第三章钢结构连接角焊缝设计
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
3.钢结构的连接-焊缝解读
C、采用L形围焊
l1 N1 e1 e2 b
N2 0
代入式3.21，3.22得:
N3
N
N 3 2k 2 N
( 3.23) ( 3.24)
x x
N 1 N N 3 k1 k 2 N
对于校核问题:
f1 f3
N1 f fw l w1he1 N3 f f fw l w 3 he 3
试验表明：侧面焊缝的破坏截面多在 45°截面； 正面焊缝的破坏截面多不在 45°截面； 正面焊缝的破坏强度大，也认为在 45°截面破坏。
1. 侧面焊缝的受力分析
N N N
V
M
N
e
将N转化为剪力 V 和 弯矩 M＝Ne，
M产生垂直于轴向方向的σ⊥，较小，忽略。 V产生沿轴向的τf ，τf 沿轴向分布不均， «规范»规定在规定的计算长度范围内是均匀分布的。 N f f fw ( 3 7) he l w 式中：he＝0.7hf ffw：角焊缝的设计强度（实际为抗剪设计强度）
b
要求：lw≥b (减小力线弯折程度)
lw
b 16t t 12mm 且： b 200mm t 12mm
目的防止横向收缩、起拱。
⑤ 围焊和绕角焊：
绕角焊：转角处构件应力集中，如 在此处起弧、落弧，可能出现弧坑 和咬肉现象，加大应力集中程度， 故采用绕角焊，减小应力集中程度。 2h f 或围起来。 2h f
l w min 8h f 40mm
lw过长 应力分布不均
l w max 60h f
lw
多余长度不计入lw，但焊接工字梁翼缘与腹板连 接处的焊缝、加劲肋与腹板的焊缝，不受此限。
角焊缝的构造与计算(114)
第三章 钢结构的连接
2、角焊缝的计算长度 考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。
① 侧缝的最大计算长度
lw 60h f
当实际长度大于以上值时， 计算时不考虑超过部分的强度； 但当内力沿侧焊缝全长分布时， 不受上式限制。
第三章 钢结构的连接
2、角焊缝的计算长度 考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。
hf ,min 1.5 10 4.7mm
肢背
肢尖
焊脚尺寸hf ?
第三章 钢结构的连接
8
5
6
10
t2
t1
hf
第三章 钢结构的连接
2、角焊缝的计算长度 考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝的实际长度每端减去hf 计算。
① 侧缝的最大计算长度 为什么要限制？ 焊缝太长，剪应力分布越不均匀，焊缝两端产生严重应
3.5.3 角焊缝构造要求
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max
为什么要限制？ 焊脚尺寸太大，焊接变形大，易脆裂，残余应力大， 对于较薄的焊件容易焊穿。
如何限制？ 与板厚联系起来。《规范》规定：
第三章 钢结构的连接
3.5.3 角焊缝构造要求
1、角焊缝焊脚尺寸 hf ① 最大焊脚尺寸hf,max 钢管构件除外： hf,max≤1.2t1
lw 8h f 且不得小于40mm
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！
lwmin≤lw ≤ lwmax
第三章 钢结构的连接
3、搭接连接的构造要求
板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：
lw
① 为避免应力传递过分弯折导致应力不均匀：
钢结构第三章
第三章习题参考答案注意：①要求学生尽量图示；②若无特别说明，焊缝计算长度可不考虑起弧、落弧的影响。
③题中“（考虑荷载分项系数后）”的意思为荷载设计值，时刻提醒学生别忘了结构可靠度理论。
3.1 解：①对接焊缝：3125010208.318550012w t w N MPa f MPa l t σ⨯===>=⨯，不满足要求，改用斜对接焊缝，取切割斜度为1.5:l ，即5.1tan =θ、o 56=θ。
②围角焊缝、双拼接板：设盖板宽2460b mm =，注意拼接板截面面积必须验算：2246050012t ⨯≥⨯，取28t mm =（常用的板厚以偶数居多）。
角焊缝的焊脚尺寸h f 应根据板件厚度确定：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t 2=8mm>6mm ，t 2< t 1，则()()max 21~281~26~7f h t mm mm =-=-=min 5f h mm ===取角焊缝的焊脚尺寸h f ＝6mm ，角焊缝的强度设计值2/160mm N f wf =，则()f e w f e w f f h l h f b h f N -=-422β代入数据，注意围焊缝只有一个起弧点和一个落弧点，有()31250102 1.221600.7646041600.766l ⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯-解、取整得 l ＝195mm上、下各一块拼接板的长度为 2l 10219510400mm L =+=⨯+= 最后选定的上、下拼接板的尺寸为2—460×8×400。
3.2 解：注意仅腹板在此拼接、翼缘在此无拼接，即翼缘处无焊缝、当然也无需验算，但截面依然是工字形的，不少同学仅按腹板矩形截面计算是完全错误的。
焊缝处1026.375M kN m =⋅、172.5V kN =3394112801032(2808)1000 2.979101212x I mm =⨯⨯-⨯-⨯=⨯ 63x S 280165085008250 3.27610mm =⨯⨯+⨯⨯=⨯ 63x1S 28016508 2.27610mm =⨯⨯=⨯最大剪应力为：3622max9172.510 3.2761023.7N/mm 125N/mm 2.979108w x v x VS f I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 上翼缘和腹板交接处“l ”点的正应力：621191026.37510500172.3N/mm 2.97910x My I σ⨯⨯===⨯ 剪应力：362119172.510 2.2761016.5N/mm 2.979108x x VS I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力(无需单独验算)，故应验算折算应力：22174.7/ 1.1185204/N mm N mm =<⨯=均满足要求。
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)
侧面角焊缝 f＝0，力N与焊缝长度方向平行。
N f f fw helw
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。
角焊缝的抗剪强度： Q235钢
Q345钢
160MPa 200MPa
Q390钢、Q420钢
220MPa
焊接连接形式和焊缝形式
接头形式：
对接接头 搭接接头 T形接头 角部连接
焊缝类别：
对接焊缝—— 坡口焊缝 Groove Weld 角焊缝 ——侧面角焊缝、正面角焊缝 Fillet Weld 多为直角焊缝，少数为斜角焊缝
2 2 2 σ 1.8(τ τ∥) f uw
d
a
∥
a
c
d c
角焊缝有效截面上的应力
式中： fuw --焊缝金属的抗拉强度
出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算 应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将上式的1.8 改为3，即：
2 2 2 σ 3( τ τ∥) f uw
有效截面：有效厚度×计算长度 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
电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的 热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊 接，常用电阻点焊，板叠总厚度一般不超过12mm，焊点应主 要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力较差。
第三章 钢结构的连接课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
03 钢结构的连接—角焊缝
03 钢结构的连接—角焊缝第一份范本：钢结构的连接—角焊缝一、引言在钢结构中，连接是其中一个最重要的组成部份。
角焊缝作为常见的连接方式，它具有一定的特点和应用场景。
本文将详细介绍钢结构中角焊缝的定义、分类、设计要求以及实施方法等相关内容。
二、角焊缝的定义角焊缝是指通过焊接将两个或者多个钢构件连接在一起的连接方式。
角焊缝可以分为直角焊缝、斜角焊缝和曲角焊缝三种形式。
三、角焊缝的分类1. 直角焊缝直角焊缝是指两个钢构件垂直交会处通过焊接形成的连接。
直角焊缝常见于角钢连接、板材拼接等情况。
2. 斜角焊缝斜角焊缝是指两个钢构件呈倾斜角度焊接形成的连接。
斜角焊缝常见于屋面结构、斜撑连接等。
3. 曲角焊缝曲角焊缝是指两个钢构件的焊缝线尾随构件的曲线走向进行焊接形成的连接。
曲角焊缝常见于圆形或者弧形结构的连接。
四、角焊缝的设计要求1. 焊缝尺寸：根据受力情况和焊接材料的规定，确定焊缝的尺寸和长度。
2. 焊接材料：选择合适的焊材，根据焊接工艺要求进行预热和焊接。
3. 焊接工艺：根据焊接材料和受力情况，选择适当的焊接工艺。
4. 焊缝准备：确保焊缝的准备工作完善，包括清洁焊接表面、严密焊接间隙等。
五、角焊缝的实施方法1. 准备工作：清洁焊接表面，将两个相连的钢构件准备好。
2. 焊接布置：确定焊接位置和方向，绘制焊缝布置图。
3. 焊接操作：按照焊接工艺要求进行焊接操作，包括预热、焊接、熔渣清除等。
4. 焊后处理：对焊接缺陷进行检查、校正和修补，进行复验，确保焊缝质量合格。
六、附件本文档涉及的附件详见附表1。
七、法律名词及注释1. 焊接工艺：指焊接过程中需要遵循的规范和规程。
2. 钢构件：指用钢材制作的构件，如钢梁、钢柱等。
第二份范本：钢结构的连接—角焊缝一、前言钢结构的连接技术在建造工程中起着至关重要的作用。
角焊缝作为一种常见的连接方式，具有自身的特点和广泛的应用。
本文将详细介绍角焊缝的定义、分类、设计要求以及实施方法等相关内容。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
钢结构第三章3讲
(2）承受斜向轴心力的角焊缝
外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为： 平行于焊缝长度方向的分力Ncos 垂直于焊缝长度方向的分力Nsin
Nx θ Ny N
轴心力 作用下的角焊缝
N sin f helw
N cos f helw
于是有焊缝计算公式：
f
f
f f
5在端焊缝的搭接连接中，搭接长度
(1) 仅两条侧面角焊缝：b ≤ lw ；b ≤ 200mm (tmin≤12mm)；
b ≤ 16tmin (tmin＞12mm)
(2) 仅正面角焊缝：搭接长度 l ≥ 5tmin 且不小于25mm。 6. 在次要构件或次要焊缝中，由于焊缝受力不大，可采用间断焊缝。 焊段长度 焊段净距
l0 15t1 (受压） l0 30 t1 (受拉）
为什么焊脚尺寸不能过小？
焊脚尺寸过小，在施焊过程中高温的焊缝热量很快被 焊件吸收，焊缝冷却过快，焊缝金属易产生硬组织，焊缝 易变脆。
为什么焊脚尺寸也不能过大？ 焊脚尺寸过大，可能造成焊件过烧或被烧穿；
焊脚尺寸过大，冷却时的收缩变形加大，增大焊接应
t max 4mm时，则取h f t max
h f 1.5 t max (mm )
h f 1.5 t max - 1 (mm )
式中 tmax 为较厚焊件的厚度（mm)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h f 1.2t min
tmin为较薄焊件的厚度。 板件厚度为t1的板件边缘焊缝还应满足： 当t1 6mm时，h f t1 ; (1) (2)
通过角焊缝A点，如右图任一辐射 面都可能是破坏面，侧面角焊缝的破 坏以45º喉部截面居多，而端焊缝的破 坏多数不在该截面。 在角焊缝中，端焊缝的破坏强度 是侧焊缝的1.35~1.55倍，据此，偏于 安全地假定端焊缝的破坏也发生在该 截面，即AE截面，不考虑余高，将AE 截面看做有效截面，he=0.7hf
19年新钢结构连接第3章
34
步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2）
k1N
lw1
N
k2N
lw2
查得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35
肢背角焊缝所承受的内力
N1=373.75kN
肢尖角焊缝所承受的内力
N2=201.25kN
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步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw2）
强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
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3.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式
焊缝连接型式：对接、搭接、T形连接和角接
焊缝连接型式
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焊缝型式：对接焊缝和角焊缝
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。
(
f
f
)2
2 f
f
w f
f 1.22
正面角焊缝强度增大系数，直接承受 动力荷载时为1.0
20
3.3.3 常用连接方式的角焊缝计算
1. 受轴心力焊件的拼接板连接
仅侧面角焊缝：
f
N he lw
f
w f
仅正面角焊缝：
f
he
N lw
f
f
w f
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[分析] 方法一： 假定焊脚尺寸----焊缝长度----拼接盖板尺寸
步骤1：假定焊脚尺寸（hf） 角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。
最大焊脚尺寸：规范规定，当t>6mm时，hf≦t-(1～2)mm，t为 较薄焊件的厚度
钢结构设计
2）侧缝：焊缝长度方向与受力方向平行，其特点为应力分布 简单些，但弹性工作阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中 间小。侧缝强度低，但塑性较好，两端出现塑性变形后将产 生应力重分布，在规定的长度内应力可趋于均匀。
半自动焊
连续焊丝
CO2气体保护
人工操作前进
任意焊缝
质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强
电 阻 焊
无
无
通电、加压、机械
薄板点焊
一般用作构造焊缝
气 焊
短、光焊条
无（乙炔 还原）
手工
薄板、小型、不同材质结构中
一般用作构造焊缝
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
四、焊缝缺陷 常见的焊接缺陷： 裂纹、焊瘤、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满。 缺陷的存在削弱受力面积，产生应力集中，易产生裂纹。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三级。 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验（辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
对接焊缝按受力与焊缝方向分： a）对接正焊缝：作用力方向与焊缝方向正交 b）对接斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交 角焊缝按受力与焊缝方向分： a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行 c)斜角焊缝（斜缝）
3.钢结构的连接-焊缝
x
对于校核问题:
f1
f2
N1 f fw l w1he1 N2 f fw l w 2 he 2
N1 N2
l1 e1
N
b
e2
l2
对于设计问题:
x
x
l l
w1
N1 w he 1 f f N2 he 2 f fw
l1 l w 1 2h f 1 l 2 l w 2 2h f 2
③所有焊缝承担的力N
L 2l 10 410 mm
练习1:设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽 b1=270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板厚度t2＝16mm，该连 接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值），钢材Q235－ B，手工焊、E43焊条。
分别用两面侧焊和 三面围焊设计
解： 确定hf 取hf＝10 mm
lw
( 3.11)
2
2
Nx
θ
lw
f
N cos he l w
Ny
( 3.12)
N
代入式3.8验算焊缝强度，即:
f f w 2 f f f
2
N
( 3.8)
例3.3:承受轴心拉力的板件，采用上下两块拼接板并采 取角焊缝三面围焊连接。已知板件宽b1=400mm，厚度 t1=18mm，承受静力轴心拉力N=1425kN；两块拼接板的宽 度b2=340mm，厚度t2=12mm；钢材为Q235，手工焊、E43 焊条，试确定盖板尺寸。 解： 确定焊脚尺寸hf 贴边角焊缝应满足：
对于设计问题:
l
w1
N1 he 1 f fw N3 f f fw he 3
l1 l w 1 h f 1 l3 lw 3 h f 3
钢结构第三章 钢结构连接方法(共18张PPT)
半自动电弧焊以及气体保护焊等。 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，
操作灵活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊 低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术 水平。
自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性
对整条焊缝探伤。
钢结构中一般采用Ⅲ级焊缝即可满足的强度要求，但对接焊缝的抗拉强度有较 大的变异性，《钢结构设计规范》规定，其设计值仅为主体钢材的85%左右。因而对有
较大拉应力的对接焊缝以及直接承受动力荷载构件的较重要的焊缝，可部分采用Ⅱ级焊缝， 对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用Ⅰ级焊缝。焊缝质量等级必须在施工图中标 注，但Ⅲ级焊缝不需要标注。
钢结构第三章 钢结构连接方法
*钢 结 构
—钢结构连接方法
一、钢结构的连接方法
钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。 基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ”表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； Ⅰ级、Ⅱ级焊缝除对全部焊缝作相应等级的外观缺陷检查外，还应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，当超声波探伤不能对缺陷作出判断时， 应采用射线探伤。 在受拉连接中，裂纹更易扩展延伸，从而使焊缝在低于母材强度的情况下破坏。 C级螺栓（粗制螺栓）用或级钢制作，加工粗糙，尺寸不够准确，只要求Ⅱ类孔（即螺栓孔在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成。 钢结构的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。 符号的同时,可在图形上加栅线表示。 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。 按规范规定，栓孔中心最大间距受压时为12 d0或18tmin（tmin为外层较薄板件的厚度），受拉时为16 d0或24 tmin，中心至构件边缘最大距离为 4d0或8tmin。 根据上述螺栓的最大、最小容许距离，排列螺栓时宜按最小容许距离取用，且宜取5mm的倍数，并按等距离布置，以缩小连接的尺寸。 缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆； 钢结构常用的焊接方法、焊缝连接； （一）普通螺栓连接的构造 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。
第三章 钢结构的连接
max f t w或f cw
max
平焊 质量好
立焊 质量一般
横焊
仰焊 质量差
5.焊缝符号和标注方法
在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助
要求。
焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。 具体有关代号规定和详细说明，可参照《建筑结构制图标准 》（GB/T 50105—2001）和《焊接符号表示法》（GB 324— 88）。
t
斜向受力的对接焊缝
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：
N sin f t w 或 f cw l wt
N cos f vw l wt
l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝ b/sinq－2t。
易于采用自动化，生产效率高。
（2）缺点：位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆；
在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构
工作有不利的影响； 焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有
可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。
2. 常用的电弧焊的基本原理和设备
包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。
N M max N M f t w Aw Ww
Vmax S w max f vw I wt
（3. 6a）
（3.6b）
翼缘与腹板相交处焊缝的折算应力：
N M 1 2 3 12 1.1 f t w
式中：
（3.7）
M1
M h0 Ww h
(2)自动（或半自动）埋弧焊
①原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
钢结构设计3章例题
523.3 136.7 N 985.1kN 0.67
由式（3.13）计算肢尖焊缝承受的内力 N 2 为：
N3 N2 2 N 0.33 985.1 136.7 188.4kN 2
由此可算出肢尖焊缝的长度为：
' lw 2
设计原理
N2 188.4 103 8 8 114mm w 2he ff 2 0.7 8 160
满足强度要求。 根据构造要求可知：
b 240mm lw 313mm 且b 16t 16 16 256mm
满足要求，故选定拼接盖板尺寸为
680mm 240mm 16mm。
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
（2）采用三面围焊时[图3.24（b）] 采用三面围焊可以减小两侧侧面角焊缝的长度,从 而减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与 采用两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角 焊缝的长度lw’=b=240mm，则正面角焊缝所承受的内 力为：
Nx 242.5 103 f 155.8 N mm2 2helw 2 0.7 8 (155 16)
140 103 f 89.9 N mm2 2helw 2 0.7 8 (155 16) Ny
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
焊缝同时承受 f 和 f 作用，用式（3.6）验算：
侧面角焊缝：
N2 4hf lw2 ffw 2 0.7 10 (120 10) 160 492.8kN
设计原理
钢结构
第三章 钢结构的连接例题
斜焊缝：斜焊缝强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝 之间，从设计角度出发，将斜焊缝视作侧面角焊缝进行 计算，这样处理是偏于安全的。
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(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
时，应作2hf的绕角焊，且转角处
薄焊件的厚度)。对自 动焊可减 1mm；对单面 T 形焊应加 1mm 若超出限值，则超出部 分在计算中不予考虑。 内力沿侧缝全长均匀 分布者不限
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
hf
d
h f 有效截面
hf
e
he
计算截面 均取焊缝45°有效截面（假定破坏截面）
有效焊缝高度 h e＝ 0.7 h f (焊缝高度)
焊缝计算长度 lw＝l -2h f（每端扣h f ）
t2
hf
t1
hf min 1.5 tmax
hf max 1.2tmin
t
hf
t1
t6mm,hf max t
t 6 m m ,h fm a x t (1 ~ 2 )m m
不应太小 — 否则不能焊透，导致实际承载力不足 焊缝冷却太快容易开裂
不应太大 — 否则焊缝冷却后产生较大变形
较薄第三焊章钢件结构容连接易角焊烧缝设穿计
第9页
3.3.2 角焊缝的构造要求
（3）不等焊脚尺寸的构造要求 hf
t1
hf 1.2t1
t2
hf 1.5 t2
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 10 页
3.3.2 角焊缝的构造要求
（4）侧缝的最大计算长度lwmax
lwmax 60hf
当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强 度；但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
搭接最小 长度
第三章钢5t结1 及 构2连5接m角m 焊缝设计
t1 为较薄焊件厚度 第 14 页
3.3.2 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。
(2) 在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：对正面角 焊缝宜为1:1.5,长边顺内力方向；对侧面角焊缝可 为1:1。
普通型
平坡型
深熔型
在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝宜 采用平坦型，且长边沿内力方向。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第2页
hf hf
hf 1.5hf
hf hf
第三章钢结构连接角焊缝设计
第3页
A 45°
hf
余高 45°
第三章钢结构连接角焊缝设计
第4页
hf
hf 1.5hf
hf hf
he =0.7 hf
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 13 页
3.3.2 角焊缝构造要求汇总
部位 项目
上限 焊脚尺寸
hf 下限
焊缝长度 lw
上限 下限
板件端部 与节点板 长度 lw 仅用两侧 面角焊缝 连接
距离 d
角焊缝构造尺寸要求
构造要求
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
第8页
3.3.2 角焊缝的构造要求
hf min 1.5 tmax (计算值只进不舍）
当tmax≤4mm时, hf min = tmax
另: 对于自动埋弧焊hfmin可减去1mm; 对于T型连接单面角焊缝hfmin应加上1mm;
焊脚尺寸hf =4,5,6,8,10,12...
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 17 页
侧焊缝受力特点
（1）主要受剪应力，分布不均。 （2）强度相对较低，塑性较好。 （3）破坏常发生在近似45°
斜平面上
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 18 页
端焊缝受力特点
f ┻
f
σ┻
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 19 页
端焊缝受力特点
C DB A
破坏模式
应力状态复杂，正、剪应力都有， 且分布很不均匀； 根部应力集中最厉害，常常是开裂 的起源点； 焊缝破坏强度高，但塑性差。
3.3 角焊缝的构造与计算 P30
3.3.1 角焊缝的形式 角焊缝的截面 （1）按两焊角边夹角划分
直角焊缝
斜角焊缝
除钢管结构外, 对于α>135o或α<60o斜角角焊缝, 不 宜用作受力焊缝。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第1页
角焊缝截面
（2）按焊缝截面形式划分
施焊方便，最常用
适宜动力荷载，但施焊不便
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 20 页
端焊缝与侧焊缝的比较
θ＝0°端焊缝 θ＝90°侧焊缝
荷载－变形曲线
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 21 页
3.3.3 直角角焊缝强度计算基本公式
hf
h---焊缝厚度
d
h1—熔深
h2—凸度
e
d—焊趾
e—焊根
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 22 页
3.3.3 直角角焊缝强度计算基本公式
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
和槽孔短径的 1/3
hf 1.5 t2 ；当 t2 4 时， h f t
lw 60h f lw 8h f 和 40mm
lw d
备注
t1 为较薄焊件厚度，t
为板边角焊缝的板件 厚度
t2 为较厚焊件厚(当
采用低氢型碱性焊条
施焊时， t2 可采用较