第3章连接20121007

w f e w f w f e w f f
2 2 2 2 ( fx fy fx fy ) fz ff w 3
f / f f2
2
ffw
注意环节：
1、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去2hf； 2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力； w he l3、 f f强度设计增大系数： ) w f 4、正应力和剪应力的正确理解；
板件边缘的焊缝，当 t ≤6mm时， hf ≤t ；当 t>6mm时，hf ＝t －(1～2)mm。
2、焊缝长度 lw 太短：使焊缝起弧点和落弧 点太近，焊缝端部易坍塌； 不宜小于8hf或40 mm 太长：侧面角焊缝沿长度方向应力分布不均，两
端大中间小，过长则可能使两端先破坏；
不宜大于60hf 3、其他构造要求：P42-43
N1 f1 ffw he lw1
f2
N2 ffw he lw2
焊缝内力分配系数
2、三面围焊时：先计算正面角焊缝受力N3，剩余 的N-N3由侧面角焊缝承担。 1）正面角焊缝承担的力 N3 =0.7hf∑lw3βf ffw
2）侧面角焊缝承担的力
肢背 N1 =e2 N /（e1+e2）－N3 /2=K1 N－N3 /2 肢尖 N2 =e1 N /（e1+e2）－N3 /2=K2N－N3 /2 3）肢背、肢尖焊缝强度验算
第三章
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节
连 接
钢结构的连接方法
焊缝及其连接形式 角焊缝的构造和计算 对接焊缝的构造和计算 焊接应力和焊接变形
第六节
第七节 第八节
螺栓连接的构造
普通螺栓的计算 高强度螺栓连接的计算
第一节 钢结构的连接方法

连接要求
力学方面：安全可靠，具有足够强度、刚度和延性； 施工方面：构造简单，制造方便
1）正面角焊缝承担的力
N3 = 0.7hf∑lw3β
2）肢背受力：
f
ffw
＝0.7x8x140x2x1.22x160＝306kN
N1 =K1 N－N3 /2 ＝0.7x1170-306/2=666kN
≤0.7x8x2x(400-8)x160=702kN
3) 肢尖受力：
N2 =K2N－N3 /2＝0.3x1170-306/2=198kN
g）加垫板的I形缝 h）加垫板的带钝边单边V形缝 i）加垫板的V形缝
2）引弧板的设置：
消除焊口引起的应力集中现象； 3）厚度或者宽度不同时：一定坡度使截面平缓过 渡；
二、角焊缝
（一） 特点：
无需坡口，构造较对接焊缝简单
（二）按受力与焊缝方向分：
1）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直
2）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行
N1 f1 f fw he lw1 N2 f fw he lw2
f2
算例2 如图所示某桁架腹杆采用角钢2L140X10，用角焊 缝三面围焊与节点板连接，钢材采用Q235，手工焊， 焊条E43，承受静态轴心力N＝1170KN，已知焊角尺寸 hf＝8mm，肢背焊缝长度Lw1＝400mm，肢尖焊缝长度 Lw2＝250mm，验算焊缝连接是否安全：
四、焊缝符号

作用：表明焊缝形式、尺寸和辅助要求 表示方法：指引线、基本符号，必要时加上辅 助符号、补充符号和焊缝尺寸； 指引线：基准线（一实一虚）和箭头线； 基本符号：表示焊缝的形状
常用焊缝基本符号
第三节 焊缝类别及其构造要求
对接焊缝 焊缝类别 角焊缝
一、对接焊缝：
（一）特点：传力直接、焊缝受力明确，不产生应 力集中； （二）分类： 1）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 2）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交
（2）仅有正面角焊缝；
N f he lw 500 103 153 1.22 f f w 195 N/mm 2 0.7 6 2 400 2 6
3、三面围焊
先计算正面角焊缝受力N1，剩余的N-N1由侧面角焊
缝承担。（一般采用连续焊接，即hf相等）
承载力验算：
N f f fw he lw
算例1
如图所示两块板厚t＝14mm的板采用上下两块盖 板（板厚t＝8mm）连接，钢材采用Q235，手工焊， 焊条E43，承受静态轴心力N＝500KN，已知端缝长 度为Lw1＝400mm，侧缝长度为Lw2＝300mm，根据下 列情况设计焊缝： （1）仅有侧面角焊缝； （2）仅有正面角焊缝； 解：根据构造要求焊角尺寸 1.5 14 5.6 ≤ hf ≤1.2x8 ≤t-(1～2) 取hf=6mm
3、气体保护焊：
原理同埋弧焊，只是改用利用CO2作为保护介 质；
速度快，焊件熔深大、焊接质量好； 周围风速不能太大。 4、电阻焊： 原理：利用电流通过焊件接触点表面的电阻产 生的热量来熔化金属，再通过压力使其熔合。 焊接厚度<12mm
表2 各种焊接方法的特点
焊接方法 焊 条 短焊条 手工焊 (350－ 400mm) 连续焊 丝 连续焊 丝 无 连续焊 丝 焊 剂 附于焊 条之药 皮 全手动 操作方式 适应范围 工位复 杂，形状 复杂之焊 缝 全自动 人工操作 前进 通电、加 压、机械 手工、自 动 长而简单 的焊缝 简单焊缝 质量均匀、 塑性韧 性好，效率高 质量均匀、塑性、 韧性好，效率高 用作构造焊缝 质量均匀、塑性、 韧性好，效率高 比自动焊略差 质量状况
角焊缝强度计算步骤
1、根据构造要求初定焊接尺寸hf； 2、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝； 3、分别求解平行于焊缝长度方向的应力 f N /(he lw ) 和垂直 f ，然后代入公式计算。 N /(he lw ) f ffw 于焊缝长度方向的应力
（二）受轴心力作用的拼接板连接
电 弧 焊
自动焊
焊剂
半自动焊
焊剂
电 阻 焊
无 CO2 等 气体
薄板点焊
气体焊
简单焊缝
二、焊缝连接形式

连接形式：按照被连接焊件的相互位置： 平接（对接）
搭接
T形连接
角部连接
三、焊接位置

根据所持焊条与焊缝的相对位置：
a）俯焊（平焊）、b)立焊、c)横焊、d）仰焊；
其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量 也最好；仰焊最难操作、质量不易保证；
分类：电弧焊、气焊和电阻焊等
原理：利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材 局部熔化，并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液， 冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。 焊缝与空气的隔离：焊接过程中如果焊缝直接与 空气接触，那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝 而使焊缝变脆。
1、手工电弧焊： 原理： 特点：适用于各种焊接位置
（三）构造要求
1）坡口形式：根据板厚和施工条件选择
板厚 （1）t<=10mm：I形; （2）t=10～20mm：单边V、V形； （3）t>20mm：U、K、X形；
（a）I形缝；
（b）带钝边单边V形缝； （c）V形缝
（d）U形；
（e）K形缝；
（f）X形缝
施工条件：
为保证施工质量，当一侧施焊完毕后，常需翻 过来在反面清除根部后进行一次补焊，如无条件， 则应在正面施焊时在焊缝的根部加设临时垫板；
图 7-2 手工电弧焊
药皮：
1— 电 源 ； 2— 导 线 ； 3— 夹 具 ； 4— 焊 条 ； 5— 药 皮 ； 6— 焊 件
焊条型号与焊件母材钢号的匹配：
Q235（E43型焊条）
Q345（E50型焊条）
Q390和Q420（E55型焊条）；
不同强度钢材焊接，采用与较低强度钢材匹配的 焊条；
1）正面角焊缝承担内力N1 ：
N1 f f f w he lw1
2）剩余的N-N1由侧面角 焊缝承担：
N N1 f ffw he lw2
（三）受轴心力作用的角钢连接 1、当用侧面角焊缝连接时:两面侧焊 肢背 N1=e2 N /（e1+e2）=K1 N
肢尖 N2=e1 N /（e1+e2）=K2 N 肢背、肢尖焊缝强度验算
第四节
焊缝强度计算
角焊缝强度计算
对接焊缝强度计算
一、角焊缝强度计算
（一）角焊缝强度计算公式
角焊缝承受三个方向力：Nfx fx Ae , Vfy fy Ae , Vfz fz Ae
fx / 2 fy / 2
fy / 2 fx / 2, // fz 2 3( 2 2 ) 3 f w // f
2 fx / 2, // fz
（一）角焊缝强度计算公式

fx / 2 fy / 2

2
3 fy / 2 fx / 2


2
w 2 fz 3 f f
角焊缝基本公式
仅有平行于焊缝长度方向的轴心力 N /(h l ) f 仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力 N /(h l ) f 同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力
2、自动（半自动）埋弧焊：
特点：效率高，熔化深度大、质量好，塑性 韧性好，焊接变形小，热影响区范围小；适用于 长而直的焊缝 焊剂层：
图 7弧焊
1— 电 源 ； 2— 导 线 ； 3— 夹 具 ； 4— 焊 条 ； 5— 药 皮 ； 6— 焊 件
1— 焊 丝 转 盘 ； 2— 转 动 焊 丝 的 电 动 机 ； 3— 焊 剂 漏 斗 ； 4— 电 源 ； 5—熔 化 的 焊 剂 ； 6— 焊 缝 金 属 ； 7— 焊 件 ； 8— 移 动 方 向

连接方法：焊接、铆接和螺栓连接