角焊缝的构造要求
钢结构连接—角焊缝
N
c b
a
2
τxy c
c
N σx
o
c
N
a
ba τyx
σx
a τxy
N
2N
a
ba
b
σy
τyx
图16端焊缝的应力状态
情景第二三钢章结构连的连接接
（3）破坏截面的提出 直角角焊缝破坏试验结果表明：
侧焊缝破坏沿45°喉截面居多 端焊缝破坏则多不在45°喉截面 而直角角焊缝中： 侧焊缝破坏强度最低 端焊缝破坏强度最高，是侧焊缝的1.35～1.55倍 斜焊缝居中
m（t1＜t2）
搭接图
c)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：正面角焊缝宜为1:1.5，长边与内 力方向一致 ；侧面角焊缝可用凹形直角焊缝为1:1 。
情景第二三钢章结构连的连接接
d) 当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角
加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。
a)
b)
2hf 2hf
2hf
图4.18 绕角焊缝
情景第二三钢章结构连的连接接
hf
4.4.2 直角角焊缝的基本计算公式d b
1）焊缝的破坏面
b
d
焊角尺寸：hf
有效厚度：he ＝0.7hf
c a
c hf a
焊缝厚度：有效厚度+熔深+凸度
假定：直角角焊缝破坏发生于45°截 面上，既有效厚度方向发生。
有效截面：有效厚度×计算长度
(3)角焊缝的工作性能
情景第二三钢章结构连的连接接
N
1）侧面角焊缝：焊缝长 度方向与受力方向平行。 主要承受剪应力，强度低 ，弹性模量低，但塑性较 好。弹性阶段分布并不均 匀，剪应力两端大，中间 小。
第八讲 角焊缝的形式和计算
lw1
N1 N3
N2 lw2
e1
N
e2 b
N1
k1 N
N3 2
x
(3 24)
角焊，且转角处必须连续施焊。
lw
t1
t2
2hf
b
5t1且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。
三、直角角焊缝的基本计算公式
１．应力分析
剪应力τf
A. 侧面焊缝应
力分析
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低， 塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故剪应 力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越 大剪应力分布越不均匀。
注： 1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
4.侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝 不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定 ：
lw 8hf 且不得小于40mm
t hf t1
t1
hf
t1
3.侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，
两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大 。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后 ，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定 的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
l w 60h f
二、角焊缝的构造
１、最小焊脚尺寸hf,min
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:
h f ,min 1.5 t 2
焊接角焊缝.ppt
且 hfmax <=1.2 tmin =1.2×10=12mm (防止产生较大的残 余应力和焊接变形）
hf > hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷却过快产生淬硬 组织）所以hf 取8mm
1、采用侧面角焊缝
a)
N
N
因用双盖板，接头一侧共有4条
焊缝，每条焊缝所需计算长度为： N
①为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力 和残余变形，除钢管结构除外，hf,max应满足以下要求:
hf
t
hf,max≤1.2t1 式中: t1—较薄焊件厚度。
t1 t1＜t
②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-(1～2)mm 当 t≤6mm时，hf,max≤t
N
lw
N
4he
f
w f
700103 4 0.78160
195.3
取lw 200 mm
盖板总长：L＝（200+2×8）×2+10=442mm,取L＝450mm
2、采用三面围焊
N
N
N
N
正面角焊缝所能承担的内
力N’为：
N'
20.7hf lw' f
f
w f
20.782001.22160
N
( f helw )
f
w f
例 设计如图所示一双盖板的对接接头。已知钢板截 面250x14 ,盖板截面为2-200x10,受轴心力N=700kN （静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。
a)
N
N
N
N
钢结构角焊缝
焊缝总长：
N≤ffwhelw
角钢肢背焊缝长：
k1N≤ffwhelw1
角钢肢尖焊缝长：
k2N≤ffwhelw2
(a) ×k1
k1N≤ffwhek1lw
(b)(a) ×k2
k2N≤ffwhe k2 lw
比较式(b)和(a)，得
（a） （b） （c） （a）
(a)
lw1 =k1lw 比较式(c)和(a)，得
焊缝强度验算公式。外力不一定是带斜角旳N，能 够是弯矩、剪力、轴力共同作用。
其中∥、 旳意义为：
（4）角焊缝受弯矩、剪力、轴心力共同作用 角焊缝受M、V、N共同作用（图3－16）。
a)
1
V
形心 o M N
b)
N f
M f
1
f ll
有效截面
f
N f
M f
图3－16 焊缝受M、V、N作用
剪力V与焊缝轴线平行，构成侧焊缝受轴力作用旳
能好、静力和疲劳强度 高、省材料。工艺较复
图3－10
杂、加工费时。
b)
盖板
力线
d)
f) K形焊缝
焊接接头旳型式
双层盖板对接特点：允许下料尺寸有较大偏差， 制造省工。缺陷是费钢费焊条，传力经过盖板应力集 中严重，因而静力和疲劳强度较低。
b)
盖板
力线
搭接连接旳特点和加盖板旳对接连接相同。
c)
d)
T型连接旳基本形式如e图，由双面焊缝构成。
（4）角焊缝截面型式
按两焊脚边旳夹角分
角焊缝
｛直角焊缝（图3－8a、b、c）
角焊缝 斜角焊缝（图3－8d、e、f、g）
a)
b)
c)
d)
角焊缝的计算规则
《结构设计原理》师资培训（2）（二）焊缝的类型目前钢结构中主要采用对接焊缝和角焊缝。
1、对接焊缝：焊缝金属填充在板件接缝中的焊缝（图2）。
图2 对接焊缝坡口形式（a）I形缝；（b）带钝边单边V形缝；（c）Y形缝；（d）带钝边U形缝；（e）带钝边K形缝；（f）X形缝；（g）、（h）、（i）加垫板的I形、带钝边单边V形和V形缝。
2、角焊缝：⑴定义：焊缝金属填充在被连板件形成的直（斜）角区域内的焊缝（图3）。
（a）不开坡口（b）K形坡口（c）U形坡口图3 T形连接角焊缝的坡口形式⑵角焊缝的形式：角焊缝按其截面形状可分为凸形的和凹形的、等边和不等边、直角角焊缝（夹角）和斜角角焊缝（夹角）等（图4）。
一般钢结构中所采用的绝大多数是直角角焊缝。
夹角或的斜角焊缝不宜用作受力焊缝。
图4 角焊缝的截面形式图5 直角角焊缝的种类角焊缝按其与外力的关系分三种（图5）：侧焊缝：焊缝轴线平行于外力；端焊缝：焊缝轴线垂直于外力；斜焊缝：焊缝轴线倾斜于外力。
说明：围焊缝——侧焊缝、斜焊缝和端焊缝组成的混合焊缝。
⑶角焊缝的构造要求角焊缝的主要尺寸是焊脚尺寸和焊缝计算长度。
①《公路钢规》对焊脚尺寸的规定：为保证焊接质量，应采用适当的焊脚尺寸。
若设计焊脚尺寸太小，焊接时焊缝冷却过快，容易产生收缩裂纹，焊件越厚，焊缝冷却速度就越快，焊缝处越易产生裂纹。
若设计的焊脚尺寸过大，施焊时热量输入过大，焊缝收缩时容易产生较大的焊接残余变形和焊接残余应力，且使热影响区扩大，容易产生脆性断裂，较薄的焊件易被烧伤穿透。
当贴着板边施焊时还可能烧伤板件，产生咬过现象。
a）最小焊脚尺寸:，其中为较厚焊件厚度。
b）最大焊脚尺寸：，其中为较薄焊件厚度。
当采用贴边焊时，当焊件边缘厚度时，；当焊件边缘厚度时，。
要求选出的焊脚尺寸满足②《公路钢规》对焊缝长度的规定：焊缝的长短也会影响焊缝质量。
焊缝若过短，则焊缝缺陷对其承载力的影响相对过大，而太长的侧焊缝沿长度方向的应力分布严重不均匀，可能导致焊缝端部提前破坏，所以也要加以限制。
焊接角焊缝解读
（2）斜角角焊缝
（d）斜锐角焊缝 （e）斜钝角焊缝
d)
e)
（f）斜凹面角焊缝
f)
两焊边夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角
角焊缝。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中 。
对于α>135°或α<60°斜角角焊缝，除钢管结 构外,不宜用作受力焊缝。
我们主要讨论直角焊缝
按角焊缝与外力的关系可分为：
（1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 （2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 （3）斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。
贴边焊缝
t
hf t1
（2）最小焊脚尺寸
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 还应满足以下要求:
h f ,min ? 1.5 t
t1
取整mm数，小数点以后只进不舍。
hf
式中: t——较厚焊件厚度 另外：对埋弧自动焊hf,min 可减小1mm ;
t
t1＜t
对T形连接单面角焊缝hf,min 应增加1mm ;
?V
?
?
?⊥
???
? f ??⊥⊥
N F
作用在T型连接焊缝上 的一般力N，可以分解为平 行于焊缝方向的力V和垂直
于的焊缝方向力F。
V产生??? ；
F产生? f，
? ? f ?
F helw
? ? f分解为： ?⊥和?
有效截面上有：
⊥。
?∥
=
? ⊥ 、 ?⊥ 、 ???。
N helw
2、 角焊缝的强度
当t≤4mm 时, hf,min =t
（3）设计焊角尺寸hf 应满足
角焊缝连接
按照作用力和焊缝关系，直角角焊缝分为：
侧焊缝（a图）：外力与焊缝轴线平行， 端焊缝（b图）：外力与焊缝轴线垂直， 斜焊缝（c图）：外力与焊缝轴线斜交。
a)
N b)
c) N
N θ
直角角焊缝的种类
3.4 角焊缝连接
3.4 角焊缝连接
• 角焊缝的形式和构造
1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分)
3）肢背、肢尖焊缝设计长度
lw1 =298+6=204mm，取205mm。
lw2 =70+6=76mm
加6mm是考虑起弧或落弧。
b
N2
lw2
计算
① 确定焊缝强度设计值ffw
查《规范》得
w
ff
=160N/mm2
② 计算焊缝总长lw
1) 拟定焊脚尺寸hf
根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟
定hf =6mm，则有he=0.7hf 。且同一节点上，所有焊 缝的有效厚度宜相同。
2) 计算焊缝总长
由式(3-2a)和（3-3b）（注意双角钢，单面长度
N'
20.7hf lw' f
f
w f
20.7102401.22160 655870N
接头一侧所需侧缝的计算长度为：
lw
N N'
4he
f
w f
1600103 655870 4 0.78160
211mm
盖板总长：L＝（211+10）x2+10=452,取450mm.
应除2）
lw
N 2he f f w
575 103 2 0.7 6 160
第八讲 角焊缝的形式和计算.
角角焊缝,除 钢管结构外, 不宜用作受 力焊缝。
hf
按he=0.7hf
α hf
α hf
hf
(a)
(b)
斜角角焊缝 a）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝
2.直角角焊缝按力和焊缝位置关系分类 （1）侧面角焊缝（侧焊缝）
（2）正面角焊缝
（3）斜角焊缝
斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面角焊 缝之间。
二、角焊缝的构造
B. 破坏形式
A. 正面焊缝应力分析
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差， 但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。
B. 正面角焊缝的破坏形式
２.强度基本公式推导
1）假定
试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部，故通常将45o截面作为计算截面， 其面积为
h l ，作用在该截面上的应力如下图所示假定截面上应力沿焊缝计算长
１、最小焊脚尺寸hf,min 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:
h f ,min 1.5 t 2
式中:
(计算数值只进不舍！ )
t2----较厚焊件厚度
另:对于自动埋弧焊hf,min可在上式基础上减去1mm;
对于T型连接单面角焊缝hf,min可在上式基础上加上1mm 当t2≤4mm时, hf,min=t2
f TAx NAx
w 2 f f f
2
y ry
TAx
x
强度验算公式：
f f
rτ τ θ TAy TA 0 τ x
Vy
y
he
即：
TAy VAy f
2 w TAx ff
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角焊缝的构造要求
（1）最小焊脚尺寸（h fmin）。
角焊缝的焊脚尺寸与焊件的厚度密切相关。
当焊件较厚，而焊脚又过小时，焊缝内部将因冷却过快而
产生淬硬组织，容易使焊缝附近的主体金属产生裂纹，因此限
制角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin。
规范规定：角焊缝的焊脚尺寸h f（mm）不得小于1.5√t，其中
t（mm）为较厚焊件的厚度，当采用低氢型碱性焊条施焊时，t
可采用较薄焊件的厚度。
但对埋弧自动焊，最小焊脚尺寸可较
少1mm；对T形连接的单面焊缝应增加1mm。
当焊件厚度不
大于4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同。
（2）最大焊脚尺寸（h fmax）。
角焊缝的焊脚尺寸也不能过大，否则易使母材形成过烧现象，导致构件产生翘曲、变形和较大的焊接
应力。
规范规定：角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的
1.2倍（钢管结构除外），但厚度为t的板件边缘的角焊缝，其
最大焊脚尺寸应符合下列要求。
1）当t≤6mm，h f≤t。
2）当t＞6mm，h f≤t-（1~2）mm。
角焊缝的两焊脚尺寸一般相等。
当焊件的厚度相差较大，且采用等焊脚尺寸不能相同时满足最大和最小焊脚尺寸时，可采用不等焊脚尺寸，其中与较薄焊件接触的焊脚边满足最大焊脚尺寸要求，与较厚焊件接触的焊脚边满足最小焊脚尺寸要求。