第三章 焊接铆接

第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) 第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。 不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
2.埋弧焊（自动或半自动）
送丝器
、、 、、 、、
lw
lw
’
f
he l w
N
f
N
w f
N
B、采用三面围焊连接：
N f f h
w f e
l
w
N N f f fw he l w
例： 用拼接板的角焊缝连接，设计拼接盖板。主板截面宽 B=270mm，厚度t1=28mm，拼接板厚度t2=16mm。承受轴心力设计
第 三 章
大纲要求
1.了解钢结构连接的种类及各自的特点；
2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算
方法及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构 工作的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算 和构造要求。
§3.1
一、焊缝连接
钢结构的连接方法
优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大； 缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
值N=1400kN（静力荷载）。钢材为Q235，采用E43系列型焊条， 手工焊。
解：查附表 A-12
f
w f
160N/mm
2
h f min 1.5 tmax 1.5 28 7 .9mm
hf max 16 (1 ~ 2) 15 ~ 14mm
取hf min 10mm
（1）采用侧面角焊缝时 焊缝总长度
定：
l w 8h f
且不得小于 mm 40
5. 搭接连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时： A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定： lw
lw b
b
B、为了避免焊缝横向收 缩时引起板件的拱曲 太大，规范规定：
b 16t（t 1 12mm ） 1 或190mm （t 1 12mm ）
（C）
p
C=3~4mm
p
C=3~4mm
（e）
（f）
2、V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊； 3、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条 焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊 件厚度； 4、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡 度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓 过度，减小应力集中。
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：
l w 60h f
注：
1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
4.侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热 严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊 缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规
二.焊缝连接形式 （1）对接焊缝
焊接的连接形式？ 平接 搭接 顶接
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
3. 焊缝位臵
（a）平焊
（b）横焊
（c）立焊
（d）仰焊
三、焊缝缺陷及质量检查
1.焊缝缺陷
2.焊缝质量检查 外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；
内部无损检验：检验内部缺陷。
内部检验主要采用超声
波，有时还用磁粉检验
荧光检验等辅助检验方
法。还可以采用X射线或
γ射线透照或拍片。
《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。 三级焊缝：全部外观检测；
二级焊缝：全部外观检测，50%做超声波检测；
一级焊缝：全部外观检测，超声波检测，2%做X
射线检测；
3.焊缝质量等级及选用 《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊 缝质量等级的选用有如下规定：
(计算数值只进不舍！ )
另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm; 对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm; 当t2≤4mm时, hf,min=t2
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，
当 t≤6mm时，hf,max≤t；
当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm； t
hf
t1
t
hf
t1
2、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: t2----较厚焊件厚度
施工条件有关。
(1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做坡
口,采用直边缝; (2)t=10~20mm时，宜采用单边V形和双边V形坡口;
(3)t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。
t--焊件厚度
α
C=0.5~2mm
C=2~3mm
（a）
（b）
α p
C=2~3mm
p （d）
C=3~4mm
焊剂漏斗
焊丝转盘
、 、 、
、
、
熔渣
、 、 、 、、 、 、 、 、、 、
焊剂 焊件
埋弧自动焊
A、焊丝的选择应与焊件等强度。 B、优、缺点： 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低， 焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工位臵受限等。
机 器
送 丝 器
3.气体保护焊 优、缺点： 优点：焊接速度快，焊接质 量好。 缺点：施工条件受限制等。
V M
V共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
t A
σ
lw
τ
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。
（2）工字形截面梁对接连接计算
M V 1 焊缝截面 σ1
τmax
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-4和3-5要求； B、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：
一条焊缝的实际长度
盖板长度
lw 664 l w h f 10 176mm 4 4
取 180mm
L板 2l w a 2 180 10 370mm
盖板为
370 mm 240 mm 16 mm
2、轴心受力角钢的连接 A、仅采用侧面角焊缝连接 由力及力矩平衡得:
（1）采用三面围焊时，正面角焊缝承担力为
N ' 0.7hf lw ' f f fw 0.7 10 2 240 1.22 160 655870 N
侧面角焊缝承担的力 焊缝长度计算 N1=N-N’
N1 1400 103 655870 lw 664mm w 0.7h f f f 0.7 10 160
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
§3.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和受力分析 1、角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝
hf
hf
hf
hf 普通式
1.5hf 平坡式
hf 凹面式
（2）斜角角焊缝
按he=hf cos α 2
对于α>135 或α<60 斜
o
焊条 焊钳
A、焊条的选择： 焊条应与焊件
焊机
保护气体
钢材相适应。
焊件
电弧
熔池 导线
Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode)
B. 正面角焊缝的破坏形式
（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 1、最大焊脚尺寸hf,max 为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余 应力和残余变形，hf,max应满足以下要求: hf,max≤1.2t1（钢管结构除外） 式中: t1---较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
选定拼接盖板b=240mm，则
A' 240 2 16 7680 2 A 270 28 7560 2 满足强度。 mm mm
根据构造要求，应满足
b 240mm l w 315mm
且 b 16t 16 16 256 mm
满足要求，故选择拼接盖板尺寸为 680 mm 240 mm 16 mm
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，时发生弯折，故
剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小， lw/hf越大剪应力分布越不均匀。
B. 破坏形式
（2）正面角焊缝
A. 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。
t1
t2
C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕 角焊，且转角处必须连续施焊。
lw
2hf t1 b
5t1且25
t2
D. 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。
3.4.2 直角角焊缝的强度计算公式
对于正面角焊缝，τf=0