钢结构 对接焊缝
钢结构的焊缝连接
钢结构的焊缝连接在现代建筑和工业领域中，钢结构因其高强度、轻量化和施工便捷等优点而被广泛应用。
而钢结构的连接方式中，焊缝连接无疑是一种极为重要的手段。
焊缝连接，简单来说，就是通过焊接的方法将钢结构的各个部件牢固地连接在一起，形成一个稳定的整体。
这种连接方式能够实现高效的传力，确保结构的安全性和可靠性。
要理解焊缝连接，首先得了解焊缝的类型。
常见的焊缝有对接焊缝、角焊缝和塞焊缝等。
对接焊缝主要用于两个构件在同一平面上的拼接，能够承受较大的拉应力和压应力。
角焊缝则多用于两个构件相互垂直或成一定角度的连接，比如钢梁与钢柱的连接。
塞焊缝相对较少使用，通常在一些特殊的结构部位发挥作用。
在进行焊缝连接时，焊接工艺的选择至关重要。
不同的焊接工艺，如手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等，各有其特点和适用范围。
手工电弧焊操作灵活，适用于各种位置的焊接，但效率相对较低。
气体保护焊由于有保护气体的存在，焊接质量较高，而且焊接速度较快。
埋弧焊则在大型钢结构的长焊缝焊接中表现出色，效率极高。
焊缝的质量直接关系到钢结构的整体性能和安全性。
焊缝中可能出现的缺陷包括气孔、夹渣、未焊透、裂纹等。
气孔是由于焊接过程中气体未能及时逸出而形成的小空洞；夹渣则是焊接熔渣残留在焊缝中；未焊透意味着焊缝根部没有完全熔合；而裂纹则是最为严重的缺陷之一，它会极大地削弱焊缝的强度和韧性。
为了确保焊缝质量，焊接前需要对焊件进行严格的清理，去除油污、铁锈等杂质。
焊接过程中，要控制好焊接参数，如电流、电压、焊接速度等。
焊接完成后，还需要进行无损检测，如超声波检测、射线检测等，及时发现并处理焊缝中的缺陷。
除了焊接工艺和质量控制，焊缝的设计也是不容忽视的环节。
焊缝的尺寸，包括焊缝的长度、宽度和厚度，需要根据所承受的荷载和结构的要求进行合理的计算和确定。
如果焊缝尺寸过小，可能无法承受设计荷载，导致结构失效；而焊缝尺寸过大，则会增加焊接成本，同时也可能导致焊接残余应力过大，影响结构的性能。
A钢结构的连接(焊缝)
沿焊缝长度方向的力Nx ， 在有效截面上引起平行于焊 缝长度方向的剪应力 f 。
直角角焊缝的计算
则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：
f —— 正面角焊缝的强度设计值增大
系数 。静载时 f ＝1 .22 ，对直接承受
当焊件厚度 hf=tx
tm≤4mm时，则取
2 . 式最中大tm焊ax 脚为较尺厚寸焊件h的f m厚ax度（mm)
tmin为较薄焊件的厚度。
板件厚度为t1 的板件边缘焊缝尚应满足：
(1)
当t1≤6mm时，h r ≤ t
(2)
当t 1>6mm时，hf≤t1-(1～2)mm。
为什么焊脚尺寸不能过小？
焊脚尺寸过小 ，在施焊过程中高温的焊缝热量很快被焊件吸收， 焊缝冷却过快 ， 焊缝金属易产生硬组织 ，焊缝易变脆。
强度计算（焊透的对接焊缝）
1 、承担轴心力
2 、承担弯矩和剪力
在正应力和剪应力同时作用点处： 1. 1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适当提高系数 。
采用斜焊缝时（三级焊缝）
当
时 ， 即 6≤67.2 时
斜焊缝与钢板等强 。
规范规定 ， 当斜焊缝与作用力N间的夹角 符合tg 56 . 3º)时 ， 可不验算其强度 。 工程中通常取 =45º 。
V
eF
1
2
MM
h1 h h2 x
x
2’
σf1 σf2
τf
h1
对于2点：
强度验算公式：
h 2— 腹板焊缝的实际长度； l w2—腹腹板板焊焊缝缝的的计计算算长长度度 ; he2—腹板焊缝截面有效高度。
钢结构角焊缝连接
3、采用预热和后热措施。
（1）、焊缝计算长度 lw l 2 hf mm(无引弧板）
（2）、最小焊缝计算长度 lw 8hf , lw 40mm
（3）、最大焊缝计算长度
lw 60hf
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3、搭接连接的构造要求
（1）、搭接宽度 b / lw 1 b 16t(t 12mm)或190mm(t 12mm)
度。
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D、L形围焊
N2 0
N3 2 2 N
N1 N N3
角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可计算其焊脚尺寸：
hf 3
N3
2 0.7lw3 f
f
w f
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f
1
1
sin 2
3
结论：侧焊缝和端焊缝是斜焊缝的两个特例，公式可以统一。
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（3）承受轴心力的角钢角焊缝计算 A、三面围焊连接（b） 正面角焊缝分担的轴心力N3
N3
2 0.7hf3b f
f
w f
由平衡条件：
N1 b
N3
b 2
N b e
N1
N b e
b
N3 2
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2、承受弯矩、轴心力或剪力联合作用的角焊缝连接计算
① 轴力Nx产生的垂直 于焊缝长度方向的应力
N
Nx Ae
Nx 2helw
② 弯矩M产生的垂直于
焊缝长度方向的应力
M
M We
6M 2helw2
建筑钢结构工程技术 2.3 对接焊缝的构造和计算
对接焊缝的构造和计算用对接焊缝连接的板件常需把焊接的边缘加工成各种形式的坡口，因此对接焊缝又称为坡口焊缝。
对接焊缝按是否焊透可分为焊透的和部分焊透的两种。
焊透的对接焊缝强度高，受力性能好，故一般均采用焊透的对接焊缝。
只有当板件较厚而内力较小或甚至不受力时，才可采用部分焊透的对接焊缝，以省工省料和减小焊接变形。
但由于它们未焊透，应力集中和残余应力严重，对于直接承受动力荷载的构件不宜采用。
以下仅对焊透的对接焊缝的构造和计算加以详细论述。
一、对接焊缝的构造对接焊缝坡口的形式与尺寸应根据焊件厚度和施焊条件来确定，以保证焊缝质量、便于施焊和减小焊缝截面为原则。
一般由制造厂结合工艺条件并根据国家标准来确定。
（一）对接焊缝坡口的基本形式对接焊缝的坡口形式有I形（即不开坡口或垂直坡口）、单边V形、V形、J形、U形、K形和X形等（图2-11）。
各种坡口中，沿板件厚度方向通常有高度为p间隙为b的一段不开坡口，称为钝边，焊接从钝边处（根部）开始。
当采用手工焊时，若焊件厚度很小（t≤10mm），可采用不切坡口的I形缝（图2-11a）。
对于一般厚度（t=10~20mm）的焊件，可采用有斜坡口的带钝边单边V形缝或V形缝（图2-11b、c），以便斜坡口和焊缝跟部共同形成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透。
焊件更厚（t >20mm）时，应采用带钝边U形缝或X形缝（图2-11e、g）。
其中V 形和U形坡口焊缝需正面焊好后再从背面清根补焊（封底焊缝），X形坡口焊缝需从两面施焊。
用U形或X形坡口与用V形坡口相比可减少焊缝体积。
U形坡口加工困难，X形坡口加工较简单，焊缝体积也较小，常用于有翻转条件的焊件，以便从两面施焊。
在T形或角接头中以及对接接头一边板件不便开坡口时，可采用单边V形、J形或K 形坡口（图2-11b、d、g）。
若受装配条件限制间隙过大时，仍可采用上述坡口，但在坡口下面需预设垫板，如图3-11（h）阻止熔化金属流淌和使根部焊透。
钢结构对接焊缝的构造与计算
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注意： 焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的强度不低于 母材强度，可不再进行验算。
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例 试验算图3.36所示钢板的对接焊缝的强度。图中a=540mm， t=22mm，轴心力的设计值为N=2150kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为
2、不同厚度,不同宽度拼接
3、引弧板 －起弧、落弧易引起弧坑、未 熔透等缺陷。焊接时常将焊缝 两端施焊至引弧板，然后再将 多余的部分割除。不采用引弧 板时，焊缝计算长度等于实际 长度减 去2t（t为较薄焊件厚度）。
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二、对接焊缝的计算
1、焊透的对接焊缝的计算 注意：
对接焊缝一般只在焊缝质量等级为三级且受拉力作用时，才须 进行抗拉强度计算。 对焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度设计值虽与母 材相等，但当焊缝在无引弧板情况下施焊时，由于两端起、落弧 的弧坑缺陷，《规范》规定每条焊缝的计算长度比实际长度减去 2t ,因此焊缝强度会略低于母材。这种情况也需进行强度计算。
1.1－考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适当
提高的系数。
（3）、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 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。
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焊接连接的计算步骤总结：
1、画出焊缝计算截面 2、计算焊缝或焊缝群的形心 3、将焊缝所受外力等效简化到形心处,求得作用在焊缝截面形心处
（1）轴心受力的对接焊缝 轴心力－外力通过焊缝或焊缝群的形心。
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N lw t
ftw or
f
w c
第三章钢结构链接对接焊缝
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
第三章钢结构链接对接焊缝
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。
第三章钢结构链接对接焊缝
（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。
H08Mn2Si
焊剂：431型
Q235（A3） Q345
Q390、Q420
2021/2/14
第三章钢结构链接对接焊缝
18
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。
第三章钢结构链接对接焊缝
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
焊缝形式
对接焊缝
角焊缝
第对三接 章焊 钢缝 结构链接对接焊缝角焊缝
（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
第三章钢结构链接对接焊缝
钢结构识图焊缝
03
指引线
表示焊缝的位置和方 向，通常由箭头线和 基准线组成。
04
尺寸符号
表示焊缝的尺寸和规 格，如焊接长度、焊 接宽度等。
02
钢结构焊缝的识别
Chapter
焊缝在图纸上的表示
焊缝符号
焊缝符号通常由基本符号、辅助 符号、补充符号以及指引线组成 ，用于表示焊缝的形状、尺寸和 焊接方法等信息。
焊接方法
总结词
焊接变形与控制
详细描述
在钢结构焊接过程中，由于热量的不均匀分布和材料的热胀冷缩，容易产生焊接变形。 焊接变形不仅影响结构的外观和尺寸精度，还可能影响结构的承载能力和稳定性。因此 ，在实际工程中，需要采取有效的控制措施来减小或消除焊接变形，例如采用合适的焊
接顺序、预热和后热处理等工艺措施。
实际工程中的焊缝检验与验收
实际工程中的焊缝识别与处理
总结词
焊缝质量要求
详细描述
为了确保钢结构工程的施工质量，对于焊缝的处理有严格的质量要求。焊缝应饱满、连续、平滑，无 夹渣、气孔等缺陷。在焊接过程中，应采用合适的焊接工艺和材料，控制好焊接参数，以获得优质的 焊缝。同时，焊工的技能和经验也是影响焊缝质量的重要因素。
实际工程中的焊接工艺应用
钢结构识图焊缝
汇报人： 202X-01-03
目录
• 钢结构焊缝基础知识 • 钢结构焊缝的识别 • 钢结构焊缝的焊接工艺 • 钢结构焊缝的检验与验收 • 钢结构焊缝的常见问题及处理方er
焊缝的种类
两个相互垂直的金属表面之间进 行焊接形成的焊缝，通常用于连 接不同厚度的金属板。
总结词
焊缝检验方法
详细描述
为了确保钢结构工程中焊缝的质量和安全性，需要进行 严格的检验与验收。常见的焊缝检验方法包括外观检查 、无损检测和破坏性试验等。外观检查是最基本的检验 方法，通过目视或借助放大镜对焊缝进行观察，检查其 外观是否符合质量要求；无损检测包括超声波检测、射 线检测等，可以检测出焊缝内部是否存在缺陷；破坏性 试验则是通过取样分析来评估焊缝的力学性能和耐久性 。
钢结构的焊接介绍
原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。
焊接连接的特性
焊机
导线
熔池
焊条
焊钳
保护气体
焊件
电弧
*
Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)
Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048)
σ1
τ1
τmax
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：
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
*
求解思路：
（1）受力特征
(3Hale Waihona Puke 有效截面及截面特性（4）应力
（2）计算内容
（5）强度
习题：3-2
*
he
hf
hf
普通式
he
hf
1.5hf
平坡式
1、角焊缝的形式:
hf,max≤1.2t1（钢管结构除外） 式中: t1---较薄焊件厚度。
t
t1
hf
对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求： 当 t≤6mm时，hf,max≤t； 当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；
hf
t1
t
为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
*
未焊透 （1）未焊透的定义 答：指焊件底部未完全融化结合 （2）未焊透对焊缝的影响 答：未焊透不但将级焊缝的断面尺寸而且在未融合处应力集中 （3）未焊透产生的原因 答：母材坡口不合格、焊接电流电弧电压过小、焊接速度过快、操作手法不正确等 （4）解决办法 答：合理加工母材坡口、正确选用焊接电流电弧电压，焊接速度及操作手法等
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（2）折算应力验算：腹板与上翼缘交界点
VS 244 103 3776000 w 2 1 16 fv 180 N / mm I xt 5756850000 10
折算应力：
r 2 3 12 2622 3 162 263.5 N / mm2
1.1 ft w 1.1 265 291.5 N / mm2
算例5
如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼接焊缝， 钢材采用Q345，手工焊，焊条E50，拼接处弯矩M＝ 2600kNm，剪力V＝244kN，设置引弧板，质量等级三级， 试验算强度。
-320x20
-1160x10
-320x20 验算内容： （1）最大应力验算 （2）折算应力验算
（1）焊缝所处截面的惯性矩：
I x 320 1200 310 1160 /12 575685 10 mm
3 3 4
4
上翼缘对x轴的面积矩：
S1 320 20 1160/ 2 10 3776000mm3
上半截面对x轴的面积矩：
S 3776000 1160 / 2 10 1160 / 4 5458000mm3
＝N／（lwt）≤fwt或fwc
（2）受弯、受剪的对接焊缝计算
最大应力值验算
max ＝M／Ww ≤ fwt
max＝VS／（Iwt ）≤ fwV
焊缝为矩形截面
折算应力验算
Hale Waihona Puke 焊缝为工字形截面2 2 zs B 3 B 1.1 f t w
考虑到最大折算应力只发生在局部个别点，所以将强度 设计值适当提高10％。
二、对接焊缝的计算
（一）对接焊缝强度
（1）钢材牌号＋焊条型号
（2）焊缝质量： I、II、 III级
压剪：焊缝和焊件等强；不需计算焊缝强度
拉： I、II级焊缝和焊件等强，不需计算焊缝强度； III级：0.85f（母材强度），计算焊缝强度。
焊透对接焊缝 部分焊透对接焊缝
（二）焊透对接焊缝：厚度与焊件相同，焊件截面（如果 厚度不一则取薄板截面） （1）轴心受力的对接焊缝
（2）焊缝最大应力验算：
max
My1 2600 106 1160 / 2 262 ft w 265 N / mm2 Ix 5756850000
max
VS 244 103 5458000 23.1 fvw 180 N / mm2 I xt 5756850000 10