对接焊缝的焊接及计算
钢结构工程焊缝厚度计算方法
钢结构工程焊缝厚度计算方法一、全焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝全焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝，采用双面焊时，反面应清根后焊接，其焊缝计算厚度h e，对于对接焊缝，应为焊接部位较薄的板厚；对于对接与角接组合焊缝（见图3-7），其焊缝计算厚度h e应为坡口根部至焊缝两侧表面（不计余高）的最短距离之和；采用加衬垫单面焊，其焊缝计算厚度he应为坡口根部至焊缝表面（不计余高）的最短距离。
图3-7全焊透的对接与角接组合焊缝计算厚度he二、部分焊透对接焊缝及对接与角接组合焊缝部分焊透对接焊缝及对接与角接组合焊缝，其焊缝计算厚度he（见图3-8）应根据不同的焊接方法、坡口形式及尺寸、焊接位置对坡口深度h进行折减，并应符合表3-11的规定。
图3-8部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度表3-11部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度续表3-11V形坡口α≥60°及U形、J形坡口，焊缝计算厚度he应为坡口深度h。
三、搭接角焊缝及直角角焊缝计算厚度搭接角焊缝及直角角焊缝计算厚度he（见图3-9）应按下列公式计算（塞焊和槽焊焊缝计算厚度he可按角焊缝的计算方法确定）：（1）当间隙b≤1.5时：（2）当间隙1.5＜b≤5时：图3-9直角角焊缝及搭接角焊缝计算厚度四、斜角角焊缝计算厚度斜角角焊缝计算厚度he，应根据两面角Ψ按下列公式计算：（1）Ψ=60°～135°［见图3-10（a）、（b）、（c）］：当间隙b、b1或b2≤1.5时：当间隙1.5＜b、b1或b2≤5时：式中：Ψ——两面角；hf——焊脚尺寸（mm）；b、b1或b2——焊缝坡口根部间隙（mm）。
（2）30°≤Ψ＜60°［图3-10（d）］：将公式（3-3）和公式（3-4）所计算的焊缝计算厚度he减去折减值z，不同焊接条件的折减值z应符合表3-12的规定。
图3-10斜角角焊缝计算厚度Ψ—两面角；b、b1或b2—根部间隙；hf—焊脚尺寸；he—焊缝计算厚度；z—焊缝计算厚度折减值表3-1230°≤Ψ＜60°时的焊缝计算厚度折减值z（3）Ψ＜30°：必须进行焊接工艺评定，确定焊缝计算厚度。
焊缝的结构与计算
T=F (ei+e2)
假定：
A、被连接件绝对刚性，焊缝
为弹性，艮k T作用下被连
接件有绕焊缝形心旋转的趋 势；
B、T作用下焊缝群上任意点的
应力方向垂直于该点与焊缝 形心的连线，且大小与 r 成
正比；
C、在V作用下，焊缝群上的应
力均匀分布。
故：该连接的设计控制点 为A点和/V点
T作用下A点应力:
另：对于埋弧自动焊hf,min可减去1 mm;
对于T型连接单面角焊缝hfmn应加上1 mm;
当 t2《4mm时， hfmin=t2
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：
5. 搭接连接的构造要求
当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时： A. 为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定:
B. 为了避免焊缝横向收缩时 引起板件的供曲太大，规范 规定：
b<16tiCt1 > 12mm )
或190/n/n (片 12mm )
C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的
焊缝的构造与计算
焊接培训教材
张明录
对接焊缝的构造与计算 角焊缝的构造与计算 直角角焊缝连接计算 直角角焊缝的强度计算
对接焊缝的构造与计算
1 .对接焊缝的构造
（1）对接焊缝的坡 式： 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和
施工条件有关。
1）当:t<6mm（手工焊），t<1 0mm（埋弧焊）时可不做坡
钢结构焊接和计算
4.3.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式
2）工字形截面
max
M Ww
ftw
max
VSw I w t
f
w v
2 1
3 12
1.1 ftw
例1：设计500×14钢板的对接焊缝连接。钢 板承受轴向拉力，其中恒荷载和活荷载标准 值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN， 相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为 Q235-B.F （ A3F ） ， 采 用 E43 型 焊 条 手 工 电 弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。
解 思路： 效应S < 抗力R
（ 即 S= N <
lwt
R ftw ）
1．焊缝承受的轴心拉力设计值为：
N 7001.2 4001.4 1400kN
2．三级对接焊缝抗拉强度设计值
ftw 185N / mm 2
3．先考虑用直焊缝验算其强度
N / lwt 1400103 /[(500 10) 14]
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造
①自动焊： hf=hfmin-1(mm)； ②T形连接的单面角焊缝：hf=hfmin+1(mm)； ③当t <4mm时，hfmin= t (mm)；
④当t ≤6mm时，hfmax ≤t (mm)； 当t >6mm
时，hfmax= t-(1~2) (mm)；
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
4.3.1.2 对接焊缝的计算
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
N lwt
f
t
焊材用量计算
焊材用量计算一、焊接长度焊接长度是指焊接过程中焊缝的实际长度。
在进行焊材用量计算时，需要根据焊接长度来确定所需焊材的数量。
具体计算公式如下：所需焊材重量=焊接长度×焊缝宽度×焊材密度其中，焊接长度指焊缝实际的长度，单位为米(m)；焊缝宽度是指焊缝的宽度，单位为米(m)；焊材密度指焊材的密度，单位为克/立方厘米(g/cm³)。
二、焊缝尺寸焊缝的尺寸包括焊缝深度、焊缝宽度和焊缝长度。
在进行焊材用量计算时，需要根据焊缝的尺寸来确定所需焊材的数量。
1.焊缝深度是指焊缝的最大厚度。
通常情况下，焊缝深度要等于焊件的最大厚度。
所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝深度×焊缝长度×焊缝宽度×焊材密度2.焊缝宽度是指焊缝的最大宽度。
所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝宽度×焊缝长度×焊材密度3.焊缝长度是指焊缝的实际长度。
所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝长度×焊缝宽度×焊材密度三、焊缝类型焊缝类型是指焊接时焊缝的形状和结构。
不同类型的焊缝对焊材的使用量有不同的影响。
1.对接焊缝是指在相互接触的焊件之间进行的焊接，需要使用焊条或焊丝。
其所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝长度×焊缝宽度×焊材密度2.角焊缝是指焊缝位于两个相互成角的表面之间的焊缝，需要使用焊条或焊丝。
其所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝长度×焊缝宽度×焊材密度×焊缝高度3.罩焊缝是指焊缝将一个焊件完全或部分包围起来的焊缝，需要使用焊条。
其所需焊材重量的计算公式如下：所需焊材重量=焊缝长度×焊缝宽度×焊材密度四、焊接材料的损耗率在进行焊材用量计算时，还需要考虑焊接材料的损耗率。
焊接过程中，由于种种因素的影响，焊材的实际使用量往往会有一定的损耗。
2015年一级注册建筑师建筑结构辅导：对接焊缝的计算和构造
对接焊缝的计算和构造（1 ）对接焊缝的计算1 ）对接焊缝的有效截面施焊对接焊缝时应在焊缝的两端设置引弧板和引出板（以后一律简称引弧板），如图6 －13 所示，其材质和坡口形式应与焊件相同。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整，严禁用锤将其击落。
此时对接焊缝的有效长度l w 当与焊件的宽度b 相同。
当焊缝为焊透时，焊缝的有效厚度也与焊件厚度相同（焊缝表面的余高即凸起部分，常略去不计）。
因此，对接焊缝的有效截面等于焊件的截面。
当无法使用引弧板施焊时设计规范中规定：每条焊缝的有效长度l w在计算时应减去2t （t 为焊件厚度），以考虑焊缝两端在起弧和熄弧时的影响，此时两者的截面就略有差异。
2 ）对接焊缝的强度设计值规范对对接焊缝的各种强度设计值作了如下规定；对接焊缝的抗压强度设计值介、抗剪强度设计值介和焊缝质量为一、二级时的抗拉和抗弯强度设计值介均取与焊件钢材相同的相应强度设计值，而对焊缝质量为三级的厂则取相应焊件钢材强度设计值了的0 . 85 倍，并取以5N / rnm2为倍数的整数。
关于焊缝质量等级的标准在《钢结构工程施工质量验收规范》中有明确规定，详见该规范。
例如除对设计要求全焊透的焊缝应作外观缺陷检查外，一级焊缝要求对每条焊缝长度的100%进行超声波探伤；二级焊缝则要求对每条焊缝长度的20%且不小于200mm 进行超声波探伤。
对三级焊缝则要求仅作外观检查，不进行超声波检查。
又如外观检查时，对一级、二级焊缝不允许存在如表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等各种缺陷，一级焊缝还不应有咬边，未焊满和根部收缩等缺陷。
而对二级和三级焊缝除裂纹及焊瘤一律不允许存在，其余的缺陷如咬边和未焊透等则规定了其存在的不同程度。
因此设计规范中认为符合一、二级质量等级的焊缝，其缺陷或是不存在或是不严重，因而其f t w可与焊件母材的f 相同；而三级质量等级的焊缝，其f t w应较母材的为低，取f t w= 0.85f。
对接焊缝角焊缝的构造和计算
Q390 钢 Q420 钢
≤16 >16～40 >40～60 >60～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35
>35～50
>50～100
抗压
f
w c
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
焊脚尺寸 hf
下限
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
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
hf 1.5 t2 ；当 t2 4 时， h f t
3.5.7 典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用
弯矩 M
平板梁
工字形梁
剪力 V
3 钢结构的连接设计
弯矩 M 剪力 V 轴力 N
应力分布
应力分布
max
M
Wx
ftw ( fcw )
max
VSw I wtw
f
w v
zs
应力分 布
2 1
3
2 1
1.1 ftw
典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M 剪力 V
破坏模式
3 钢结构的连接设计
3.7.3 端缝与侧缝的比较
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的焊接是一种经济高效、安全性能高的制造工艺，焊接制造工艺最重要的是焊接强度，焊接强度的强制要求被写入相关的工艺规范和设计标准。
焊接强度的测量一般采用拉伸试验，它通过拉伸材料的样本的方式，来测量焊接件的强度。
检测原理是加载作用于焊接件，来破坏拉伸样本，计算其强度。
焊接强度计算可以分为对接焊缝和焊件强度计算，但它们的计算方法是一样的。
一般来讲，焊接强度计算标准可分为两类：一类是计算焊接对接焊缝的强度，另一类是计算焊接件的强度。
焊接对接焊缝的强度一般采用ASTM（American Society for Testing Materials）A370标准来定义，其中提出的焊接计算方法是以拉伸试验获得的最大拉伸强度来计算的，焊接件的强度采用ASTM A370标准计算。
ASTM A370标准为焊接强度计算提供了一种统一的方法，该标准由此拉伸试验和拉伸应力-应变曲线组成。
本标准中提供了一系列拉伸试验，可以检测焊接件的强度，它们分别为：重复拉伸试验，焊接件纯拉伸试验，焊接件双拉伸试验，焊接件转弯试验和多边裂纹试验。
在拉伸试验中，重复拉伸试验用来测试焊接件的可靠和稳定性，纯拉伸试验用来测量焊接件的拉伸强度，双拉伸试验可以测量焊接件的屈服强度，转弯试验可以测试焊接件的可靠性，多边裂纹试验可以测量焊缝的开裂抗拉能力。
最后，为了测量焊接件的强度，拉伸试验需要先将拉伸样品加载到拉伸装置中，然后对拉伸样品施加均匀的拉伸力，其最终拉伸应力-应变曲线提供了拉伸试件的拉伸强度与屈服强度。
根据ASTM A370标准，可以测量出焊接件的最大拉伸强度，这也是焊接强度的主要指标。
总之，计算焊接强度的方法可以分为对接焊缝和焊件强度计算，但它们的计算方法其实是一样的。
对接焊缝主要采用ASTM A370标准进行拉伸试验，而焊件强度则采用同样的标准进行拉伸试验，以获得最大拉伸强度。
因此，对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的。
第20-1-2章对接焊缝连接构造与计算教程
max
M [ t ] Ww
max
VS w [ ] Iwt
M——焊缝承受的弯矩； Ww——焊缝截面模量。 V——焊缝承受的剪力； Iw——焊缝计算截面惯性矩； Sw——焊缝截面计算剪应力处以上部分对中和轴的面积矩。
青海大学 结构设计原理
对于工字形、箱形、T形等构件除应分别验算最大正应力与最 大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：
2、变截面钢板拼接 （a）钢板宽度不同
≤1:2.5（静力荷载）
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷
≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:2.5（静力荷载） ≤4m ≤1:2.5（静力荷载） （b）钢板厚度不同 ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:2.5（静力荷载） ≤1:4（计算疲劳） ≤1:4（计算疲劳）
青海大学 结构设计原理
20.1.5 对接焊缝的构造和计算
一、对接焊缝的构造要求 1、坡口形式 对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为
坡口焊缝。应根据焊件厚度按保证焊缝质量，便于施焊及
减小焊缝截面积的原则选用。 常用的坡口形式有I形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V 形缝（Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝、 双Y形缝。
章节内容 1、焊缝连接 2、普通螺栓连接 3、高强螺栓连接
青海大学 结构设计原理
20 钢结构的连接
章节重点 1、掌握钢结构常用的连接方法、特点及应用范围； 2、了解对接焊缝和角焊缝的工作性能，掌握对接焊缝 的计算方法和各构造尺寸限制的意义； 3、了解焊接应力、焊接变形的形成原因及防治措施； 4、了解普通螺栓连接和高强螺栓的工作性能、破坏形 态，掌握普通螺栓和高强螺栓连接的计算方法；
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§3-2对接焊缝的构造和计算
对接焊缝包括焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接（以下简称对接焊缝），以及部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝。
由于部分焊透的对接焊缝的受力与角焊缝相似，将在下节中介绍。
3.2.1对接焊缝的构造
对接焊缝（butt welds）的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝（groove welds）。
坡口形式与焊件厚度有关。
当焊件厚度很小（手工焊6mm，埋弧焊10mm）时，可用直边缝。
对于一般厚度的焊件可采用具有斜坡口的单边V形或V形焊缝。
斜坡口和根部间隙c共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。
对于较厚的焊件（t>20mm），则采用U形、K形和X形坡口（图 3.2.1）。
对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的要求进行。
在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角（3.2.2），以使截面过渡和缓，减小应力集中。
在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，故焊接时一般应设置引弧板和引出板（图3.2.3），焊后将它割除。
对受静力荷载的结构设置引弧（出）板有困难时，允许不设置引弧（出）板，此时，可令焊缝计算长度等于实际长度减2t（此处t为较薄焊件厚度）。
3.2.2对接焊缝的计算
对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准等因素有关。
如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是高于母材的。
全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。
实验证明，焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强
度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。
当缺陷面积与焊件截面积之比超过5%时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。
由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%，而一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。
由于对接焊缝是焊件截面的组成部分，焊缝中的应力分布情况基本上与焊件原来的情况相同，故计算方法与构件的强度计算一样。
一、轴心受力的对接焊缝
在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力N的对接焊缝（图3.2.4），其强度应按下式计算：
按施工及验收规范的规定，对接焊缝施焊时均应加引弧板，以避免焊缝两端的起落弧缺陷，这样，焊缝计算长度应取为实际长度。
但在某些特殊情况下，如T形接头，当加引弧板较为困难而未加时，则计算每条焊缝长度应减去2t。
因此，在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算，只有受拉的三级焊缝才需要进行计算。
当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。
图3.2.5所示的轴心受拉斜焊缝，可按下列公式计算：
当斜焊缝倾角θ≤56.3°，即tgθ≤1.5时，可认为与母材等强，不用计算。
斜对接焊缝在20世纪50年代用得较多，由于消耗材料较多，施工也不方便，已逐渐摒弃不用，而代之以直对接焊缝。
直缝一般加引弧板施焊，若抗拉强度不满足要求，可采用二级检验标准，或将接头位置挪至内力较小处。
[例题3-1]试验算图3.2.6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=2500kN。
钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板。
二、承受弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
图3.2.7（a）所示对接接头受弯矩和剪力的联合作用，由于焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足下列强度条件。
图3.2.7（b）所示是工字形截面梁的接头，采用对接焊缝，除应分别验算最大正应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和较大剪应力处，例如腹板与翼缘的交接点处，还应按下式验算折算应力：
三、承受轴心力，弯矩和剪力联合作用的对接焊缝
当轴心力与弯矩、剪力联合作用时，轴心力和弯矩在焊缝中引起的正应力应进行叠加，剪应力仍按试（3.2.5）验算，折算应力仍按试（3.2.6）验算。
除考虑焊缝长度是否减少，焊缝强度要否折减外，对接焊缝的计算方法与母材的强度计算完全相同。
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