对接焊缝计算讲义
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焊缝的结构与计算PPT课件
lw 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。
22
第22页/共48页
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， 规范规定：
lw2
由力及力矩平衡得:
N1
k1 N
N3 2
N2
k2 N
N3 2
(3 20x) (3 21)
余下的问题同情况‘A’:
第37页/共48页
e1
N
e2 b
x
37
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 15N) 2 lw2
lw 8hf 且不得小于40mm
23
第23页/共48页
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
引起板件的供曲太大，规范
规定：
b 16t（1 t1 12mm）
t1
t2
或190mm（t1 12mm） 24 第24页/共48页
f
w f
h f 3
f
N3
f
w f
lw3
(3 24)
第39页/共48页
e1
N
e2 b
x
39
2.N、M、V共同作用下 （1）偏心轴力作用下角焊缝强度计算：
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。
22
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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， 规范规定：
lw2
由力及力矩平衡得:
N1
k1 N
N3 2
N2
k2 N
N3 2
(3 20x) (3 21)
余下的问题同情况‘A’:
第37页/共48页
e1
N
e2 b
x
37
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 15N) 2 lw2
lw 8hf 且不得小于40mm
23
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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
引起板件的供曲太大，规范
规定：
b 16t（1 t1 12mm）
t1
t2
或190mm（t1 12mm） 24 第24页/共48页
f
w f
h f 3
f
N3
f
w f
lw3
(3 24)
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e1
N
e2 b
x
39
2.N、M、V共同作用下 （1）偏心轴力作用下角焊缝强度计算：
第二讲对接焊缝的构造与计算
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
坡口形式：I形缝、V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形缝和 双Y形缝等
直边缝（t≤10mm) 单边V形和V形缝 （t=10 ~ 20mm) U形缝，K形缝 ，X 形缝等（t≥20mm)
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
V
V
w
M W w ft
VS w I wt fv
w
注意各参数取值 S w ——焊缝截面在计算剪应力处以上 (或下)部分对中和轴的面积矩。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝截面为工形
w1
M Iw
h0 2
或 1 max
h1 h
ho——腹板高度； Sw1——受拉翼缘对中和轴 的面积距。
I wt
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（3）轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
A
B C
max N
l w t M W w f t I w t
f
Nx
N
N sin
lw 2 lw
Nx
he l w
y e w
he l w
2
N
y
f
hl
N cos
N
hl
e w
代入式
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.1对接焊缝的构造要求
坡口形式：I形缝、V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形缝和 双Y形缝等
直边缝（t≤10mm) 单边V形和V形缝 （t=10 ~ 20mm) U形缝，K形缝 ，X 形缝等（t≥20mm)
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
V
V
w
M W w ft
VS w I wt fv
w
注意各参数取值 S w ——焊缝截面在计算剪应力处以上 (或下)部分对中和轴的面积矩。
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 焊缝截面为工形
w1
M Iw
h0 2
或 1 max
h1 h
ho——腹板高度； Sw1——受拉翼缘对中和轴 的面积距。
I wt
第3章钢结构的连接
3.3对接焊缝的构造要求和计算
3.3.2焊透的对接焊缝的计算
（3）轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
A
B C
max N
l w t M W w f t I w t
f
Nx
N
N sin
lw 2 lw
Nx
he l w
y e w
he l w
2
N
y
f
hl
N cos
N
hl
e w
代入式
No.09 对接焊缝计算和角焊缝计算(2014)
[解 ]
f fw 0.85 f 0.85 205 174.25MPa, 取为f fw 175MPa
直缝连接其计算长度lw=54cm。 焊缝正应力为：
N 2500 103 210 N / mm2 ft w 175N / mm2 lw t 540 22
不满足要求
第3章 钢结构的连接
对于贴边焊
t ≤6mm时
h f ,max t
t＞ 6mm时
h f ,max = t－（1 ～2 ） mm
土 木 与 交 通 工 程 学 院 School of Civil and Transportation Engineering 主讲：何嘉年 第26页
第3章 钢结构的连接
a 1.5 时，可以不算。 当 b
土 木 与 交 通 工 程 学 院 School of Civil and Transportation Engineering 主讲：何嘉年 第15页
第3章 钢结构的连接
2． 弯剪共同作用
V
max
M
M w ft Wx
VS max w fv I xtw
第3章 钢结构的连接
基本假定：
1． 所有角焊缝只承受剪应力只区分侧焊 缝和端焊缝；
土 木 与 交 通 工 程 学 院 School of Civil and Transportation Engineering
主讲：何嘉年
第37页
第3章 钢结构的连接
2．焊缝计算截面为45°“咽喉截面”，面 积为
主讲：何嘉年
第22页
第3章 钢结构的连接
土 木 与 交 通 工 程 学 院 School of Civil and Transportation Engineering
3.2对接焊缝教程
【解】 (1) 距支座 2.4m 处的内力 M qab / 2 150 2.4(8 2.4) / 2 1008kN .m V q(l / 2 a) 150(8 / 2 2.4) 240 kN
(2) 焊缝计算截面的几何特征值 IW (250 1032 3 240 1000 3 ) /12 2898 106 mm4 WW 2898 106 / 516 5.6163 106 mm3 SW1 250 16 508 2.032 106 mm3 SW 2.032 106 10 500 500 / 2 3.282 106 mm3
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N
N
lw
lN wtftw或 fcw (32)8
t
当不满足上式时，可承受斜对
A
接焊缝连接如图B。
N sin
lwt
f
w t
或f
w c
N cos
lwt
f
w v
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
N
Nsinθ
Ncosθ
θ
B
N
t
式中 N——轴心力（拉力或压力）；
lW ——焊缝的计算长度，当未采用引弧板施焊
lW
l
s in
2t
550 s in 56
2 22 620 mm
故此时焊缝的正应力为：
N sin lW t
剪应力为：
2300 10 3 sin 56 620 22
139 .79 N/mm2 <
ftW
=175N/mm2
N cos lW t
2300 10 3 cos 56 620 22
时，每条焊缝取实际长度减去 2t，即 lW l 2t ，当采用
对接焊缝的构造和计算
3 对接焊缝的构造和计算
3 部分焊透的对接焊缝 • 计算原则：按角焊缝进行计算
图22 部分焊透的对接焊缝
1 对接焊缝的构造要求 • 其他构造要求
图16 引弧板
图17 焊透的T 形连接焊缝
图18 钢板拼接焊 缝示意
3 对接焊缝的构造和计算
2 对接焊缝的计算 • 计算原则：I、II级等强不计算，仅计算III级焊缝 （1）轴心受力的对接焊缝
N lwt ft w fcw
图19 轴心力作用下对接焊缝连接
对接焊缝的构造和计算
1 对接焊缝的构造要求 • 坡口形式：I形缝、V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形缝和双Y形缝等
图14 对接焊缝坡口形式
3 对接焊缝的构造和计算
1 对接焊缝的构造要求 • 不同宽度或厚度的钢板拼接
图15 不同宽度或厚度的钢板拼接
3 对接焊缝的构接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝
M Ww ft w VSw I wt f vw
图20 受弯受剪的对接连接
3 对接焊缝的构造和计算
2 对接焊缝的计算 （2）受弯受剪的对接焊缝
12 312 1.1 ft w
图21 受弯、剪的工形截面对接焊缝
3.2对接焊缝教程
二、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种；
动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受
力方向的连接焊缝；
N t N
对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视 为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算； 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。
故此时焊缝的正应力为： 故此时焊缝的正应力为： 故此时焊缝的正应力为： 3 sin 56 N sin 3 2300 10 W N sin 2300 10 sin 56 2 W 2 2 2 3 .79 139.79 f 139 N/mm < =175N/mm f t N/mm < =175N/mm 2300 10 sin W t 2 lW t 620 56 22 139.79 l t N sin 620 22 W f t =175N/mm2 N/mm < lW t 620 22 剪应力为： 剪应力为： 剪应力为： 3 2300 10 3 cos 56 N cos N cos 2300 10 cos 56 W 2 W 2 3 .29 94.292 2 f l t2300 94 N/mm < =175N/mm N cos 10 cos 56 t f N/mm < 2 =175N/mm t w 2 W 620 22 620 22 94.29 lW t N/mm < f =120N/mm v lW t 620 22
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N f t w 或f cw ( 3 28) lw t
N
lw
N
t
当不满足上式时，可采用斜对 接焊缝连接如图B。
第3章 连接2——对接焊缝
1）工字型（直边缝）：焊件厚度t很小（t≤10mm）
2）带钝边单边V形缝或Y形缝：焊件厚度t（t=10-20mm） 3）带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝（K形缝）或双Y形缝（X 形缝）：焊件厚度t较厚（t>20mm）
3.2.1.1、对接焊缝的构造要求
(2) 变截面对接焊
变厚度板（相差4mm以上）对接时， 在板的一面或两面切成坡度不大于1： 2.5的斜面，避免应力集中
2）工字形截面
3点：
1
max
h1 h
1
VS1 I xtw
用材料力学基本公式也可以求得。
3.2.1.2 对接焊缝的计算
(3) 同时受轴力、弯矩和剪力的对接焊缝计算
三者联合作用时，轴力和弯矩在焊缝中引 起的正应力进行叠加，剪应力仍按3-5式计算， 折算应力按3-6计算即可。
例1：设计500×14钢板的对接焊缝连接。钢 板承受轴向拉力，其中恒荷载和活荷载标准 值引起的轴心拉力值分别为500kN和500kN， 相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为 Q235-B.F （ A3F ） ， 采 用 E43 型 焊 条 手 工 电 弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。
直焊缝不满足要求时，采用斜对接焊缝：
N sin
lwt
fw t
当斜焊缝倾角θ ≤56.3°，即tgθ ≤1.5时，可认为与母材 等强，不用计算 另：由于施工不便且耗材较多，斜对接焊缝应用较少，可 采用二级检验标准的直焊缝或连接部位改至内力较小处
3.2.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式 1）矩形截面
1． 离支座2.5m处的内力（设计值）为
M qab/ 2 150 2.5(8 2.5) / 2 1031.2kNm
2）带钝边单边V形缝或Y形缝：焊件厚度t（t=10-20mm） 3）带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝（K形缝）或双Y形缝（X 形缝）：焊件厚度t较厚（t>20mm）
3.2.1.1、对接焊缝的构造要求
(2) 变截面对接焊
变厚度板（相差4mm以上）对接时， 在板的一面或两面切成坡度不大于1： 2.5的斜面，避免应力集中
2）工字形截面
3点：
1
max
h1 h
1
VS1 I xtw
用材料力学基本公式也可以求得。
3.2.1.2 对接焊缝的计算
(3) 同时受轴力、弯矩和剪力的对接焊缝计算
三者联合作用时，轴力和弯矩在焊缝中引 起的正应力进行叠加，剪应力仍按3-5式计算， 折算应力按3-6计算即可。
例1：设计500×14钢板的对接焊缝连接。钢 板承受轴向拉力，其中恒荷载和活荷载标准 值引起的轴心拉力值分别为500kN和500kN， 相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为 Q235-B.F （ A3F ） ， 采 用 E43 型 焊 条 手 工 电 弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。
直焊缝不满足要求时，采用斜对接焊缝：
N sin
lwt
fw t
当斜焊缝倾角θ ≤56.3°，即tgθ ≤1.5时，可认为与母材 等强，不用计算 另：由于施工不便且耗材较多，斜对接焊缝应用较少，可 采用二级检验标准的直焊缝或连接部位改至内力较小处
3.2.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式 1）矩形截面
1． 离支座2.5m处的内力（设计值）为
M qab/ 2 150 2.5(8 2.5) / 2 1031.2kNm
焊缝的结构与计算知识讲解
3
C=0.5~2mm
（a）
α
p
C=2~3mm
（C）
p
C=3~4mm
（e）
α
C=2~3mm
（b）
p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
（f）
4
（2）V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行 清根，再封底焊。
5
（3）对接焊缝的起、灭弧点已出现缺陷，一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能用引弧板时，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：
τmax
ττ1
A.对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3要求；
2 1
3
2 1
1.1 ftw
(3 31)
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：
考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
11
三.角焊缝的构造与计算
1.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
焊缝的构造与计算
焊接培训教材
张明录
目录
一 对接焊缝的构造与计算 二 角焊缝的构造与计算 三 直角角焊缝连接计算 四 直角角焊缝的强度计算
一.对接焊缝的构造与计算
1.对接焊缝的构造 （1）对接焊缝的坡口形式: 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和 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=7~20mm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
当不满足上式时，可采用斜对
接焊缝连接如图 B。
C=0.5~2mm
（a）
α
p
C=2~3mm
（C）
p
C=3~4mm
（e）
α
C=2~3mm
（b）
p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
（f）
4
（2）V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行 清根，再封底焊。
5
（3）对接焊缝的起、灭弧点已出现缺陷，一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能用引弧板时，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：
τmax
ττ1
A.对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3要求；
2 1
3
2 1
1.1 ftw
(3 31)
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：
考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
11
三.角焊缝的构造与计算
1.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
焊缝的构造与计算
焊接培训教材
张明录
目录
一 对接焊缝的构造与计算 二 角焊缝的构造与计算 三 直角角焊缝连接计算 四 直角角焊缝的强度计算
一.对接焊缝的构造与计算
1.对接焊缝的构造 （1）对接焊缝的坡口形式: 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和 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=7~20mm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
当不满足上式时，可采用斜对
接焊缝连接如图 B。
对接焊缝、角焊缝的构造和计算ppt课件
＝1.22 静载、 间接动载
f — 端焊缝强度增大系数
直角焊缝
＝1.0 直接动载
斜角焊缝 ＝ 1.0
.
3.7.6 角焊缝强度设计值
构件钢材
焊接方法 和焊条型号
牌号
厚度或直径 （mm）
3 自动焊、半自动 钢 焊和 E43 型焊条 Q235 钢 结 的手工焊 构 的 连 接 自动焊、半自动 设 焊和 E50 型焊条 Q345 钢 计 的手工焊
.
对接焊缝 焊缝质量为下列等级时，
抗拉 f t w
一级、二级 215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325
3.5 对 接 焊 缝的构造和计算
3.5.1对 接 焊 缝的 构 造：坡口形式
板厚 t < 10 mm
板厚 t = 10 ~ 20 mm
3
钢
结
构
的 连
直边缝
接
设
计
单边V形缝 板厚 t > 20 mm
双边V形缝
U形缝
K形缝
.
X形缝
3.5.2其它构造
3
不同宽度
钢 结 构 的 连 接 设 计
不同厚度
.
可不设斜坡 引弧板
钢 结 构
当 =90o 时： he ＝0.7 hf ；
的
连 接
其他：
he ＝ hf cos( /2)。
设
计
.
3.7.5 角焊缝的计算应力（1）
σ┻
N
y
τ∥= τf
τ┻
45O 45O
3
钢 结 构
Nx
的
连
接
对接焊缝、角焊缝的构造和计算
具体 要求 详见 规范
不应太大 —— 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿
3.6.2 角焊缝截面尺寸（2）
（2）最大焊脚尺寸hf,max
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
hf,max≤1.2t1
式中: t1---较薄焊件厚度。
钢管构件除外
对于板件边缘的角焊缝：
当 t≤6mm时，hf,max≤t； 当 t >6mm时， hf,max ≤ t -(1~2)mm； 对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于 圆孔直径或槽孔短径的1/3
可不设斜坡
引弧板
不同厚度
3.5.3 焊缝截面 焊缝截面厚度－－焊缝所连接板件的较薄厚度；
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
焊缝截面计算长度－－
采用引弧板时，焊缝全长有效； 未采用引弧板时，计算焊缝长度=焊缝长度减去2t。 t为对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹 板厚度; 3.4.4 传力特性 （1）焊缝传递焊件拼接处所承受的构件内力
3.5.7 典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－直缝 直缝
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
引弧板
直 焊 缝
焊缝应力验算
N — 轴心拉力或压力 式中：
N f t w 或 f cw l wt w
tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚） lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw＝L， 无引弧板lw＝L－2t（较小板厚）
3.5.7典型节点（4）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力、轴力作用
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
N My1 N My V 1 f t w ( f cw ) 2 2 , 2 ' , Aw I w Aw Aw I w N My3 V 3 , 3 ' zs 32 3 32 1.1 f t w Aw I w Aw
3.2对接焊缝解析
当轴心力与弯矩、剪力联合作用时 1. 钢板拼接对接直焊缝承受弯矩M、剪力V和轴心拉力N
M N Ww Aw
6M N w 2 ft lw lw t VS w w fV I wt
§3-2 对接焊缝的构造和计算
2. 对称工字形截面构件的直焊缝拼接
M N w ft Ww Aw
验算最大正应力和剪应力
max
VSw 3 V fv w I wt 2 lwt
验算较大正应力和较大剪应力，验算折算应力：
M Ww
VS w I wt
பைடு நூலகம்2 1 2 1
ft f
w
w V
w
3 1.1 ft
§3-2 对接焊缝的构造和计算
三. 轴心力、弯矩和剪力作用
§3-2 对接焊缝的构造和计算
对接焊缝的计算
例题6 计算工字梁截面的对接焊缝已知条件如下：
max
max
已知：翼缘板宽100mm，厚度12mm；腹板高度200mm，厚度8mm 材 料：钢材为Q345 手工焊，焊缝质量2级，焊条E50，施焊时采用 引弧板； 荷 载：轴向拉力=200kN，弯矩40kN· m，剪力240kN；
§3-2 对接焊缝的构造和计算
焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接 部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝
3.2.1对接焊缝的构造
1. 坡口型式
对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝
§3-2 对接焊缝的构造和计算
直边缝：适合板厚t 10mm
单边V形：适合板厚t ＝10～20mm 双边V形：适合板厚t ＝10～20mm
钢板厚度不同 ≤1：2.5
≤1：2.5
≤1：2.5 ≤4mm
M N Ww Aw
6M N w 2 ft lw lw t VS w w fV I wt
§3-2 对接焊缝的构造和计算
2. 对称工字形截面构件的直焊缝拼接
M N w ft Ww Aw
验算最大正应力和剪应力
max
VSw 3 V fv w I wt 2 lwt
验算较大正应力和较大剪应力，验算折算应力：
M Ww
VS w I wt
பைடு நூலகம்2 1 2 1
ft f
w
w V
w
3 1.1 ft
§3-2 对接焊缝的构造和计算
三. 轴心力、弯矩和剪力作用
§3-2 对接焊缝的构造和计算
对接焊缝的计算
例题6 计算工字梁截面的对接焊缝已知条件如下：
max
max
已知：翼缘板宽100mm，厚度12mm；腹板高度200mm，厚度8mm 材 料：钢材为Q345 手工焊，焊缝质量2级，焊条E50，施焊时采用 引弧板； 荷 载：轴向拉力=200kN，弯矩40kN· m，剪力240kN；
§3-2 对接焊缝的构造和计算
焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接 部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝
3.2.1对接焊缝的构造
1. 坡口型式
对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝
§3-2 对接焊缝的构造和计算
直边缝：适合板厚t 10mm
单边V形：适合板厚t ＝10～20mm 双边V形：适合板厚t ＝10～20mm
钢板厚度不同 ≤1：2.5
≤1：2.5
≤1：2.5 ≤4mm
结构设计原理：对接焊缝的计算方法
3)承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
e
V
σmax σmax
1
σ1
N
h h0
t
τ1 τmax
牛腿 柱
焊缝计算截面
由M=Ve 由N
由V
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力， 其计算公式为：
腹板与翼缘交界处的折算应力:
式中 焊透的对接焊缝的计算除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要 否折减外，其计算方法与母材的强度计算完全相同。
中和轴的面积矩。
（2）工字形截面梁对接连接计算
对于工字形截面梁的对接接头，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：
（2）工字形截面梁对接连接计算
翼缘与腹板交接处
VM MV
计算截面
σmax σ1
τmax τ1
式中： 1、1——为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。
1.1——考虑到最大折算应力只在局部出现，故将强度设计值适 当提高。
（3）当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接，如下：
a
N
l’w——斜焊缝计算长度。设引弧板时，l’w＝b/sinθ； 不设引弧板时，l’w＝b/sinθ－2t。
fvw——对接焊缝抗剪设计强度。
经计算，当tgθ≤1.5时，对接斜焊缝强度不低于母材，可 不用检算。
2）承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
（1）板件间对接连接
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，其最大值应分别满足下列强度
条件：
στ
VV
M
M
lw lw
t
t
M ——焊缝承受的设计弯矩； Ww——焊缝计算截面模量。 V ——焊缝承受的设计剪力； Iw ——焊缝计算截面惯性矩； Sw ——计算剪应力处以上（或以下）焊缝计算截面对
对接焊缝计算讲义
重新计算后得到的结果为 38123cm3. 这一点要注意。
3
与课本上的计算结果
计算结果不
一样。为什么？因为课本计算错误。 我们知道一个平面图形由若干个简单图形组成时， 可分别算出每一个简单图形对一对坐标轴 的惯性矩，然后求其总和，即得整个图形对该坐标轴的惯性矩。 课本上的计算公式中 不是上下翼缘对中性轴的惯性矩。 根据平行移轴定 理，上下翼缘对中性轴的惯性矩为
其中 Aw——牛腿处腹板的焊缝计算面积 在本题中虽然是工字形截面，但采用此公式计算发现计算结果相差不大。如
max V /(8 200) 150Mpa
原因解释：首先要清楚工字形截面梁腹板上的切应力。腹板截面是一个狭长矩形，关于矩形 截面上切应力分布的假设仍然适用，所以腹板上的切应力可用公式 计算。因此，沿
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轴力产生的应力 N N / AW 200000 / 4000 50 N / mm2 (Mpa) 弯矩产生的最大应力
M M / WW 40 106 / 288661 138.6M p a
腹板与下翼缘相交处的应力 剪力产生的应力
M1
100 M 123.7 Mpa 112
W max 155.2MPa f V 180M P a
(50 124) 2 3 118.12 268.5MPa 1.1 f t W 341MPa
讨论： 讨论一，沈祖炎，陈扬骥，陈以一编著， 《钢结构基本原理》第二版 P220 对接焊缝的计算， 对于梁柱节点处的牛腿（即 T 形截面） ，假定剪力由腹板承受，且剪应力均匀分布，其计算 公式为：
对接焊缝计算讲义
张思功 0308 计算工字梁截面的对接焊缝强度。 已知：翼缘板宽 100mm，厚度 12mm；腹板高度 200mm，厚度 8mm 材料：钢材为 Q345 手工焊，焊缝质量 2 级，焊条 E50，施焊时采用引弧板； 荷载：轴向拉力=200kN，弯矩 40kN· m，剪力 240kN
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腹板高度切应力也是按抛物线规律分布的，但从理论分析可知，由于腹板面积较小，因此， 其静矩(S1)随 y 的变化不大，故腹板上的最大切应力和最小切应力相差不大。可以近似认为
2
工字形截面梁腹板上的切应力接近均匀分布。而且，计算表明腹板上的总剪力约等于 0.95Fs～0.97Fs，Fs 为工字形横截面上的总剪力。所以常将剪力除以腹板面积来近似地计算 工字形横截面上的切应力。 同样， 槽形截面和 T 形截面腹板上的切应力与工字形截面情形相 似。 讨论二： 采用本题方法计算课本 P47 例 3.10 中的惯性矩 ：
其中 Aw——牛腿处腹板的焊缝计算面积 在本题中虽然是工字形截面，但采用此公式计算发现计算结果相差不大。如
max V /(8 200) 150Mpa
原因解释：首先要清楚工字形截面梁腹板上的切应力。腹板截面是一个狭长矩形，关于矩形 截面上切应力分布的假设仍然适用，所以腹板上的切应力可用公式 计算。因此，沿
240000 167200 155.2Mpa 32330000 8 240000 127200 118.1Mpa 腹板与下翼缘相交处剪应力 1 32330000 8
中性轴处 最大剪应力
max
最后，强度验算： 正应力 剪应力 折算应力
N M 50 138.6 188.6MPa f t W 310M P a
对接焊缝计算讲义
张思功 0308 计算工字梁截面的对接焊缝强度。 已知：翼缘板宽 100mm，厚度 12mm；腹板高度 200mm，厚度 8mm 材料：钢材为 Q345 手工焊，焊缝质量 2 级，焊条 E50，施焊时采用引弧板； 荷载：轴向拉力=200kN，弯矩 40kN· m，剪力 240kN
解答： 考察知识点：课本 P47，当轴心力与弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴心力 和弯矩引起的应力之和，剪应力按式(3.30)验算，折算应力仍按式(3.31)验算。 课本 P46 最后一段，工字形截面梁的对接接头，除应分别验算最大正应力和最大剪应力外， 对于同时受有较大正应力和较大剪应力处，例如腹板与翼缘的交接点，还应按公式(3.31)验 算折算应力。 因此，本题要验算最大正应力，最大剪应力和腹板与翼缘交接点的折算应力。 首先，计算焊缝的截面几何性质，即面积，惯性矩，抗弯截面模量和对中性轴的面积矩。 截面面积 AW 2 12 100 200 8 4000mm 2 截面惯性矩 IW
重新计算后得到的结果为 38123cm3. 这一点要注意。
3
W max 155.2MPa f V 180M P a
(50 124) 2 3 118.12 268.5MPa 1.1 f t W 341MPa
讨论： 讨论一，沈祖炎，陈扬骥，陈以一编著， 《钢结构基本原理》第二版 P220 对接焊缝的计算， 对于梁柱节点处的牛腿（即 T 形截面） ，假定剪力由腹板承受，且剪应力均匀分布，其计算 公式为：
1 (100 2243 92 2003 ) 3233 104 mm 4 12
抗弯截面模量 WW IW / 112 288661mm3 翼缘对中性轴的面积矩
SW 1 100 12 106 127200mm3
中性轴以上截面对中性轴的面积矩 S W S W1 100 8 50 167200mm3 其次，求各分项荷载在焊缝界面产生的应力，如下图所示：
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轴力产生的应力 N N / AW 200000 / 4000 50 N / mm2 (Mpa) 弯矩产生的最大应力
M M / WW 40 106 / 288661 138.6M p a
腹板与下翼缘相交处的应力 剪力产生的应力
M1
100 M 123.7 Mpa 112
与课本上的计算结果
计算结果不
一样。为什么？因为课本计算错误。 我们知道一个平面图形由若干个简单图形组成时， 可分别算出每一个简单图形对一对坐标轴 的惯性矩，然后求其总和，即得整个图形对该坐标轴的惯性矩。 课本上的计算公式中 不是上下翼缘对中性轴的惯性矩。 根据平行移轴定 理，上下翼缘对中性轴的惯性矩为