第三章 钢结构的链接对接焊缝

焊缝形式
对接焊缝
角焊缝
对接焊缝
角焊缝
（1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
按施焊时焊工所持焊条与焊件间的相对位置 关系，焊缝分为：
焊缝施焊位置 平焊 横焊 立焊 仰焊
平焊
横焊
立焊
仰焊
焊缝位置
连接形式 平接 搭接
T形连接
角接
3.2.3 焊缝缺陷及焊缝质量检验
1、焊缝缺陷：焊接过程中产生于焊缝金属或附近热 影响区钢材表面或内部的缺陷
3.焊缝质量等级及选用
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊 缝质量等级的选用有如下规定：
(1) 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向
的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 (2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材 等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
）
5、.承受拉力的对接焊缝，在符合二级质量检验标准的 情况下，其设计强度ft与母材设计强度f的关系为___________。 6.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时， 焊条应采用( ) A.E55型 B.E50型 C.E43型 D.H10MnSi
外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；
内部无损检验：检验内部缺陷。
无损检测：
一级焊缝全数检验
二级焊缝抽检20％以上
超声波检测设备
《钢结构工程施工及验收规范》规定：
焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级
和三级。 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数 量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合 三级质量标准。
Q235—E43××焊条； Q345—E50××焊条； Q390（Q420）—E55××焊条。 E——焊条；型号由四部分组成 E×× ××
前两位数 — 焊缝金属最小抗拉强度(430N/mm2)；
后两位数 — 焊接位置、电流及药皮类型。 不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相适
应的焊条。
2. 自动（半自动）埋弧焊
对接焊缝矩形截面
Ww---焊缝截面模量 Sw---焊缝截面面积矩
f vw---焊缝抗剪强度设计值
Iw---焊缝截面惯性矩
b)工字形截面 最大正应力: max 最大剪应力: max
M 6M 2 ftw Ww lw t
VSw 3 V f vw I w t 2 lw t
ft w 或 fcw — 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度
3.3.3 对接焊缝的计算
（2）－－焊缝轴心受力－－斜缝 斜缝
斜 焊 缝
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。
2．在焊接施工过程中，下列哪种焊缝最难施焊，而且焊缝质 量最难以控制？（ ） A．平焊 B．横焊 C．仰焊 D．立焊
3．在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是（ A．消除起落弧在焊口处的缺陷 B．对被连接构件起到补强作用 C．减小焊接残余变形 D．防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量 ）
4.在承受动荷的下列连接构造中，不合理的是（
焊缝连接
焊接连接的特点
优点： 不削弱截面，方便施工，连接刚度 大,密闭性好； 缺点： 材质易脆，存在残余应力，对裂纹 敏感
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螺栓连接
铆钉连接
铆钉连接 1）工艺 孔比钉直径大1mm,加热900～1000℃, 铆 钉枪. 2）特点 连接刚度大,传力可靠,但是,对施工技术要 求很高，劳动强度大，施工速度慢，将 逐 步被高强螺栓所取代。
裂纹
气孔
夹渣
咬肉（边）
2 焊缝的质量检验
三级
检
验
二级
肉眼外观检查 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
标
准
一级
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
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3.2 焊接连接
优点： 不削弱截面，方便施工，连接刚度大,密
闭性好
缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感 适用范围： 最广泛的连接方式。除不能用于
少数直接承受动力荷载（如重级工作制吊车梁、 柱）
3.2.1 钢结构常用焊接方法
手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊、气体保护焊、电阻焊
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作
制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆
与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，
不应低于二级。
（４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力 荷载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工 作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
3.2.4 焊缝代号、螺栓及其孔眼图例
电弧在焊剂层下燃烧的一种方法。
优点：质量好，效率高； 缺点：需要专用设备。
焊丝转盘 送丝器 焊济料斗
电极 焊缝
wk.baidu.com
移动方向 焊剂 焊件
2. 自动（半自动）埋弧焊
电弧在焊剂层下燃烧的一种方法。
送丝器
、、 、、 、、
焊剂漏斗
焊丝转盘
、 、 、
、
、
熔渣
、 、 、 、、 、、 、 、、 、
焊剂
焊件
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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
3.3.2其他构造
不同宽度
可不设斜坡
引弧板
不同厚度
3.3.3 对接焊缝的计算
（1）－－焊缝轴心受力－－直缝 直缝
直 焊 缝 引弧板
焊缝应力验算
N 式中： — 轴心拉力或压力
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）
连接设计原则：
安全可靠 传力明确 构造简单 制造方便 节约钢材
3.1 钢结构的连接方法
3.1.1 钢结构连接种类 焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接
对接焊缝 1、焊接 2、铆接
角焊缝
(a)
(b)
(c)
钢结构的连接方法 (a) 、(b)焊缝连接；(c)铆钉连接
普通螺栓： 3、螺栓连接 高强螺栓
图3.2 螺栓连接
lw — 斜焊缝计算长度，
— 对接焊缝抗剪设计强度强度
1.计算如图所示两块钢板的对接连接焊缝能否满足强度要求； 如不满足要求，可采用哪些改进措施？已知截面尺寸B=250mm， t=8mm，轴心拉力设计值N=370kN，钢材为Q235B级钢，E43型焊条 采用手工焊，焊接时不采用引弧板，焊缝质量为三级。
1.手工电弧焊
打火引弧---电弧周围的金属液化(溶池)—焊条熔化— 滴入溶池—与焊件的熔融金属结和冷却即形成焊缝。 优点：方便，特别在高空和野外作业； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大， 效率低。
焊条 焊机 保护气体
焊钳
焊件
电弧
熔池
导线
手工电弧焊
焊条：焊条应与焊件钢材相适应（等强度要求）。
埋弧自动焊
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优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低， 焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限等。
焊丝： H08A H08MnA H08MnA H10MnSi H10MnSi H08Mn2Si
焊剂：431型
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Q235（A3） Q345 Q390、Q420
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3.气体保护焊
利用二氧化碳气体或其他惰性气体作 为保护介质。
优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工地点受限制。
4.电阻焊
利用电流通过焊件接触点表面电 阻所产生的热来熔化金属，再通过加 压使其焊合。 适用于冷弯薄壁型钢之间的焊接。
3.2.2 焊缝分类及焊缝连接形式
焊缝按截面形式不同可分为两种类型：对接焊缝和角焊缝
《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形坡口听对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，如用“ ”表 示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头指 向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符 号和焊缝尺寸等。
在腹板与翼缘交接处，验算折算应力
12 312 1.1 ft w
h0 1 max h VS w1 1
I wt
t1 b
图3.46 工字形截面
h0 t1 , h 为腹板高度 Sw1---翼缘对中和轴的面积矩, Sw1 bt1 0 2 2
1、有两个材料均为Q235D的钢构件需焊接，采用手工电弧焊， 应选用的焊条型号为（ ） A.E43 B.E50 C.E55 D.T50
表3.1 焊缝符号
表3.1 焊缝符号
续表
当焊缝分布比较复杂或用上述标注方法不能表达清楚 时,在标注焊缝符号的同时,可在图形上加栅线表示。
图3.10 用栅线表示焊缝
(a)正面焊缝；(b)背面焊缝；(c)安装焊缝
3.3 对接焊缝的构造与计算
3.3.1坡口形式
板厚 t < 10 mm 板厚 t = 10 ~ 20 mm
(3)承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
对接焊缝受弯矩和剪力联合作用
(a) 钢板对接接头；(b)工字形截面梁的对接接头
a)矩形截面 截面正应力
max
M 6M w 2 ft Ww lw t
VS w 3 V w fv I w t 2 lw t
t
M
V
lw
截面剪应力
max