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
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。
角焊缝截面 （2）按焊缝截面形式划分
施焊方便，最常用
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
适宜动力荷载，但施焊不便
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；
角焊缝截面 （2）按焊缝方向与受力方向分
3.7 角焊缝的受力特点
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
（1）端缝：焊缝垂直于受力方向，其特点为受力后应力状态较复杂， 应力集中严重，焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。端缝破坏强度 要高一些，但塑性差。 （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。
ft w 或 fcw — 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度
3.5.7典型节点（1）－－焊缝轴心受力－－斜缝 斜缝
斜 焊 缝
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
焊缝应力 简化验算
N sin f t w 或 f cw lwt w
N cos f vw lwt w
fVw
规范规定
当 tg 1.5 ，可不验算。
f — 垂直焊缝长度方向的计算应力
式中：
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
f
Ny
helw
f — 平行焊缝长度方向的计算应力
f f w — 角焊缝强度设计值
┻ ┻ f
2

f
∥
3
Nx f helw
整理上式，并令 f
简化公式
危险点
f 2 ( ) f2 f f w f
hf
t2 为 较 厚 焊 件 厚 ( 当
采用低氢型碱性焊条 下限
h f 1.5 t 2
；当 t 2
4 时， h f t
施焊时， t 2 可采用较 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
焊缝长度 lw
上限
l w 60h f l w 8h f
和
下限 板件端部 长度 l w 与节点板 仅用两侧 面角焊缝 连接 距离 d 搭接最小 长度
40 mm
lw d d 16t1 t1 12mm时 ；d 190mmt1 12mm时 5t1 及 25mm
l w 为每条侧面焊缝的 长度， d 为两条侧面
焊缝之间的距离
t1 为较薄焊件厚度 t1 为较薄焊件厚度
搭接连接
3.6.2 角焊缝截面尺寸（7） 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。
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
(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。 (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。
3.6.2 角焊缝截面尺寸（5） （6）搭接连接的构造要求
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且 转角处必须连续施焊。
t1 2hf b t2
5t1 ,25
D、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。
3.6.2 角焊缝截面尺寸（6）构造要求汇总
有效截面
有效焊缝高度 计算焊缝长度
h e＝ 0.7 h f (焊缝高度)
he lw＝ 每条连续焊缝的长度－2h f（每端扣h f ）
3.7.4角焊缝的计算截面（2）
角焊缝的有效截面为平分角焊缝夹角的截面，破坏往往从这个截 面发生。
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
有效截面的高度（不考虑焊缝余高）称为角焊缝的有效厚度he ，
角焊缝构造尺寸要求 部位 项目 构 造 要 求 ； h f 1.2t1 （钢管构件除外） 对板件： 备 注
t 6mm时，h f t t 6mm时，h f t (1 ~ 2) mm
上限
t1 为较薄焊件厚度，t
为板边角焊缝的板件 厚度
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
焊脚尺寸
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
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 ~ 20 mm 板厚 t < 10 mm
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
直边缝
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 钢 结 构 的 连 接 设 计
不同宽度
VS w f vw I wtw
zs 12 3 12 1.1 f t w
3.5.7典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
剪力 V
焊缝截 面 a
tw
应力分 布
梁柱连接处 柱牛腿处
V ' Aw
与一般梁中连接计算不同：剪力仅由梁或牛腿腹板承受
（2）力线没有转折（或基本没有转折）
3.5.4 焊缝强度设计值
焊接方法 和焊条型号 牌号
构件钢材 抗压
对接焊缝 焊缝质量为下列等级时， 抗剪 抗拉 一级、二级
角焊缝 抗拉、 抗压 和抗弯
厚度或直径 （mm）185 175 170 160 265 250 225 210 300 285 270 250 320 305 290 275
自动焊、 半自动 焊和 E55 型焊条 的手工焊
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.5.6 计算步骤 1. 确定计算截面上的内力（荷载效应） 2. 确定焊缝质量检验等级－－ 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作 环境以及应力状态等－－对接焊缝一般均有全熔透 要求，等级为二级或一级 3. 确定焊缝强度设计值 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 4. 计算焊缝截面特性 截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等 5. 应力计算 6. 强度校核
3.7.1侧缝的应力状态
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
•主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，
焊缝越长应力不均匀程度越高
•强度相对较低，塑性较好 •破坏常发生在近似45°斜平面上
3.7.2端缝应力状态
破坏模式
C
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
D B A
端焊缝应力 分布
• 角焊缝应力状态远比侧焊缝复杂 • 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
1.22 得： 2 w 当 f ＝ 0 时 f f ff
6.2 角焊缝截面尺寸（3） （3）最小焊脚尺寸hf,min
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
h f ,min 1.5 t2
(计算数值只进不舍！ )
式中: t2---较厚焊件厚度。 当t2≤4mm时, hf,min = t2 另: 对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm; 对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;
3.7.3 端缝与侧缝的比较
θ＝0°端焊缝
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
θ＝90°侧焊缝
荷载－变形曲线
3.7.4 角焊缝的计算截面（1）
hf
d
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
端焊缝
侧焊缝
e
hf hf
h---焊缝厚度、h1—熔深 h2—凸度、d—焊趾、e—焊根
均取焊缝45°喉部为有效截面 计算截面 （假定破坏截面）
当 =90o 时： he ＝0.7 hf ；
其他： he ＝ hf cos( /2)。
3.7.5 角焊缝的计算应力（1）
σ┻
N
y
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
τ∥ = τf
45 45
O
O
τ┻
Nx
hf
试验公式
破坏面
2 2 2 3( // ) 3 ffw
3.7.5 角焊缝的计算应力（2）
3.6.2 角焊缝截面尺寸（4） （4）侧缝的最大计算长度
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
l w 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。 （5）角焊缝的最小计算长度
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！
' Aw h0t w
zs 22 3 22 1.1 ft w
4
N My4 ft w Aw I w
——焊缝有效抗剪面积，
Aw
——整个焊缝截面的面积；
3.6 角焊缝的构造和计算 3.6.1 角焊缝的构造 ： 角焊缝的截面
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
（1）按两焊角边夹角划分
lw — 斜焊缝计算长度，
— 对接焊缝抗剪设计强度强度
3.5.7 典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用
平板梁
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
工字形梁
弯矩 M 剪力 V
应力分布 应力分布
弯矩 M 剪力 V 轴力 N
max
M f t w ( f cw ) Wx
应力分 布
max
f
w v
f fw
≤16
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360 340 325
125 120 115 110 180 170 155 145 205 190 180 170 220 210 195 185 220 220 200 160
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
角焊缝
侧焊缝（与力平行）
端焊缝（与力垂直）
3.6.2 角焊缝截面尺寸（1） （1）角焊缝焊脚尺寸 hf
焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
t2
hf
t t1
hf
t1
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
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
自动焊、 半自动 焊和 E43 型焊条 的手工焊 Q235 钢
>16～40 >40～60 >60～100
自动焊、 半自动 焊和 E50 型焊条 的手工焊 Q345 钢
≤16 >16～35 >35～50 >50～100 ≤16 >16～35 Q390 钢 >35～50 >50～100 ≤16 >16～35 Q420 钢 >35～50 >50～100