钢结构角焊缝连接 中文讲解
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钢结构连接—角焊缝
N
c b
a
2
τxy c
c
N σx
o
c
N
a
ba τyx
σx
a τxy
N
2N
a
ba
b
σy
τyx
图16端焊缝的应力状态
情景第二三钢章结构连的连接接
（3）破坏截面的提出 直角角焊缝破坏试验结果表明：
侧焊缝破坏沿45°喉截面居多 端焊缝破坏则多不在45°喉截面 而直角角焊缝中： 侧焊缝破坏强度最低 端焊缝破坏强度最高，是侧焊缝的1.35～1.55倍 斜焊缝居中
m（t1＜t2）
搭接图
c)直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形 或凹形，焊脚尺寸的比例：正面角焊缝宜为1:1.5，长边与内 力方向一致 ；侧面角焊缝可用凹形直角焊缝为1:1 。
情景第二三钢章结构连的连接接
d) 当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角
加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。
a)
b)
2hf 2hf
2hf
图4.18 绕角焊缝
情景第二三钢章结构连的连接接
hf
4.4.2 直角角焊缝的基本计算公式d b
1）焊缝的破坏面
b
d
焊角尺寸：hf
有效厚度：he ＝0.7hf
c a
c hf a
焊缝厚度：有效厚度+熔深+凸度
假定：直角角焊缝破坏发生于45°截 面上，既有效厚度方向发生。
有效截面：有效厚度×计算长度
(3)角焊缝的工作性能
情景第二三钢章结构连的连接接
N
1）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，强度低 ，弹性模量低，但塑性较 好。弹性阶段分布并不均 匀，剪应力两端大，中间 小。
钢结构的焊缝连接PPT课件
)
t<10mm )
t=10~20mm )
t=10~20mm
直边缝 )
0.5~2mm 单边V形缝 2~3mm
t>20mm
)
t>20mm
双边V形缝 )
2~3mm t>20mm
U形缝 3~4mm
K形缝
3~4mm
X形缝
3~4mm
同济大学 建筑工程系 沈德洪
b=0.5~2mm
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第4章 钢结构的焊缝连接
3）在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应 分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角， 以使截面过渡和缓，减小应力集中。
a) 改变厚度
b) 改变宽度
4. 对接焊缝的强度
1）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。 2）三级质量的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母 材强度的85%。 3）一、二级质量的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。
现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛。
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第4章 钢结构的焊缝连接
2. 钢结构常用的焊接方法
电弧焊
1）手工电弧焊
气体保护焊 电阻焊
2）自动半自动埋弧焊
（1）手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量熔化涂有 焊药焊条和母材形成焊缝。
优点：方便，适应性强，特别适用 于在高空和野外作业，小型焊接， 应用最广泛。
B、焊条的表示方法：
E—焊条(Electrode) 第1、2位数字为熔敷金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) 第3、4表示适用焊接位置、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。
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)PPT课件
计算时假定有效截面上应力均匀
分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态
在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：
—正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）
国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
d ∥
第三章 钢结构的连接
Connections
连接的类型 Connection types
钢结构是由各种构件连接而成。 常用的连接方法：
Welded Connections 焊接连接—对接焊缝、角焊缝 Bolted Connections 螺栓连接—普通螺栓、高强螺栓 Rivets 铆钉连接 Fasteners 紧固件连接
工省料，经济； 2 焊接结构密封性好，刚度大和整体性好； 3 可用于钢管间的Y形和T形复杂连接。
缺陷：在附近的主体金属中形成“热影响区”（大致5~6mm)，易导致材 质变脆；
焊缝易存在各种缺陷：
焊接残余应力、
焊接残余应变、 局部裂纹、
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
咬边、气孔、夹渣、
母材被烧穿等。
夹渣
咬边
未熔合
施工要求：
《钢结构工程施工及验收规范》规定对焊缝施焊时，应在焊 缝的两端设置引弧板，引弧板将焊缝引出的长度：埋弧焊大于 50mm，手工电弧焊和气体保护焊大于20mm。
当设置引弧板有困难时，可不设引弧板，但焊缝长度等于实 际长度减去2t (t为焊件的较小厚度）。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整， 严禁用锤敲掉引弧板。
一般情况下，按一、二级焊缝质量要求时，且有引弧板，对接 焊缝的强度没有必要验算。
分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态
在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：
—正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）
国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
d ∥
第三章 钢结构的连接
Connections
连接的类型 Connection types
钢结构是由各种构件连接而成。 常用的连接方法：
Welded Connections 焊接连接—对接焊缝、角焊缝 Bolted Connections 螺栓连接—普通螺栓、高强螺栓 Rivets 铆钉连接 Fasteners 紧固件连接
工省料，经济； 2 焊接结构密封性好，刚度大和整体性好； 3 可用于钢管间的Y形和T形复杂连接。
缺陷：在附近的主体金属中形成“热影响区”（大致5~6mm)，易导致材 质变脆；
焊缝易存在各种缺陷：
焊接残余应力、
焊接残余应变、 局部裂纹、
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
咬边、气孔、夹渣、
母材被烧穿等。
夹渣
咬边
未熔合
施工要求：
《钢结构工程施工及验收规范》规定对焊缝施焊时，应在焊 缝的两端设置引弧板，引弧板将焊缝引出的长度：埋弧焊大于 50mm，手工电弧焊和气体保护焊大于20mm。
当设置引弧板有困难时，可不设引弧板，但焊缝长度等于实 际长度减去2t (t为焊件的较小厚度）。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整， 严禁用锤敲掉引弧板。
一般情况下，按一、二级焊缝质量要求时，且有引弧板，对接 焊缝的强度没有必要验算。
第4章钢结构的连接-角焊缝
侧面角焊缝应力分布
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第四章
钢结构的连接
B、正面角焊缝－端焊缝 作用力与焊缝方向垂直，焊缝应力复杂，焊缝根 部应力集中严重，易引起开裂破坏。
正面角焊缝应力分布
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第四章
钢结构的连接
2、角焊缝的构造要求 (1)焊缝尺寸 焊脚尺寸hf(焊缝高度)－焊缝直边尺寸，设计标注的尺寸 有效厚度he－焊缝破坏面尺寸(45°垂直面焊缝高度） 焊缝的计算长度lw－有效受力长度，每条连续焊缝取实际 几何长度减去2hf 。
12
第四章 钢结构的连接
解： 采用如图所示的三面围焊
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原lw=100-5 现lw=100-10
1、焊缝有效截面的几何特性 焊缝有效截面的形心位置
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第四章 钢结构的连接
2、焊缝强度验算（A点）
⊥ ∥ ⊥
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第四章 钢结构的连接
工程算例2： 试设计角钢与连接板的连接角焊缝。轴心力设计值N＝ 830kN（静力荷载）。角钢为2L125×80×10，长肢相连， 连接板厚度t＝12mm，钢材Q235，手工焊，焊条E43型。
⎛σ +σ σ zs = ⎜ ⎜ βf ⎝
验算公式：
⎞ T V 2 w ⎟ + (τ Ax + τ Ax ) ≤ f f ⎟ ⎠
2
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第四章 钢结构的连接
工程算例1： 试设计图所示厚度为12mm的支托板和柱搭接接头的角 焊缝。作用力设计值F=100kN（静力荷载），至柱翼缘边 缘的距离为200mm。钢材Q235，焊条E43系列。
T ⋅r τA = J
J=Ix+Iy
3钢结构的连接-焊缝连接
N—轴心拉力或压力设计值； lw—焊缝的计算长度。当未采用引弧板时，取实际长度减去2t； t—对接接头中为连接件的较小厚度；T形接头中为腹板厚度； f t w、f cw —对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。如果采用 直缝不能满足强度要求时，可采用如图所示的斜对接焊 缝。焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的 强度不低于母材强度，可不再进行验算。
3.3.2 焊缝质量检验 缺陷削弱焊缝受力面积，焊缝处应力集中，对连接的 强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。焊缝质 量检验极为重要。 外观检查 检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验 检查内部缺陷。采用超声波检验，此外 还可采用X射线或γ射线透照或拍片，X射线应用较广。 《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、二、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、 二级焊缝除外观检查外，还应符合以下要求： 二级焊缝用超声波检验每条焊缝的 20 ％长度，且不小 于200mm。 一级焊缝用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示 焊缝内部缺陷。 强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作
制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆
与节点板之间的Ｔ角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
3.3.4 焊缝代号图例
2. 坡口焊缝 焊件常需做成坡口，焊缝金属填充在坡口内。 坡口形式与焊件厚度和施工条件有关： （1）焊件厚度很小(小于等于10mm)：直边缝。 （2）一般厚度(t=10~20mm) :具有斜坡口的单边V形或 V形焊缝。 斜坡口和离缝b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。 （ 3 ）较厚的焊件 (t＞20mm)，则采用 U 形、 K 形和 X 形 坡口。V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。如果采用 直缝不能满足强度要求时，可采用如图所示的斜对接焊 缝。焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的 强度不低于母材强度，可不再进行验算。
3.3.2 焊缝质量检验 缺陷削弱焊缝受力面积，焊缝处应力集中，对连接的 强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。焊缝质 量检验极为重要。 外观检查 检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验 检查内部缺陷。采用超声波检验，此外 还可采用X射线或γ射线透照或拍片，X射线应用较广。 《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、二、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、 二级焊缝除外观检查外，还应符合以下要求： 二级焊缝用超声波检验每条焊缝的 20 ％长度，且不小 于200mm。 一级焊缝用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示 焊缝内部缺陷。 强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作
制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆
与节点板之间的Ｔ角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
3.3.4 焊缝代号图例
2. 坡口焊缝 焊件常需做成坡口，焊缝金属填充在坡口内。 坡口形式与焊件厚度和施工条件有关： （1）焊件厚度很小(小于等于10mm)：直边缝。 （2）一般厚度(t=10~20mm) :具有斜坡口的单边V形或 V形焊缝。 斜坡口和离缝b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。 （ 3 ）较厚的焊件 (t＞20mm)，则采用 U 形、 K 形和 X 形 坡口。V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
钢结构角焊缝.ppt
（4）角焊缝截面型式 按两焊脚边的夹角分 角焊缝
a)
角焊缝
｛斜角焊缝（图3－8d、e、f、g）
b) c)
直角焊缝（图3－8a、b、c）
d)
e)
f)
g)
图3-8
角焊缝的型式
① 直角焊缝：=900 又分：普通焊缝（a图）、平焊缝（b图）、 凹焊缝（c图）。
a) b) c)
B
图中， hf—焊脚尺寸， he—焊缝有效厚度。 并有， A he =0.7hf， he—总是450斜面上的最小高度。
w N≤ff ∑helw
(3－3b)
④ 基本公式的应用 实际应用基本公式（3－2）～（3－5）时，还需 解决焊缝长度lw和作用在焊缝上的力素N的计算问题。 下面将对此作些说明。 a) 对称侧焊缝
N
a
d b c f e
N
图3－ N 14e
N
公式（3－2a)可写成：
w
其中，∑lw= 2(ab+de-10mm) N≤ff he∑lw （3－6） 或 2(bc+ef-10mm)
力线 后面，要讲焊缝 c) d) 的验算。包括两个方 面： e) f) 焊缝的承载能力 （设计强度）； 双面角焊缝 K形焊缝 荷载效应（各种 图3－10 焊接接头的型式 荷载时焊缝有效截面 的应力及其计算）。下面就介绍焊缝设计强度问题。
4、焊缝的强度设计值 焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢 材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有 关。《规范》给出了各种情况的焊缝强度设计值，表。
N
N1
N2
b
e1 e2
N
N1、N2与总轴力N之间关系
图3－ 14h
N分配至N1、N2 e1 e2 N 2 N k2 N N1 N k1 N b b k1—角钢肢背焊缝轴力分配系数 k2—角钢肢尖焊缝轴力分配系数 k1、k2的取值见书p.239表3－1。
a)
角焊缝
｛斜角焊缝（图3－8d、e、f、g）
b) c)
直角焊缝（图3－8a、b、c）
d)
e)
f)
g)
图3-8
角焊缝的型式
① 直角焊缝：=900 又分：普通焊缝（a图）、平焊缝（b图）、 凹焊缝（c图）。
a) b) c)
B
图中， hf—焊脚尺寸， he—焊缝有效厚度。 并有， A he =0.7hf， he—总是450斜面上的最小高度。
w N≤ff ∑helw
(3－3b)
④ 基本公式的应用 实际应用基本公式（3－2）～（3－5）时，还需 解决焊缝长度lw和作用在焊缝上的力素N的计算问题。 下面将对此作些说明。 a) 对称侧焊缝
N
a
d b c f e
N
图3－ N 14e
N
公式（3－2a)可写成：
w
其中，∑lw= 2(ab+de-10mm) N≤ff he∑lw （3－6） 或 2(bc+ef-10mm)
力线 后面，要讲焊缝 c) d) 的验算。包括两个方 面： e) f) 焊缝的承载能力 （设计强度）； 双面角焊缝 K形焊缝 荷载效应（各种 图3－10 焊接接头的型式 荷载时焊缝有效截面 的应力及其计算）。下面就介绍焊缝设计强度问题。
4、焊缝的强度设计值 焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢 材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有 关。《规范》给出了各种情况的焊缝强度设计值，表。
N
N1
N2
b
e1 e2
N
N1、N2与总轴力N之间关系
图3－ 14h
N分配至N1、N2 e1 e2 N 2 N k2 N N1 N k1 N b b k1—角钢肢背焊缝轴力分配系数 k2—角钢肢尖焊缝轴力分配系数 k1、k2的取值见书p.239表3－1。
钢结构的焊缝连接(1)_OK
0.7hf —焊缝有效厚度，记作he lw —焊缝的计算长度，取焊缝实际长度
减 去2h f
5
1.侧面角焊缝 A.应力分析
剪应力τf
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低， 塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，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。
hf 1.2t ，t为 较 薄 焊 件 的 厚 度 A.板 件（ 厚 度t） 边 缘的 角焊 缝 还应 符合 以下 要求 ：
1） 当t 6m m时 ，hf t 2） 当t＞6m m时 ，hf t -（1 ~ 2）m m B.圆 孔和 槽孔 中 的角 焊缝还 宜符 合
hf
1d 3
，d为 圆孔 直径 或 槽孔 的短径 。
f
w f
:为
角
焊
缝
的
强
度
设
计
值，
查
教
材
附 表1.2
。
f : 正 面 角 焊 缝 强 度 设 计 值增 大 系 数
结 构 承 受 静 力 荷 载 和 间接 动 力 荷 载 时 f 1.22 为什么？
结 构 直 接 承 受 动 力 荷 载时 f 1.0
f : 按 焊 缝 有 效 截 面 计 算 ，垂 直 于 焊 缝 长 度 方 向 的应 力
N2
lw2
e1
N
b
x
x
N1
e2 b
N
N
N2
e1 b
N
N
式中：N —角钢承受的轴心力
(4 19)
—角钢肢背焊缝的内力分配系数
—角钢肢尖焊缝的内力分配系数
、按 照 教 材
减 去2h f
5
1.侧面角焊缝 A.应力分析
剪应力τf
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低， 塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，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。
hf 1.2t ，t为 较 薄 焊 件 的 厚 度 A.板 件（ 厚 度t） 边 缘的 角焊 缝 还应 符合 以下 要求 ：
1） 当t 6m m时 ，hf t 2） 当t＞6m m时 ，hf t -（1 ~ 2）m m B.圆 孔和 槽孔 中 的角 焊缝还 宜符 合
hf
1d 3
，d为 圆孔 直径 或 槽孔 的短径 。
f
w f
:为
角
焊
缝
的
强
度
设
计
值，
查
教
材
附 表1.2
。
f : 正 面 角 焊 缝 强 度 设 计 值增 大 系 数
结 构 承 受 静 力 荷 载 和 间接 动 力 荷 载 时 f 1.22 为什么？
结 构 直 接 承 受 动 力 荷 载时 f 1.0
f : 按 焊 缝 有 效 截 面 计 算 ，垂 直 于 焊 缝 长 度 方 向 的应 力
N2
lw2
e1
N
b
x
x
N1
e2 b
N
N
N2
e1 b
N
N
式中：N —角钢承受的轴心力
(4 19)
—角钢肢背焊缝的内力分配系数
—角钢肢尖焊缝的内力分配系数
、按 照 教 材
第三章钢结构连接角焊缝设计
(3) 在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角 焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应大于15t（对 受压构件）或30t（对受拉构件），t为较薄焊件的 厚度。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 15 页
3.3.3 角焊缝受力特点
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 16 页
侧焊缝受力特点 f
f
lw
he
第三章钢结构连接角焊缝设计
2hf
必
b≤16t （t >12mm）
b≤190mm（t ≤ 12mm）
当宽度b超过此规定时，应加正面角焊缝或...
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 12 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
t1
t2
5t1,25
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。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第5页
Ae
hf
hf
有效截面（破坏截面）面积 Ae= he lw =0.7hf lw
第三章钢结构连接角焊缝设计
第6页
角焊缝截面
（3）按焊缝方向与受力方向分
侧焊缝 （与力平行）
端焊缝 （与力垂直）
第三章钢结构连接角焊缝设计
第7页
3.3.2 角焊缝的构造要求
（1）、（2）角焊缝焊脚尺寸 hf
（5）角焊缝的最小计算长度lwmin
lwm in8hf,且 40m m
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。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 11 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
lw
A、角焊缝的端部位于构件转角处
钢结构的连接(第7.8)角焊缝PPT课件
第Hale Waihona Puke 类角焊缝的质量检测与验收总结词
第8类角焊缝的质量检测与验收是确保焊接质量的重要 环节。
详细描述
质量检测包括外观检测、无损检测、力学性能检测等方 面。外观检测主要检查焊缝表面是否光滑、均匀，有无 气孔、夹渣等缺陷。无损检测通过射线、超声、磁粉等 方法检测焊缝内部是否存在缺陷。力学性能检测对焊接 接头的力学性能进行测试，如拉伸、弯曲、冲击等，以 确保其满足使用要求。验收时，应严格按照相关标准和 设计要求进行检测，对于不合格的焊缝应及时进行处理 和修复，以确保钢结构的安全性和可靠性。
工业厂房中的角焊缝应用
总结词
工业厂房中的大型设备、管道和支撑结构，需要通过角焊缝进行连接，以确保设备的正常运行和厂房的安全性。
详细描述
在工业厂房中，大型设备、管道和支撑结构的制造和安装过程中，角焊缝被广泛应用于各种钢结构的连接。这些 焊缝能够提供足够的连接强度和稳定性，确保设备的正常运行和厂房的安全性。同时，角焊缝还能够提高结构的 防腐性能和使用寿命，降低维修和更换成本。
第8类角焊缝的焊接工艺
要点一
总结词
第8类角焊缝的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接参 数等方面的选择和确定。
要点二
详细描述
在焊接方法上，常用的有手工电弧焊、气体保护焊、埋弧 焊等。根据钢结构的材质、厚度、使用要求等因素，选择 合适的焊接方法。在焊接材料上，应选用与母材相匹配的 焊接材料，如焊丝、焊条等，确保焊接质量。在焊接参数 上，包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等，应根据实际 情况进行调整和优化，以达到最佳的焊接效果。
04
角焊缝的焊接缺陷及预防措施
未熔合和未焊透
总结词
未熔合是指焊缝金属与母材之间未完全熔化结合的现象 ，未焊透则是焊接接头根部未完全熔透的现象。
钢结构的焊缝连接-55页精品文档
第4章 钢结构的焊接连接
4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介 一、焊缝连接的特性
第4章 钢结构的焊接连接
4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介 二、焊接接头的形式和焊缝的类别
焊接接头的形式
对接连接
用拼接盖板的对接连接
搭接连接
T形连接 （角焊缝）
T形连接 （对接焊缝）
角形连接 （角焊缝）
角形连接 （角焊缝）
2 3 2 12 4 3 9 5 2 1 8N / 7 m 2 5 1 . m 1 f tw 1.5 N 9 /m 2 2 m
说明当tanθ ≤1:1.5时，焊缝强度能够保证，可不必验算。
第4章 钢结构的焊接连接
4.7 直角角焊缝的强度计算
一、基本假定 1.沿45度方向的焊缝截面为计算时的破坏面 2.角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度取相同值，为ffw 3.在形心力作用下，假定沿焊缝长度的应力分布是均匀的
V形
二、焊接接头的形式和焊缝的类别
X形
I形
K形
单边V
坡口角度 坡口深度 钝边尺寸
根部间隙
U形 双边U形
第4章 钢结构的焊接连接
4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介 二、焊接接头的形式和焊llet welds）是最常用的焊缝。角焊缝按其与作用力的关 系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与 作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。按其截面形式可分为直角角焊缝 和斜角角焊缝。
第4章 钢结构的焊接连接
4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介 一、焊缝连接的特性
焊接残余应力——焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生 塑性变形，在钢材冷却后这些部位残存的应力。它是构件未受荷载时的 应力，是自相平衡的内应力体系。 正确选材、正确设计节点、 施焊工艺严格、考核焊工。
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
w f
f
he
N lw
f
w f
(
f
f
)2
2 f
f
w f
钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
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y1
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
钢结构的连接焊缝
的对接连接，这种连接传力不均匀、费料，但施工简便，所连 接两板的间隙大小无需严格控制。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 3．2．2．1 焊缝连接形式
角焊缝的搭接连接：图3.4(c)所示为用角焊缝的搭接连接，特别
适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单， 施工方便，目前还广泛应用。
正面角焊缝受力状态：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，焊根 处存在着很严重的应力集中。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。正面角焊缝的破坏强度高于侧面 角焊缝，但塑性变形要差些。
3．3 角焊缝的构造与计算
3．3．1 角焊缝的形式和受力状态
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．4 焊缝代号
当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能 表达清楚时，在标注焊缝代号的同时，可在 图形上加栅线表示(图3.9)。
3．3 角焊缝的构造与计算（##）
3．3．1 角焊缝的形式和受力状态
1. 形式：
角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度 方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方 向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 3．2．1．2 埋弧焊(自动或半自动)
特点：1）焊缝金属为焊剂所
覆盖，能对较细的焊丝采用大 电流。电弧热量集中，熔深大 ，适于厚板的焊接，具有高的 生产率。2）由于采用了自动控 或半自动控制化操作，焊接时 的工艺条件稳定，焊缝的化学 成分均匀，故形成的焊缝质量 好，焊件变形小。3）高焊速也 减小了热影响区的范围。4）但 埋弧焊对焊件边缘的装配精度( 如间隙)要求比手工焊高。 焊丝焊剂：埋弧焊所用焊丝和 焊剂应与主体金属强度相适应 ，即要求焊缝与主体金属等强 度。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 3．2．2．1 焊缝连接形式
角焊缝的搭接连接：图3.4(c)所示为用角焊缝的搭接连接，特别
适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单， 施工方便，目前还广泛应用。
正面角焊缝受力状态：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，焊根 处存在着很严重的应力集中。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。正面角焊缝的破坏强度高于侧面 角焊缝，但塑性变形要差些。
3．3 角焊缝的构造与计算
3．3．1 角焊缝的形式和受力状态
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．4 焊缝代号
当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能 表达清楚时，在标注焊缝代号的同时，可在 图形上加栅线表示(图3.9)。
3．3 角焊缝的构造与计算（##）
3．3．1 角焊缝的形式和受力状态
1. 形式：
角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度 方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方 向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 3．2．1．2 埋弧焊(自动或半自动)
特点：1）焊缝金属为焊剂所
覆盖，能对较细的焊丝采用大 电流。电弧热量集中，熔深大 ，适于厚板的焊接，具有高的 生产率。2）由于采用了自动控 或半自动控制化操作，焊接时 的工艺条件稳定，焊缝的化学 成分均匀，故形成的焊缝质量 好，焊件变形小。3）高焊速也 减小了热影响区的范围。4）但 埋弧焊对焊件边缘的装配精度( 如间隙)要求比手工焊高。 焊丝焊剂：埋弧焊所用焊丝和 焊剂应与主体金属强度相适应 ，即要求焊缝与主体金属等强 度。
钢结构：第三章角焊缝
N 3 2k2 N
(3 22)
N 1 N N 3 (3 23)
对于设计问题:
x
lw1
N1
he 1
f
w f
h f 3
f
N3
f
w f
lw3
(3 24)
e1
N
e2 b
x
2、N、M、V共同作用下 (1)偏心轴力作用下角焊缝强度计算
e
θ N
Nx
lw 2
M
lw 2
A
Ny
het he
σNx σM τNy
余下的问题同情况‘A’，即:
e1
N
e2 b
x
对于校核问题:
f
N1 l w1he1
f
w f
f
N2 l w2 he2
f
w f
lw1
(3 14)
N1 N3
(3 15)
N2 lw2
e1
N
e2 b
对于设计问题:
x
x
lw1
N1
he 1
f
w f
lw2
N2
he 2
f
w f
(3 16) (3 17)
f
N l w he
f
f
w f
(3 6)
对于侧面角焊缝，σf=0，由3—5式得：
f
N l w he
f
w f
(3 7)
以上各式中：
he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其
实际长度减去2hf。
四、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)轴心力作用下的盖板对接连接:
钢结构的连接角焊缝设计PPT课件
θ N
假定：轴心力 作用下，焊缝 有效截面上的 应力均布
f
N 0.7hf lw
f
w f
f
N 0.7hf lw
1.22
f
w f
nf
N 0.7hf lw
f
f
w f
第37页/共73页
f — 端焊缝强度增大系数
直角焊缝
＝1.22 静载、 间接动载 ＝1.0 直接动载
斜角焊缝 ＝ 1.0
第38页/共73页
转角处连续施焊
第49页/共73页
典型节点－角钢与拼接板连接－承受轴力N作用
lw 为每条侧面焊缝的 长度， d 为两条侧面
焊缝之间的距离
d 16t1 t1 12mm时；d 190mmt1 12mm时 t1 为较薄焊件厚度
搭接连接
搭接最小 长度
第5t113及页2/5共m7m3页
t1 为较薄焊件厚度
角焊缝的构造要求
角焊缝的其它构造要求：
(1) 承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的 焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。
200 220
220
第30页/共73页
f —强度增大系数 静载、 间接动载 ：按公式计算； 直接动载 ：=1.0
角焊缝计算长度： lw l 2hf
第31页/共73页
典型节点—受轴心力作用时
① θ=0°，侧面角焊缝
f 1.0
Nx
θ
Ny
N
Nx=N sinθ N
Ny=N cosθ
nf
1
1 sin2
焊脚尺寸hf =4,5,6,8,10,12...
第8页/共73页
角焊缝的构造要求
（3）不等焊脚尺寸的构造要求 hf
钢结构角焊缝连接【共97张PPT】
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④ 焊缝的强度计算式：当连接直接承受动力荷载作用时，取对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，计算时通常假定腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。
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3、承受剪力与扭矩联合作用的角焊缝连接计算假定：（1）、被连接构件是绝对刚性的，角焊缝是弹性的； （2）、被连接构件绕角焊缝有效截面形心0旋转，角焊缝任意一点的应力方向垂直该点与形心的连线，且应力的大小与其距离的大小成正比，方向朝向扭矩方向。
钢结构角焊缝连接
（2）、按外力作用方向与焊缝轴线之间的夹角α不同： 侧焊缝 N力平行于焊缝轴线 α=0° 端焊缝 (正面角焊缝) N力垂直于焊缝轴线 α=90° 斜焊缝 N力与焊缝轴线斜交α≠90°
（3）、按截面形式: 普通焊缝 平坡焊缝 熔深焊缝（凹焊缝）2、侧面角焊缝主要承受剪应力。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，呈两端大而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但在届临塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
－角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力； －角钢的形心距， －角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，设计时可 近似取B、两面侧焊缝（a），
C、求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸，即可求出焊缝的计算长度： －一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度； －一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度。
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① 扭矩T作用 两个分量② 剪力V在焊缝群引起的剪应力③ A点合应力
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④ 焊缝的强度计算式：当连接直接承受动力荷载作用时，取对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，计算时通常假定腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。
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3、承受剪力与扭矩联合作用的角焊缝连接计算假定：（1）、被连接构件是绝对刚性的，角焊缝是弹性的； （2）、被连接构件绕角焊缝有效截面形心0旋转，角焊缝任意一点的应力方向垂直该点与形心的连线，且应力的大小与其距离的大小成正比，方向朝向扭矩方向。
钢结构角焊缝连接
（2）、按外力作用方向与焊缝轴线之间的夹角α不同： 侧焊缝 N力平行于焊缝轴线 α=0° 端焊缝 (正面角焊缝) N力垂直于焊缝轴线 α=90° 斜焊缝 N力与焊缝轴线斜交α≠90°
（3）、按截面形式: 普通焊缝 平坡焊缝 熔深焊缝（凹焊缝）2、侧面角焊缝主要承受剪应力。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，呈两端大而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但在届临塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
－角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力； －角钢的形心距， －角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，设计时可 近似取B、两面侧焊缝（a），
C、求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸，即可求出焊缝的计算长度： －一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度； －一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度。
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① 扭矩T作用 两个分量② 剪力V在焊缝群引起的剪应力③ A点合应力
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C、求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸，即可求出焊缝的计算长度：
lw1
N1
2
0.7h f
1
f
w f
lw2
N2
2 0.7h f
2
f
w f
h f 1 , lw1 －一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长
度；
h f 2 , lw2 －一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长
f
N
0.7 f
h f lw
f
w f
1、当θ =0°时，只有NY，侧焊缝，β fθ =1 2、当θ =90°时，只有NX，端焊缝，β fθ = β f=1.22 3、当θ =0°～90°时，同时有NX和NY ，斜焊缝，
f
1
1
sin 2
3
结论：侧焊缝和端焊缝是斜焊缝的两个特例，公式可以统一。
（3）厚度方向的焊接应力： 焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触面散热较快而先 冷却结硬，中间后冷却而收缩受到阻碍，形成中间焊缝受拉，四 周受压的应力状态。
以上三种应力形成同号三向应力， 将大大降低连接的塑性。
焊接残余应力的分类
1、纵向焊接残余应力----指沿焊缝长度方向
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3、承受剪力与扭矩联合作用的角焊缝连接计算
假定： （1）、被连接构件是 绝对刚性的，角焊缝 是弹性的； （2）、被连接构件绕 角焊缝有效截面形心0 旋转，角焊缝任意一 点的应力方向垂直该 点与形心的连线，且 应力的大小与其距离 的大小成正比，方向 朝向扭矩方向。
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的应力。
焊缝纵向收缩引起的纵向焊接残余应力
2、横向焊接残余应力----垂直于焊缝长度方向且
平行于构件表面的应力
3、厚度方向的焊接残余应力----垂直于焊缝长度
方向且垂直于构件表面的应力。
焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触
面散热较快而先冷却结硬，中间后冷却而收缩受
到阻碍，形成中间焊缝受拉，四周受压的应力状
Ny Ae
Ny 2helw
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④ 焊缝的强度计算式：
f f
2
f
2
f
w f
当连接直接承受动力荷载作用时，取 f 1.0
对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，计算时通常假 定腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。
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Ne b
N3 2
2N
N3 2
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N1, N2 －角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力；
e －角钢的形心距，
1, 2 －角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，设计时可
近似取
1
2 3
,
2
1 3
B、两面侧焊缝（a）， N3 0
N1 1N N2 2N
缝因冷却过快而产生裂缝。
hf min 1.5 tmax
① 自动焊的角焊缝 hf min 1.5 tmax 1 ② T形连接的单面角焊缝 hf min 1.5 tmax 1
③ 当焊件厚度 4mm 时，hfmin 与焊件同厚。
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（2）、最大焊脚尺寸 hfmax －避免烧穿较薄的焊件。
h f max 1.2tmin
对板件边缘（厚度为t1）的角焊缝应符合下列要求：
① 当t1 6mm时, h f max t1 (1 ~ 2)mm
② 当t1 6mm时, h f max t1
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（3）、焊脚尺寸的选择
h f min h f h f max
N
0.7 f
hf lw
f
w f
f
1
1
sin 2
3
NX N sin NY N cos
θ －作用力与焊缝长 度方向的夹角；
斜焊缝的强度增大系数，介于1.0～1.22之间，对直接承受动力荷
载结构中的焊缝，取β fθ =1.0。
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总结
通式：
及附近主体金属的疲劳强度。 5、对低温冷脆的影响：在厚板或具有交叉焊缝的情况下，将
产生三向焊接拉应力，阻碍了塑性变形的发展，增加了钢材 在低温下的脆断倾向。
焊接残余变形对结构性能的影响 导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心，受力时产 生附加的弯矩、扭矩和变形，使装配困难，从而 降低构件的强度和稳定的承载力。
5.减少焊接残余应力和残余变形的方法 (1)设计措施： 在满足构造要求的前提下，要尽量减少焊缝的数量和尺 寸，焊脚尺寸和长度，搭接角焊缝宜采用细长焊缝，不用 粗短焊缝，以避免焊接热量过于集中；焊缝尽可能对称布 置，连接尽量平滑；避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交 于点，以免相交处形成三向受拉应力状态，使材料变脆， 为防止多方向焊缝相交，常采用使次要焊缝断开而主要焊 缝连续通过的构造；搭接连接中不应只采用正面角焊缝传 力；焊缝应布置在焊工便于施焊的位置，尽量避免仰焊。
① 扭矩T作用
T
T r Ip
T r Ix Iy
两个分量
Tx
T
sin
T r Ip
ry r
T ry Ix Iy
Ty
T
cos
T r Ip
rx r
T rx Ix Iy
② 剪力V在焊缝群引起的剪应力
Vy
③ A点合应力
V helw
度。
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D、L形围焊
N2 0
N3 2 2 N
N1 N N3
角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可计算其焊脚尺寸：
hf 3
N3
2 0.7lw3 f
f
w f
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五、斜角角焊缝的计算
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4.7 焊接残余应力和焊接残余变形 1.原因
焊接应力（热应力）----钢材焊接时在焊件上产生局部高 温的不均匀温度场，高温部分钢材要求较大的膨胀伸长但 受到邻近钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力 ，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化。
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3、正面角焊缝受力复杂，正面角焊缝的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。
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二、角焊缝及连接的构造要求
1、焊脚尺寸hf （1）、最小焊脚尺寸 hfmin－保证焊缝的最小承载能力，并防止焊
f
w f
f －沿焊缝长度方向的剪应力
f
w f
－角焊缝的强度设计值
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B、端焊缝（正面角焊缝）受轴心力作用
焊缝验算
f
0.7 f
N
hf
lw
f
w f
焊缝设计
N
hf
lw
0.7 f
f
w f
β f － 正面角焊缝的强度设计值增大系数。 对承受静力荷载和 间接承受动力荷载 的结构，β f=1.22； 对直接承受动力荷 载的结构，β f=1.0
Ty Vy f
2
Tx 2
f
w f
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总结：焊接连接的计算步骤 通过前面的讲述，总结焊接连接的计算步骤如下： （1）首先画出焊缝的计算截面； （2）计算焊缝或焊缝群的形心； （3）将焊缝所受外力等效简化到形心处，求得作用在焊缝 截面形心处的各内力分量； （4）求各内力分量在焊缝计算截面可能的危险点上引起的 应力分量，若该应力分量平行于焊缝长度方向，则为剪应 力性质；若该应力分量垂直于焊缝长度方向,则为正应力性 质。 （5）将各危险点同一方向上的各应力分量分别代数叠加后， 得到合成的应力代入公式验算其强度。
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2、角焊缝有效截面上的应力 3、直角角焊缝的计算
f f
2
2 f
f
w f
f
3 2
1.22
－正面角焊缝的强度增大系数。
（1）、正面角焊缝
f
N helw
f
f
w f
（2）、侧面角焊缝
f
N helw
f
w f
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2、焊缝计算长度 lw
（1）、焊缝计算长度 lw l 2 hf mm(无引弧板）
（2）、最小焊缝计算长度 lw 8hf , lw 40mm
（3）、最大焊缝计算长度
lw 60hf
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3、搭接连接的构造要求
（1）、搭接宽度 b / lw 1 b 16t(t 12mm)或190mm(t 12mm)
4.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和强度
1、角焊缝的分类
定义：焊缝位于两个被连接板
件的边缘位置。
（1）、按焊脚间的夹角α 不同：