1mm 2、T型连接的单面角焊缝：增加 1mm 3、焊件厚度小于等于4mm：取与 焊件厚度相同
最大焊脚尺寸
板件边缘角焊缝： t>6mm时，取t-(1~2)mm； t≤6mm时，取t；
注：不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强 度钢材相适应的焊条。
B、焊条的表示方法：E—焊条(Electrode)
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（MPa)
E43型熔融金属的最小抗拉强度为≥420MPa； E50型熔融金属的最小抗拉强度为≥490MPa； E55型熔融金属的最小抗拉强度为≥550MPa；
扭矩和剪力共同作用
1、轴心力作用下角焊缝的连接计算
只有侧面角焊缝 只有正面角焊缝时： a.盖板连接的角焊缝 只有正面角焊缝 三面围焊
b.承受斜向轴力的角焊缝 c.承受轴心力的角钢角焊缝
a. 盖板的角焊缝的连接计算
（1）只有侧面角焊缝时：
τf = N
（2）只有正面角焊缝时：
N w σf = ≤ βf f f ∑helw 采用三面围焊时： （3）采用三面围焊时：
设计计算
直角角焊缝强度计算基本公式：
f f
f
3 2
w 2 f f f
2
正面角焊缝的强度增大系数， 直接承受动力荷载时取1.0
直角角焊缝计算公式：
有效截面（计算截面）
直角角焊缝的极限强度公式：
σ
2 ⊥
+ 1.8(τ⊥ + τ //) = f u
承压型连接：
承压型连接允许被连接板件之间接触面发生相对 滑移，以栓杆被剪断或承压破坏作为承载能力的 极限状态。 承压型螺栓连接的螺栓孔径比螺栓直径大 1.0~1.5mm。 承压型连接的承载力比摩擦型连接高，可节约螺 栓，但剪切变形大，故不能用于承受动力荷载的 结构中。
3.2 焊缝和焊接连接的形式
2、高强度螺栓连接
摩擦型连接：
摩擦型连接
承压型连接
摩擦型连接依靠被连接板件之间强大的摩擦阻力 来承受外力， 以摩擦阻力被克服作为承载能力的 极限状态 。为了提高摩擦阻力，一般要对接触面 进行处理，并施加预压力。 摩擦型螺栓连接的螺栓孔径比螺栓直径大 1.5~2.0mm。 摩擦型连接有很大的摩阻力，剪切变形小，特别 适用于承受动力荷载的结构中。
f f
f
3 2
w 2 f f f
2
正面角焊缝的强度增大系数， 直接承受动力荷载时取1.0
对正面角焊缝 ：
N w σf = ≤ βf f f helw
对侧面角焊缝
τf = N helw ≤f
w f
不同受力情况下角 焊缝连接计算：
轴心力作用
弯矩、轴心力和剪力共同作用
焊缝代号
3.4 角焊缝的构造要求和计算
基本概念
角焊缝按其与作用力的关系可分为：
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； 斜焊缝 ：焊缝长度方向与作用力呈一定角度；
1、正面角焊缝
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。
C A B
A1
B1
第三章 钢结构的连接
焊接连接
构造要求 和计算
螺栓连接 铆钉连接
3.1 钢结构的连接方法和特点
焊接连接 螺栓连接 铆钉连接
焊接连接
铆钉连接
螺栓连接
焊接连接
螺栓连接
铆钉机
铆钉
一、焊接连接
焊接连接是钢结构中最常用的一种连接方法： 优点：构造简单，制作加工方便；不削弱截面；
连接刚度大；可实现自动化操作。
2f f w f
直 接 法
令：
F ∑helw
sin θ + cos2 θ 1.5
2
F sin 2 θ = 1 ≤ f fw 3 ∑helw
f
1
2 sin 1
3
F w ≤ β f 斜焊缝的计算公式: fθ f h l ∑ew
例题3-1
验算如下角焊缝的强度，已知斜向力F=250KN，角度 o h f 8mm 60，焊脚尺寸 ，焊缝实际长度 l 155 mm， 钢材Q235B钢，手工焊，E43型焊条。
铆钉连接是利用铆钉将两 个或两个以上的元件(一般 为板材或型材)连接在一起 的方法，简称铆接。铆钉 有空心和实心两大类。
铆钉连接包括制孔和打铆两个工序。
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
普通螺栓
螺栓连接
高强螺栓
粗制螺栓 精制螺栓 摩擦型连接 承压型连接
1、普通螺栓：（A、B、C三级）
精制普通螺栓（A、B级）:
材料的性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fu≥500或 800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； 粗制普通螺栓（C级）: 材料的性能等级为4.6或4.8级；4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8 表示fy/fu=0.6或0.8；
跟焊缝的受力形式有关
两面侧焊 三面围焊
采用菱形盖板
1、采用两面侧焊
拼接盖板的宽度b的确定？ 应满足：在钢材种类相同的情况下，拼接盖板 的截面积应大于等于被连接钢板的截面积。
同时需满足构造构造要求：
(1) 仅有侧面角焊缝时：
������ = ������������������������������ ≤ ������������ = ������������������������������ ������ ≤ ������������ × ������������ = ������������������������������
f / 2
σ
f
=
N

hl
e
w
V
τf
V τ f = τ // = he l w
将上述应力代入到折算应力公式中：
f w 2 4 3 f 3 f f 2
其中，
f
2
2
3 2
f f
2f f w f
直角角焊缝强度计算基本公式：
缺点：材质易脆；存在残余应力；对裂纹敏感。
对接焊缝连接
角焊缝连接
电弧焊 焊接方法： 埋弧焊 气体保护焊 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。
手工电弧焊 自动和半自动
焊条
焊机 保护气体
焊钳
焊件
电弧
熔池
导线
A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。 Q235钢 E43型焊条(E4300~E4328)； Q345钢 E50型焊条(E5000~E5048)； Q390钢Q420钢 E55型焊条(E5500~E5518)。
直边缝： 单边V形缝：
双边V形缝：
α α
适用板厚δ＜10Biblioteka m 适用板厚δ＝10～20mmU形缝： K形缝： X形缝：
适用板厚δ＞20mm
二、焊接连接的形式
对接 搭接 T型连接 角部连接
施焊位置：
平焊（又称俯焊），施工最方便； 横焊和立焊对焊工的操作水平要求较高； 仰焊的操作条件是最差的，焊缝质量很难保证，尽量避 免采用。
（2）斜角角焊缝
按he=hf cos α 2
对于α>135
o
hf
按he=0.7hf
α hf
α hf
按he=hf cos α 2
或α<60 斜
角角焊缝,除
o
hf
hf
按he=0.7hf
α hf
钢管结构外,
α hf
hf
不宜用作受
(a)
(b)
力焊缝。
斜角角焊缝 a）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝
2、对接焊缝（坡口焊缝）
超探仪
《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。
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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。
三、焊缝代号图例
指引线 焊缝代号 基本符号
横线
带箭头的斜线
表示焊缝的截面形式
1、分力法
代入到式（3-8）中，得：
满足要求。
2、直接法
F w ≤ β f 斜焊缝的计算公式: fθ f h l ∑ew
最后代 入公式：
F β fθ∑helw
= 139.6
满足要求。
例题3-2
试设计采用拼接盖板的对接连接，已知钢板宽度 B=270mm，厚度 t 2 28mm ，拼接盖板厚度 t1 16mm ， 该 连 接 承 受 的 轴 心 静 力 荷 载 设 计 值 N=1400KN, 钢 材 Q235B,手工焊，E43型焊条。