【文章內(nèi)容簡介】 3f 2 1 .2 2β ＝ ＝鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 lw—— 角焊縫的計(jì)算長度?？紤]起、落弧的影響，每條焊縫的計(jì)算長度等于實(shí)際長度減去 2hf。 公式（ ～ ）即為角焊縫計(jì)算的基本公式?；竟皆诜治鲞^程中雖作了簡化處理，但計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符，滿足角焊縫設(shè)計(jì)計(jì)算要求。 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算 (1)軸心力作用下的角焊縫連接計(jì)算 ① 蓋板連接 可采用兩側(cè)側(cè)面角焊 縫連接，正面角焊縫連接 和三面圍焊連接。 NNNN鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 只有側(cè)焊縫連接時(shí)，按式 ()計(jì)算； 只有正面角焊縫連接時(shí)，按式（ ）計(jì)算； 采用三面圍焊時(shí)，先用式（ ）計(jì)算正面角焊縫所承擔(dān)的軸心力 N’，其余軸心力（ NN’）由側(cè)焊縫承擔(dān)，即： 先計(jì)算： ???wewff lhfN β再驗(yàn)算： wf e w f( ) ( )N N h l f? ?? ? ??∑lw表示連接一側(cè)角焊縫計(jì)算 長度的總和。 ② 角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接 圖示鋼桁架，弦桿和腹桿 采用雙角鋼組成的 T形截面， 腹桿通過節(jié)點(diǎn)板與弦桿連接。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 角鋼與節(jié)點(diǎn)板 的連接采用兩面?zhèn)群笗r(shí)： 由平衡條件 : 1 2 1 2()N N N N b N b e N b N e? ? ? ? ?； ；1122beN N k NbeN N k Nb? ??? ????????（ ）解得： 式中 k k2—— 焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；角鋼類型與組合方式不同，內(nèi)力分配系數(shù)不同，按表 。 l wNN 1N 2b鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 角 鋼 類 型 連 接 形 式 肢背 k1 肢尖 k2 等肢角鋼 不等肢角鋼（短肢相并） 不等肢角鋼（長肢相并） 表 焊縫內(nèi)力分配系數(shù) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 48 采用三面圍焊的角焊縫時(shí)，先按構(gòu)造要求設(shè)定正面角焊縫的焊腳尺寸 hf3，并求出正面角焊縫所承擔(dān)的力 N3為： w3 f 3 f f2 0 . 7N h b β f?＝ （ ）N 3bl wNN 1N 2e再根據(jù)平衡條件（ ∑M=0）可得： 33113322()22 ( 3 .1 3 )22NNN b eN k NbNNNeN k Nb? ?? ? ? ? ????? ? ? ???鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 采用 L形圍焊時(shí)，令 () 式中的 N2＝ 0，得 : 32132 ( 3 . 1 4 )N k NN N N? ???? ?N 3l wNN 1b鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 和對接焊縫情況類似，考慮施焊時(shí)起、滅弧在 焊縫端部產(chǎn)生的缺陷，取焊縫長度＝計(jì)算長度＋ 2hf。 采用兩邊側(cè)面角焊縫連接并在角鋼端部連續(xù)地繞角加焊 2hf時(shí)，加焊的 2hf可抵消起滅弧的影響，取焊縫長度＝計(jì)算長度 對于三面圍焊，要求在角鋼端部轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，故每條側(cè)焊縫只有一端受起、滅弧的影響，取側(cè)面角焊縫的長度＝計(jì)算長度 ＋ hf 。 例 例 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 (2)彎矩、剪力及軸力共同作用的角焊縫連接計(jì)算 Fσ τ Mσ NVN 1VAM力的分解T 形連接焊縫N應(yīng)力分布e0? ?weNf 2σ lhN??? ?2f M w e w62M w M h l? ? ??? ?weVf 2 lhV??τ鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 根據(jù)剪力 V、軸力 N和彎距 M的作用方向 ,確定 角焊縫有效截面上的危險(xiǎn)點(diǎn)為 A,按式 () 驗(yàn)算，即： 22wf N f Mf V ff( 3 . 1 6 )fβ?? ?????? ? ?????? 設(shè)計(jì)時(shí)，一般已知角焊縫的實(shí)際長度，這時(shí)可按構(gòu)造要求選焊腳尺寸 hf ，再按式（ ）驗(yàn)算危險(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度。如不滿足，可調(diào)整 hf (如果 hf ＞ ，需調(diào)整焊縫長度 )，直到計(jì)算結(jié)果滿足強(qiáng)度條件為止。 例 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 (3)扭矩、剪力及軸力共同作用下的角焊縫計(jì)算 rσ fTyTA39。r xAτ fTyNVτ σ TryeFl 1l 2Nx x x xA39。AT 作用 N 、 V 作用三面圍焊搭接o o o 在扭矩作用下，焊縫上及點(diǎn)剪應(yīng)力最大，設(shè)點(diǎn)產(chǎn)生的剪應(yīng)力，為便于分析，將其分解為垂直于焊縫長度的應(yīng)力和平行于焊縫長度的應(yīng)力，其中： f T T x x 0f T T y y 0r r T r Ir r T r I?????? ????? ??（ ）鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 式中： I0—— 焊縫計(jì)算截面的極慣性矩。 設(shè)在 N、 V作用下焊縫的應(yīng)力均勻分布 ,則 N、 V作用產(chǎn)生的應(yīng)力表示為： ? ?? ?f N e wf V e w( 3 . 1 8 )N h lV h l????? ?????? 根據(jù)扭矩 T、剪力 V和軸力 N作用方向，可確定角焊縫上 A點(diǎn)的應(yīng)力最大，且為平面應(yīng)力狀態(tài)，由式 ()得強(qiáng)度計(jì)算公式為： ? ?22 wf T f Vf T f N ff( 3 . 1 9 )fβ?? ?????? ? ? ? ????? 按上述方法計(jì)算時(shí)，僅 A點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，顯然偏于保守。 例 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 未焊透的對接焊縫 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)板件較厚，而板件間連接受力又很小，若采用 （焊透），焊縫強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。此時(shí)可采用不焊透的對接焊縫。 assssaasssV形 坡口U 形坡口鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 在設(shè)計(jì)圖紙上必須注明坡口型式（分 V型和 U型）及尺寸。由圖可知，未焊透的對接焊縫實(shí)際上可視為坡口內(nèi)焊接的角焊縫，故計(jì)算方法與直角角焊縫相同，用 ()～ () 式計(jì)算 , 偏安全地取 βf =，其 he與坡口類型和坡口角度有關(guān)。 V型坡口： 當(dāng) α ≥60 0時(shí) ,he＝ s。當(dāng) α 600時(shí) ,he ＝ (主要是考慮到根部不易焊滿而降低 )。 U型坡口 he ＝ s。 s—— 坡口根部至焊縫表面 (不考慮余高 )的最短距離； α—— V型坡口角度。 另外，不焊透的對接焊縫的有效厚度 he不得小于 ， t是坡口所在焊件的較大厚度 (mm)。當(dāng)熔合線處焊縫截面邊長等于或接近于最短距離 s時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算焊縫在熔合線上的抗剪強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以 。 t鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 焊接應(yīng)力和焊接變形 焊接應(yīng)力的成因和分類 鋼結(jié)構(gòu)中的焊接過程是一個(gè)不均勻加熱和冷卻過程，由于不均勻的溫度場，使主體金屬的膨脹和收縮不均勻。導(dǎo)致在主體金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，通常稱這種內(nèi)應(yīng)力為焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力的成因可用右圖所示的 高溫加熱模型 說明。 l Δ ll +Δ ll拉伸變形壓縮變形拉伸變形壓縮變形拉伸變形壓縮變形高溫加熱冷卻自然狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 由于焊接溫度在空間任意方向傳遞，故產(chǎn)生的焊接應(yīng)力也屬于三維應(yīng)力狀態(tài)，分為縱向焊接應(yīng)力（與焊縫長度方向平行）、橫向焊接應(yīng)力（與焊縫長度方向垂直）及沿焊縫厚度方向的焊接應(yīng)力。 （ 1）縱向焊接應(yīng)力 800 500 300施焊方向鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 （ 2）橫向焊接應(yīng)力 產(chǎn)生的原因有兩個(gè)方面：其一是焊縫的縱向收縮使兩塊鋼板有相向彎曲的趨勢，但焊縫已將其連成整體，因而在焊縫中部產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，兩端則產(chǎn)生壓應(yīng)力。其二是因?yàn)槭┖笗r(shí)，先焊的焊縫逐步冷卻結(jié)硬，具有一定的強(qiáng)度，并阻止后續(xù)焊縫的橫向膨脹，使后續(xù)焊縫產(chǎn)生橫向的熱塑壓縮。 + =焊縫彎曲橫向應(yīng)力＋橫向收縮應(yīng)力＝橫向焊接應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 （ 3）厚度方向的焊接應(yīng)力 厚度方向的焊接應(yīng)力是厚鋼板的對接焊縫連接中，施焊時(shí)需多層施焊，受到加熱和冷卻不均勻而產(chǎn)生的。焊縫成形時(shí)，與空氣接觸的焊縫表面先冷卻結(jié)硬，中間部分后冷卻，沿厚度方向的收縮受到外面已冷卻焊縫的約束，因而在焊縫內(nèi)部形成沿厚度方向的拉應(yīng)力，外部為壓應(yīng)力。當(dāng)鋼材厚度t≤20mm 時(shí)，厚度方向焊接應(yīng)力較小，可忽略不計(jì)；但t≥50mm 時(shí)，厚度方向焊接應(yīng)力可達(dá) 50N／ mm2。 由上可見，如果縱、橫、厚三個(gè)方向的焊接應(yīng)力在焊縫某區(qū)域形成三向拉應(yīng)力場，將大大降低焊縫的塑性。 t鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 焊接變形 在焊接過程中，由于不均勻加熱和冷卻收縮，勢必使構(gòu)件產(chǎn)生局部鼓曲、 歪曲、彎曲或扭轉(zhuǎn)等。焊接變形的基本形式有縱、橫向收縮，角變形，彎曲變形，扭曲變形和波浪形等。實(shí)際的焊接變形常常是幾種變形的組合。 橫向及縱向收縮 彎曲變形 扭轉(zhuǎn)變形波浪變形角變形 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 焊接應(yīng)力和焊接變形對結(jié)構(gòu)工作的影響 （ 1）焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響 1)對靜力強(qiáng)度的影響 ：焊接應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度。 2)對構(gòu)件剛度的影響 ：焊接應(yīng)力將降低構(gòu)件的剛度 3)對構(gòu)件穩(wěn)定性的影響 ：焊接應(yīng)力將降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。 4)對疲勞強(qiáng)度的影響 ：焊接應(yīng)力對直接承受動(dòng)力荷載的焊接結(jié)構(gòu)不利。 5)對低溫冷脆的影響 ：焊接應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低溫脆斷。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理（黃呈偉主編） 第 3章