【正文】 ? ??s i nPIrT ? ??rryPyIrT ? ? T y = ? T ? ??co sPIrT ? ??rrxPxIrT ? 由剪力 V 在焊縫群引起的剪應(yīng)力? V 按均 勻分布， 則在 A 點 ( 或 A ?點 ) 引起的應(yīng)力為 ?V y =? welhV 則 A 點受到垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為 ?f = ?Ty + ?V y 沿焊縫長度方向的應(yīng)力為 ?T x ，則 A 點的合應(yīng)力滿 足的強(qiáng)度條件為 ： 22TxfVyTy????????????? ?≤ wff當(dāng)連接直接承受動態(tài)荷載時，取?f?。 f? ??f3． 3． 5 斜角角焊縫的計算 ? 在確定焊縫有效厚度時 (圖 )， 假定焊縫在其所成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞 。 對于一般厚度 (t=10~20mm)的焊件可采用具有斜坡口的 單邊 V形或 V形 焊縫 。 對接焊縫的計算 1 焊透的對接焊縫的計算 對接焊縫的強(qiáng)度與所用鋼材的牌號 、 焊條型號及焊縫質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān) 。當(dāng)未采用引弧板時，取實際長度減去 2 t ； t — 在對接接頭中連接件的較小厚度，在 T 形接頭中為腹板厚度； wtf—— 對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。 要求 ：部分焊透的對接焊縫必須在設(shè)計圖上注明坡口的形式和尺寸 。 種類有有沿焊縫長度方向的縱向焊接應(yīng)力 ， 垂直于焊縫長度方向的橫向焊接應(yīng)力和沿厚度方向的焊接應(yīng)力 。 焊接應(yīng)力是一種無荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力 ， 因此會在焊件內(nèi)部自相平衡 ， 這就必然在距焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力 [圖 (c)]。 3． 5． 2 焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響 1 對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響 對常溫下具有一定塑性的鋼材 ， 焊接應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度 。 對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng) 力 還 使其 彎 曲剛度減小，從而降 低了壓桿的穩(wěn)定承載力 ，這方面內(nèi)容將在第 5 章論述。 3． 5． 4 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的措施 1 設(shè)計上的措施 (1)焊接位置的安排要合理 只要結(jié)構(gòu)上允許 ， 應(yīng)盡可能使焊縫對稱于構(gòu)件截面的中性軸 ， 以減小焊接變形 ，例如圖 (a)和圖 (c)所示的情況 。 2 工藝上的措施 (2)采用反變形 施焊前給構(gòu)件以一個與焊接變形反方向的預(yù)變形 ， 使之與焊接所引起的變形相抵消 ， 從而達(dá)到減小焊接變形的目的 (3)對于小尺寸焊件 ， 焊前預(yù)熱 ， 或焊后回火加熱至 600℃ 左右 ， 然后緩慢冷卻 ， 可以消除焊接應(yīng)力和焊接變形 。 (5)盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力 [圖 (i)]。 類型如下圖 。 顯然 1?? ＞ 2??。 因此 ， 除有縱向和橫向焊接應(yīng)力外 ， 還存在著沿鋼板厚度方向的焊接應(yīng)力 (圖 )。 冷卻過程中時 ， 被熱塑性壓縮的焊縫要本能性縮短 ， 但兩側(cè)有剛度的鋼材會阻止其收縮 ， 從而在焊縫附近產(chǎn)生 縱向拉應(yīng)力 。 ? 部分焊透對接焊縫的最小有效厚度為 ， t為坡口所在焊件的較大厚度 (單位取 mm)。 2 部分焊透的對接焊縫 說明 ： 當(dāng)受力很小，焊縫主要起聯(lián)系作用；或焊縫受力雖然較大，但采用焊透的對接焊縫將使強(qiáng)度不能充分發(fā)揮時，可采用不焊透的對接焊縫。 當(dāng)缺陷面積與焊件截面積之比超過 5%時 ， 對接焊縫的抗拉強(qiáng)度將明顯下降 。 3． 4 對接焊縫的構(gòu)造與計算 ? 3 設(shè)置引弧板： ? 在焊縫的起滅弧處 ， 常會出現(xiàn)弧坑等缺陷 ， 這些缺陷對承載力影響極大 ， 故焊 接一般應(yīng)設(shè)置引弧板(圖 )， 焊后將割除 。 坡口形式與焊件厚度有關(guān) 。 但考慮到以前對斜角角焊縫很少研究；而且我國采用的計算公式也是根據(jù)直角角焊縫簡化得出的 。 （ 2 ）圍焊承受剪力和扭矩作用時的計算 計算角焊縫在扭矩 T 作用下產(chǎn)生的應(yīng)力時，是基于下列假定： ①被連接件是絕對剛性的，它有繞焊縫形心 O 旋轉(zhuǎn)的趨勢，而角焊縫本身是彈性； ② 角焊縫群上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度 r 成正比。 因此，計算時通常假設(shè)腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受 。 （ 1 ） 單耳板連接： 下 圖所示的雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力 N 作用 。 1 承受軸心力作用時角焊縫連接計算 (2)承受斜向軸心力的角焊縫連接計算 ( 3) 承受軸心力的角鋼角焊縫計算 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫一般采用兩面?zhèn)群福?也可采用三面圍焊，特殊情況也允許采用 L 形圍焊 ( 圖 ) 。埋弧自動焊熔深較大 ( 圖 3 . 2 0 ) ，若在確定焊縫有效厚度時考慮熔深對焊縫強(qiáng)度的影響，可帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。 N y在焊縫有效截面上引起垂直于焊縫一個直角邊的應(yīng)力 ? f ，該應(yīng)力對有效截面既不是正應(yīng)力，也不是剪應(yīng)力，而是??和??的合應(yīng)力。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 3 直角角焊縫強(qiáng)度計算的基本公式 （ key point) ? 直角邊邊長 hf稱為角焊縫的焊腳尺寸。 當(dāng) b/lw＞ 1時 ， 連接的承載力隨著 b/lw比值的增大而明顯下降 。 。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 2 角焊縫的構(gòu)造要求 ? 2 最小焊腳尺寸 ? 角焊縫的焊腳尺寸也不能過小 ， 否則焊縫因輸入量過小 ， 而焊件厚度較大 ， 以致施焊時冷卻速度過快 ， 產(chǎn)生淬硬組織 ， 導(dǎo)致母材開裂 。 一方面由于力線彎折 ，另一方面由于在焊根處正好是兩焊件接觸面的端部 ，相當(dāng)于裂縫的尖端 。 對于夾角＞ 135186。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算（ ） 3． 3． 1 角焊縫的形式和受力狀態(tài) ? 1. 形式 ： ? 角焊縫按其與作用力的關(guān)系可分為 ：焊縫長度方向與作用力垂直的 正面角焊縫 ；焊縫長度方向與作用力平行的 側(cè)面角焊縫 以及 斜焊縫 。 引出線由橫線和帶箭頭的斜線組成 。 因此 ， 焊縫質(zhì)量檢驗極為重要 。 間斷角焊縫的起 、 滅弧處容易引起應(yīng)力集中 ， 重要結(jié)構(gòu)應(yīng)避免采用 ， 只能用于一些次要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中 。 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 2 焊縫連接形式及焊縫形式 3． 2． 2． 1 焊縫連接形式 ? T形連接 ： 省工省料 ， 常用于制作組合截面 。 ? 特點： 氣體保護(hù)焊的焊縫熔化區(qū)沒有熔渣，焊工能夠清楚地看到焊縫成型的過程；由于保護(hù)氣體是噴射的，有助于熔滴的過渡；又由于熱量集中，焊接速度快，焊件熔深大，故所形成的焊縫強(qiáng)度比手工電弧焊高塑性和抗腐蝕性好，適用于全位置的焊接 。 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 1 鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 3． 2． 1． 2 埋弧焊 (自動或半自動 ) ?特點： 1） 焊縫金屬為焊劑所覆蓋 ， 能對較細(xì)的焊絲采用大電流 。 同時 ， 焊條中的焊絲很快熔化 ， 滴落入熔池中 ， 與焊件的熔融金屬相互結(jié)合 ， 冷卻后即形成焊縫 。 因此 ， 連接方式及其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響鋼結(jié)構(gòu)的工作性能 。 ? 方法 ：鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為 焊縫連接 、 鉚釘連接和螺栓連接三種(圖 )。 但生產(chǎn)效率低 ， 勞動強(qiáng)度大 ， 焊接質(zhì)量取決于焊工的精神狀態(tài)與技術(shù)水平 。 3） 高焊速也減小了熱影響區(qū)的范圍 。 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 2 焊縫連接形式及焊縫形式 3． 2． 2． 1 焊縫連接形式 ? 對接連接 主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件的相互連接 。 ? 角部連接： [圖 (f)、 (g)]主要用于制作箱形截面 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 2 焊縫連接形式及焊縫形式 3． 2． 2． 2 焊縫形式 ? 焊縫形式：主要有 對接焊縫 和 角焊縫 （ 連續(xù)角焊縫 和間 斷續(xù)角 ? 焊縫 ） 。 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗 3． 2． 3． 1 焊縫缺陷 ? 焊縫缺陷 ：指焊接過程中產(chǎn)生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部的缺陷 。 焊接方法和焊縫連接形式 3． 2． 3 焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗 3． 2． 3． 2 焊縫質(zhì)量檢驗 ?等級 ： 《 鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范 》 規(guī)定焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為 一級 、 二級和三級 。 必要時 ， 可在水平橫線的末端加一尾部作為其他說明之用 。 ? 在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中 ， 正面角焊縫的截面常采用圖 (b)所示的 坦式 ， 側(cè)面角焊縫的截面則作成 凹面 式 [圖 (c)]。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 1 角焊縫的形式和受力狀態(tài) ? 受力狀態(tài) ? 側(cè)面角焊縫受力狀態(tài) ： 大量試驗結(jié)果表明 ， 側(cè)面角焊縫(圖 )主要承受剪應(yīng)力 。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 2 角焊縫的構(gòu)造要求 1 最大焊腳尺寸 ? 根據(jù)角焊縫的工藝和力學(xué)性能 ， 為了避免焊縫區(qū)的基本金屬“ 過燒 ” ， 減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形 ， 角焊縫的焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的 。 自動焊熔深較大 ， 故所取最小焊腳尺寸可減小 1mm； 對 T形連接的單面角焊縫 ， 應(yīng)增加1mm； 當(dāng)焊件厚度小于或等于 4mm時 ， 則取與焊件厚度相同 。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 2 角焊縫