钢结构连接焊接螺栓连接

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第二节 焊接方法和焊接强度
一、钢结构常用焊接方法
1. 电弧焊
原理：利用电弧产生热量
熔化焊条和母材形
成焊缝。
注：焊条应与焊件 钢材相适应。
焊机
焊条 保护气体
焊钳
焊件
电弧
熔池
导线3
2.埋弧焊（自动或半自动）
焊丝转盘 熔渣
送丝器
、、 、、、 、
、 、 、
、
、
焊剂
、 、、、、、、、、、 、
焊件
焊剂漏斗
一、焊缝连接 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。
对接焊缝连接
角焊缝连接
1
二、铆钉连接
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
分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接
N
优点：拆装方便
缺点：板件有削弱
无损检测：一级焊缝全数检验，二级焊缝抽检20％以上
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第三节对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造
1、对接焊缝的坡口形式:
α
C=0.5~2mm
（a） α
p
C=2~3mm
（C）
C=2~3mm
（b）
p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
（e）
p
C=3~4mm
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2、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；
埋弧自动焊
4
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。
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二 焊缝连接形式和焊缝类型
连接形式（按板件的相对位置分）
对接（平接）
搭接
顶接（T形角接）
（重点）焊缝按构造分有两种：对接焊缝和角焊缝
焊缝形式
对接焊缝
角焊缝
对接焊缝
角焊缝
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（1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
t A
(3 29)
(3 30)
στ
M Ww
ftw
VS w I wt
f
w v
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。
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（2）工字形截面梁对接连接计算
M V
1 焊缝截面
σ1
σmax
τmax
τ τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3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：
3、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。
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二、对接焊缝的计算 ➢ 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。
10 1000
1
250 16
max
1
1
【解】 1. 截面几何特征值计算
25010323 24010003
Iw
12
2898106 mm 4
Ww
Iw ymax
2898 106 516
5.6163106 mm 3
Sw1 25016 508 2.032106 mm 3
Sw Sw1 50010 250 3.282106 mm 3
N cos
lwt
f
w v
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
Ncosθwk.baidu.com
θ
t
B
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2、M、V共同作用下的对接焊缝计算
（1）板件间对接连接 因焊缝截面为矩形，M、 V共同作用下应力图为： 故其强度计算公式为：
max
M Ww
6M
l
2 w
t
ftw
max
VSw Iwt
3 V 2 lwt
fVw
V M
lw
2. 焊缝承载能力验算
N lwt
700 103 （500 16） 8
180.8N
/ mm 2
f
w t
185N
/ mm 2 ,满足
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【例题2】
验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。M=1008kN.m，
V=240KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采
用引弧板。
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max
MV
斜对接焊缝 T型对接焊缝
8
对接焊缝
对接焊缝
10
角焊缝
11
角焊缝
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按施焊时焊工所持焊条与焊件间的相对位置关系，焊缝 还分为：
焊缝施焊位置
平焊
横焊
立焊
仰焊
平焊
横焊
立焊
仰焊
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三、焊缝缺陷及焊缝质量检查 1.焊缝缺陷
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• 16.2.3.2焊缝质量检验
检 三级 验 标 二级 准
一级
肉眼外观检查
N
N
t
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1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N
N
lw
N lwt
f
t
w
或f
w c
(3 28)
t
式中：
N—轴心拉力或压力；
A
t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；
ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
当不满足上式时，可采用斜对
接焊缝连接如图B。
N
Nsinθ
N
N sin
lwt
f
t
w
或f
w c
27.2N / mm 2 fVw 125N / mm 2，满足。
1
max
h0 h
179.5 1000 173.9N / mm 2 1032
1
V Sw1 Iw tw
240103 2.032106 16.8N 2898106 10
/ mm 2
eq 12 312 173.92 316.82 176.3N / mm 2
用于一般连接－－所有焊缝均应作外观检验，不允许有可见裂纹
等缺陷。其它缺陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；
肉眼外观检查 ＋ 超声波 用于有较大拉应力的较重要连接－－不得存在裂纹、表
面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷
肉眼外观检查 ＋ 超声波 ＋ X射线 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接－－不得存在未满
焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷
1.1 ftw 1.1185 203.5N / mm 2，满足。
2 1
3
2 1
1.1
f
w t
(3 31)
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。21
【例题1】
验算如图所示的钢板对接焊缝的连接。N=700KN，钢材 Q235，E43焊条，质量等级为三级，不采用引弧板。
f
w t
185N
/
mm 2
N
N
【解】
500
1. 钢板承载能力验算
8
Af 500 8 215 860000N 700000N,满足
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2. 焊缝强度计算
max
查表，ftw 185N / mm 2 , fVw 125N / mm 2
max
M 1008 106
1
1
max
Ww
5.6163106 179.5N
/ mm 2
f
w t
185N
/ mm 2 ,满足。
max
VSw Iwt
240103 2.032106 2898106 10