水工钢结构

例题3-2 ：验算Q235热轧普通工字钢I20a的对接焊 缝强度。对接截面承受弯矩M=45kN.m, 剪力 V=80kN，采用手工焊焊条E43型(按Ⅱ级焊缝质量检 验) 。
单位：
小问题:关于引弧板，题目中没说但书上答案按m有m引 弧板做的。。。。。
二、对接焊缝的强度计算
（3）对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力 对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力共同作用时，焊
第二节 焊接方法和焊缝强度
一、电弧焊的原理和焊接方法 电弧焊（手工焊、自动焊、半自动焊） 1、手工电弧焊：采用低电压、大电流引燃电弧，使 焊条和焊件之间产生很大热量和强烈弧光，利用电 弧热来融化焊件接头和焊条进行焊接。
焊条材料和型号
焊条是由金属焊芯和药皮两部分所组成的。
焊条的型号应与焊件钢材强度相适应。Q235钢用 E43，Q345用E50，Q390和Q420用E55。其中43、50和 55分别表示焊条熔覆金属或者对接焊缝的抗拉强度为 420N/mm2、 490N/mm2和540N/mm2。
角焊缝中侧面焊缝的强度低，正面焊缝的强度高， 斜焊缝的强度介于两者之间。但是由于角焊缝的应力 状态比较复杂，抗拉、抗剪和抗压不分焊缝质量检验 等级而采用相同的强度设计值。
四、焊缝的强度设计值（表3-1）
《钢结构设计规范》 N/mm2
第三节 对接焊缝的构造和计算
一、对接焊缝的构造
优点 用料经济，传力平顺均匀，没有明显的应力集中，
验及必要的X射线检验,对抗动力和疲劳性能有较高要 求处可采用一级焊缝。
三、焊缝连接的型式
（1）按构件的相对位置分 分为对接、搭接、顶接
（2）按构造分 分为对接焊缝和角焊缝
三、焊缝连接的型式 对接焊缝按作用力的方向可分为直缝和斜缝
角焊缝按作用力的方向可分为侧缝和端缝
三、焊缝连接的型式
焊缝施焊位置
对于承受动力荷载作用的焊接结构，采用对接焊缝最 为有利。 缺点
对接焊缝的焊件边缘需要进行坡口加工，焊件长 度必须精确，施焊时焊件要保持一定的间隙。
第三节 对接焊缝的构造和计算 一、对接焊缝的构造
图3-7 对接焊缝的坡口形式及符号 根据板厚及焊接方法不同加工成不同的坡口
一、对接焊缝的构造
板厚相差超过 四毫米时
缝正应力为弯矩和轴心力引起的应力之和（a）验算， 剪应力仍按式(b)验算，需要验算折算应力时按式（c） 进行验算。
N=1300kN，②按钢板最大承载力设计轴心拉力和
焊缝等级。
单位： mm
课堂练习：习题3-1
钢材的强度设计值(表2-4) 焊缝的强度设计值（表3-1）
二、对接焊缝的强度计算
（2）对接焊缝承受弯矩和剪力
M Ww
ftw
VSw I wt
f
w v
12 312 1.1 ftw
Iw：焊缝截面对中和轴惯性矩。 Ww：截面抵抗矩：截面对其形心轴的惯性矩与界 面上所求点到形心轴距离比值。 Sw：所求应力点以上或者以下焊缝截面对中和轴的 面积矩。
焊缝连接
螺栓连接
铆钉连接
钢结构连接方法的优缺点
连接方法
焊缝连接
普通 螺 螺栓 栓 连 高强 接 螺栓
铆钉连接
优点
缺点
适应性强，构造简单， 对材质要求高，产生残余应
省材省工，密封性好,工 力和变形，质量检验工作量
效高,不削弱结构
大
装卸便利，设备简单
螺栓精度低时不宜受剪，精 度高时加工和安装难度大
引弧板：影响计算长度 有引弧板lw=l 无引弧板lw=l-2t（t为较 小焊件厚度）
二、对接焊缝的强度计算 （1）轴心受力的对接直焊缝计算
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N lwt
f
t
w或f
w c
例题3-1 ：Q235－F钢板截面为500mm×14mm，
采用手工焊条E43型(按Ⅲ级焊缝质量检验)，试按下
列情况设计对接焊缝:①钢板承受轴心拉力
3、二氧化碳气体保护焊
优点：
①生产率高②焊接变形 小③抗锈能力强④操作 方便⑤二氧化碳气体廉 价
二氧化碳气体保护焊过程示意图
是利用二氧化碳气体作为保 护介质的一种自动和半自动 的电弧焊方法。
缺点：
①设备复杂，易生事故
②弧光很强，注意保护
③金属熔滴易飞溅造成 焊缝缺陷
第二节 焊接方法和焊缝强度
二、焊缝连接的缺陷、质量检验
焊缝连接的缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或 邻近热影响区钢材表面或内部的缺陷，常见的缺陷有 裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔 合、未焊透(不包括规定不焊透者)等；以及焊缝外形 尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。
二、焊缝连接的缺陷、质量检验 其中裂纹的危害最大
二、焊缝连接的缺陷、质量检验
二、焊缝连接的缺陷、质量检验
焊缝质量检验
外观检查: 检查外观缺陷和几何尺寸。 无损检验：检查内部缺陷。
①超声波检验 ②X射线透照
二、焊缝连接的缺陷、质量检验
焊缝质量检验
焊缝的级别 ①三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合
三级质量标准； ②二级焊缝要求通过外观检查和超声波检验，其
中要求超声波检验每条焊缝的20%长度； ③一级焊缝则要求通过外观检查和全部超声波检
焊芯的作用：是作为电极和填充金属。 药皮的作用：稳定电弧；隔离空气；减缓冷却；改善 焊缝性能。
焊剂层下自动焊示意图
《焊接方法及设备》 机械工业出版社 毕惠琴主编
2、焊剂层下的自动焊和 半自动焊 优点： ①生产率高 ②焊缝质量高 ③节约焊条 ④技术易掌握 缺点： ①焊前装配要求严格 ②受制于自动焊车轨道
俯焊
立焊(平) 立焊(竖)
仰焊
三、焊缝连接的型式
四、焊缝的强度设计值
焊缝强度主要决定于焊缝金属和主体金属的强度。 并与焊接形式、应力集中程度以及焊接工艺条件等有 密切关系。
对接焊缝的抗压、抗剪强度设计值与母材相同； 抗拉强度设计值：Ⅰ、 Ⅱ级质量检验焊缝与母材相 同； Ⅲ级质量检验焊缝约取母材的85%即可。
加工方便，对结构削弱 少，可拆换，能承受动 力荷载，耐疲劳，塑性 韧性好
摩擦面处理及安装工艺复杂， 造价高
传力可靠，塑性韧性好， 质量易于检查，抗动力 费工费料 荷载性能好
第二节 焊接方法和焊缝强度
按焊接方法不同分类： 熔化焊：将主体金属在连接处局部加热至熔融状态， 并附加融化的填充金属使金属分子相互结合而形成 整体。又分为电弧焊和气焊等。 电阻焊：将金属通电后由接触面上的电阻使接头加 热到塑形状态或局部熔融状态，并施加压力形成接 头。 钢结构中主要使用电弧焊。