(鋼設計原理)第三章鋼結構的連接

1、鋼結構的連接鋼結構的連接l焊縫連接焊縫連接l螺栓連接螺栓連接l鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法連接的方式連接的方式-焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接焊縫連接、鉚釘連接和螺栓連接連接的原則連接的原則安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材鋼結構的實際連接圖片鋼結構的實際連接圖片鋼結構的連接方法鋼結構的連接方法焊縫連接焊縫連接焊縫連接焊縫連接2020世紀初開始在工程結構上較廣泛應用。世紀初開始在工程結構上較廣泛應用。焊接是現(xiàn)代鋼焊接是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法之一。結構最主要的連接方

2、法之一。* *構造簡單，任何形式的構件都可直接相連；構造簡單，任何形式的構件都可直接相連；* *用料經濟，不削弱截面；用料經濟，不削弱截面；* *制作加工方便，可實現(xiàn)自動化操作；制作加工方便，可實現(xiàn)自動化操作；* *連接的密閉性好，結構剛度大，整體性好。連接的密閉性好，結構剛度大，整體性好。 優(yōu)點優(yōu)點焊縫連接焊縫連接缺點缺點* * 焊縫附近有熱影響區(qū)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導致焊縫附近有熱影響區(qū)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導致局部材質變脆；局部材質變脆；* * 焊接的焊接的殘余應力殘余應力使結構易發(fā)生脆性破壞、降低壓桿穩(wěn)定使結構易發(fā)生脆性破壞、降低壓桿穩(wěn)定的臨界荷載，殘余變形使結構形狀、尺寸發(fā)

3、生變化；的臨界荷載，殘余變形使結構形狀、尺寸發(fā)生變化； * * 焊接裂縫一經發(fā)生，便容易擴展到整體；焊接裂縫一經發(fā)生，便容易擴展到整體；* * 低溫冷脆問題較為突出；低溫冷脆問題較為突出；* * 對鋼結構的疲勞、穩(wěn)定有不利影響；對鋼結構的疲勞、穩(wěn)定有不利影響；* * 較多地依賴焊工的技能水平。較多地依賴焊工的技能水平。焊縫連接焊縫連接鉚釘連接鉚釘連接 19 19世紀世紀20203030年代出現(xiàn)鉚釘連接。把鉚釘年代出現(xiàn)鉚釘連接。把鉚釘加熱到加熱到1000100015001500，用鉚釘槍鉚合。，用鉚釘槍鉚合。* *塑性和韌性較好；塑性和韌性較好；* *傳力可靠，質量易于檢查和保證；傳力可靠，質量

4、易于檢查和保證；* *可用于承受動載的重型結構?？捎糜诔惺軇虞d的重型結構。優(yōu)點優(yōu)點* *工藝復雜，噪音大，勞動條件差，用鋼量大；工藝復雜，噪音大，勞動條件差，用鋼量大； * *現(xiàn)已很少采用?，F(xiàn)已很少采用。缺點缺點鉚釘連接鉚釘連接栓釘連接栓釘連接* *栓釘將鋼板與混凝土板連接起來；栓釘將鋼板與混凝土板連接起來； * *栓釘承受剪力。栓釘承受剪力。栓（焊）釘連接栓（焊）釘連接射釘、自攻螺釘、新型鉚釘連接射釘、自攻螺釘、新型鉚釘連接* *用于薄壁構件（壓型鋼板屋面板、墻板與梁、柱）連接；用于薄壁構件（壓型鋼板屋面板、墻板與梁、柱）連接； * *釘承受剪力。釘承受剪力。射釘、自攻螺釘、新型鉚釘連接射釘

5、、自攻螺釘、新型鉚釘連接螺栓連接螺栓連接1 1）c c級螺栓連接：用圓鋼制成，桿身粗級螺栓連接：用圓鋼制成，桿身粗糙，尺寸不很準確。主要用于受拉連接糙，尺寸不很準確。主要用于受拉連接和安裝螺栓。和安裝螺栓。2 2）a a、b b級螺栓連接：螺桿機加工制成，級螺栓連接：螺桿機加工制成，尺寸準確，孔加工精度高。制造安裝費尺寸準確，孔加工精度高。制造安裝費工。工。a a級：級：d24mm，l150mmh 和和10d，b b級：級：d24mm，l150mmh 和和10d。普通螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓代號代號a a級和級和b b級級c c級級強度等級強

6、度等級5.65.6級和級和8.88.8級級4.64.6級和級和4.84.8級級加工方式加工方式車床上經過切削而成車床上經過切削而成單個零件上一次沖成單個零件上一次沖成加工精度加工精度螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪性能好好較差較差經濟性能經濟性能價格高價格高價格經濟價格經濟用途用途構件精度很高的結構（機械構件精度很高的結構（機械結構）；在鋼結構中很少采結構）；在鋼結構中很少采用用沿螺栓桿軸受拉的連接；次沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時要的抗剪連接；安裝的臨時固

7、定固定普通螺栓連接普通螺栓連接高強螺栓連接高強螺栓連接 20 20世紀中鋼結構開始采用。高強度螺栓采用高強度鋼世紀中鋼結構開始采用。高強度螺栓采用高強度鋼材并經熱處理制成。擰緊螺栓使板件接觸面產生很大摩擦材并經熱處理制成。擰緊螺栓使板件接觸面產生很大摩擦力，依靠摩擦力傳力。連接緊密，耐疲勞，承受動載可靠。力，依靠摩擦力傳力。連接緊密，耐疲勞，承受動載可靠。是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法之一。是現(xiàn)代鋼結構最主要的連接方法之一。高強螺栓連接高強螺栓連接高強螺栓連接高強螺栓連接 高強度螺栓是高強螺桿和配套螺母的合稱。高強度螺栓是高強螺桿和配套螺母的合稱。由由4545號、號、40b40b和和20mnti

8、b20mntib鋼經過熱處理加工而成。鋼經過熱處理加工而成。 4545號號8.88.8級；級；40b40b和和20mntib20mntib10.910.9級級 （a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓高強螺栓連接比較高強螺栓連接比較高強螺栓連接高強螺栓連接高強度螺栓摩擦型連接高強度螺栓摩擦型連接高強度螺栓承壓型連接高強度螺栓承壓型連接傳力機理傳力機理利用預拉力把被連接的部利用預拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面件夾緊，使部件的接觸面間產生很大的摩擦力，外間產生很大的摩擦力，外力通過摩擦力來傳遞力通過摩擦力來傳遞允許接觸面滑移，依靠螺栓桿允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺孔

9、之間的承壓來傳力和螺孔之間的承壓來傳力栓孔直徑栓孔直徑螺桿的公稱直徑螺桿的公稱直徑+1.5+1.52.0mm2.0mm螺桿的公稱直徑螺桿的公稱直徑+1.0+1.01.5mm1.5mm特點特點剪切變形小，彈性性能好，剪切變形小，彈性性能好，特別適用于承受動力荷載特別適用于承受動力荷載的結構的結構連接緊湊，但剪切變形大，不連接緊湊，但剪切變形大，不得用于承受動力荷載的結構得用于承受動力荷載的結構高強度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強螺栓連接優(yōu)缺點高強螺栓連接優(yōu)缺點高強螺栓連接高強螺栓連接* *安裝方便，便于拆卸，對安裝工的要求高；安裝方便，便于拆卸，對安裝工的

10、要求高；* *摩擦型高強度螺栓連接動力性能好；摩擦型高強度螺栓連接動力性能好；* *耐疲勞，易阻止裂紋擴展；耐疲勞，易阻止裂紋擴展；優(yōu)點優(yōu)點* *需要在板件上開孔和拼裝時對孔，制造工作量大；需要在板件上開孔和拼裝時對孔，制造工作量大；* *螺栓孔還使構件截面削弱；螺栓孔還使構件截面削弱；* *被連接的板件需要相互搭接或另加拼接板，比焊接被連接的板件需要相互搭接或另加拼接板，比焊接連接多費鋼材。連接多費鋼材。缺點缺點螺栓連接螺栓連接鋼結構常用的焊接方法鋼結構常用的焊接方法高強螺栓連接優(yōu)缺點高強螺栓連接優(yōu)缺點鋼結構常用的焊接方法鋼結構常用的焊接方法電弧焊電弧焊埋弧焊埋弧焊電渣焊電渣焊氣體保護焊氣體

11、保護焊電阻焊電阻焊 手工電弧焊手工電弧焊熔化焊熔化焊手工電弧焊手工電弧焊原理原理：利用電弧產生熱量熔化利用電弧產生熱量熔化焊條和母材形成焊縫。焊條和母材形成焊縫。 手工電弧焊手工電弧焊優(yōu)點優(yōu)點：方便，適用于任意空間方便，適用于任意空間位置的焊接，特別適用于在高位置的焊接，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接?？蘸鸵巴庾鳂I(yè)，小型焊接。缺點缺點 質量波動大，要求焊工等質量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，生產效率低。級高，勞動強度大，生產效率低。 手工電弧焊手工電弧焊手工電弧焊手工電弧焊手工電弧焊手工電弧焊焊條的選擇焊條的選擇 焊條應與焊件鋼材（主體金屬）相適應。焊條應與焊件鋼材（主體金屬）相適

12、應。q390q390、q420q420鋼選擇鋼選擇e55e55型焊條型焊條(e5500-e5518)(e5500-e5518)q345q345鋼選擇鋼選擇e50e50型焊條型焊條 (e5001-e5048)(e5001-e5048)q235q235鋼選擇鋼選擇e43e43型焊條（型焊條（e4300-e4328)e4300-e4328)焊條的表示方法：焊條的表示方法：e e焊條焊條(electrode)(electrode)第第1 1、2 2位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度（位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強度（kgf/mmkgf/mm2 2) )第第3 3、4 4表示適用焊接位置、電流及藥皮的類型。表

13、示適用焊接位置、電流及藥皮的類型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條。埋弧焊埋弧焊手工電弧焊手工電弧焊電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。、焊絲轉盤焊絲轉盤送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件埋弧自動焊埋弧自動焊機機器器優(yōu)點：優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊接質量好。自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊接質量好。缺點：缺點：設備投資大，施工位置受限。設備投資大，施工位置受限。焊絲的選擇應與焊件等強度。焊絲的選擇應與焊件等強度。埋弧焊（自動或半自動）埋弧焊（自

14、動或半自動）電渣焊電渣焊電渣焊電渣焊電渣焊電渣焊電渣焊常用于箱形梁、柱內部的橫隔板焊接。電渣焊常用于箱形梁、柱內部的橫隔板焊接。氣體保護焊氣體保護焊電渣焊電渣焊氣體保護焊氣體保護焊 利用焊槍噴出的利用焊槍噴出的coco2 2或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方或其他惰性氣體代替焊劑的電弧溶焊方法。直接依靠保護氣體在電弧周圍形成保護層，以防止有害氣體法。直接依靠保護氣體在電弧周圍形成保護層，以防止有害氣體的侵入。的侵入。 優(yōu)點：優(yōu)點：沒有熔渣，焊接沒有熔渣，焊接速度快，焊接質量好。速度快，焊接質量好。目前工廠很常用的焊接目前工廠很常用的焊接方法。方法。缺點：缺點：施工條件受限制，施工條件受限制，不

15、適用于在風較大的地不適用于在風較大的地方施焊。方施焊。電阻焊電阻焊電阻焊電阻焊焊縫類型焊縫類型焊縫類型焊縫類型l按被連接構件間的按被連接構件間的相對位置相對位置分為分為對接對接、搭接搭接 、t t形連接形連接和和角接角接四種。四種。l按按構造構造分分: :對接焊縫、角焊縫。對接焊縫、角焊縫。l按按工作性質工作性質分：強度焊縫（只作為傳遞內力）、密強焊分：強度焊縫（只作為傳遞內力）、密強焊縫（除傳遞內力外，還須保證不使氣體或液體滲漏）?？p（除傳遞內力外，還須保證不使氣體或液體滲漏）。l按按施焊位置施焊位置分：俯焊分：俯焊( (平焊平焊) )、立焊、橫焊和仰焊。應盡、立焊、橫焊和仰焊。應盡量避免采

16、用仰焊焊縫。量避免采用仰焊焊縫。焊縫連接形式焊縫連接形式焊縫形式焊縫形式對接焊縫連接形式對接焊縫連接形式對接焊縫按受力與焊縫方向分：對接焊縫按受力與焊縫方向分： 1 1）正對接焊縫）正對接焊縫( (a a) )：作用力方向與焊縫方向正交。：作用力方向與焊縫方向正交。 2 2）斜對接焊縫）斜對接焊縫( (b b) )：作用力方向與焊縫方向斜交。：作用力方向與焊縫方向斜交。 焊縫形式焊縫形式t t型對接焊縫型對接焊縫正對接焊縫正對接焊縫 斜對接焊縫斜對接焊縫角焊縫連接形式角焊縫連接形式角焊縫按受力與焊縫方向分：角焊縫按受力與焊縫方向分： 1 1）正面角焊縫）正面角焊縫( (c c) ) ：作用力方

17、向與焊縫長度方向垂直。：作用力方向與焊縫長度方向垂直。 2 2）側面角焊縫）側面角焊縫( (c c) ) ：作用力方向與焊縫長度方向平行。：作用力方向與焊縫長度方向平行。 3 3）斜焊縫（）斜焊縫（c c）：作用力方向與焊縫方向斜交。）：作用力方向與焊縫方向斜交。角焊縫形式角焊縫形式角焊縫連接形式角焊縫連接形式角焊縫沿長度方向的布置角焊縫沿長度方向的布置1 1）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式）連續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫形式。 2 2）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應力集中，不）間斷角焊縫：在起、滅弧處容易引起應力集中，不重要或受力小的構件可采用。重要或受力小的構件

18、可采用。 焊縫的施工位置焊縫的施工位置角焊縫形式角焊縫形式焊縫的施工位置焊縫的施工位置平焊平焊 立焊立焊 橫焊橫焊 仰焊仰焊焊縫的特點焊縫的特點焊縫特點焊縫特點焊縫缺陷焊縫缺陷焊縫缺陷指焊接過程中產生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內部的焊縫缺陷指焊接過程中產生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內部的缺陷。缺陷。焊縫缺陷焊縫缺陷焊縫質量檢驗焊縫質量檢驗焊縫質量檢驗焊縫質量檢驗外觀檢查外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內部無損檢驗：內部無損檢驗：檢驗內部缺陷。（超聲波檢驗、檢驗內部缺陷。（超聲波檢驗、x x射線或射線或g g射線透射線透照或拍片）照或拍片）焊縫質量等級及

19、選用焊縫質量等級及選用 鋼結構設計規(guī)范鋼結構設計規(guī)范（gb50017-2003gb50017-2003）中，對焊縫質量等級的選）中，對焊縫質量等級的選用有如下規(guī)定：用有如下規(guī)定： 1 1） 需要進行疲勞計算的構件中，垂直于作用力方向的橫向對接焊縫受需要進行疲勞計算的構件中，垂直于作用力方向的橫向對接焊縫受拉時應為一級，受壓時應為二級。平行于作用力方向的縱向對接焊縫應拉時應為一級，受壓時應為二級。平行于作用力方向的縱向對接焊縫應為二級。為二級。 2 2） 在不需要進行疲勞計算的構件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊在不需要進行疲勞計算的構件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊縫應不低于二級；受壓時宜為

20、二級。縫應不低于二級；受壓時宜為二級。 3 3） 重級工作制和起重量重級工作制和起重量50t50t的中級工作制吊車梁的腹板與上的中級工作制吊車梁的腹板與上 翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的 對接與角接組合焊縫，質量不應低于二級。對接與角接組合焊縫，質量不應低于二級。 4 4） 角焊縫質量等級一般為三級，但對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞角焊縫質量等級一般為三級，但對直接承受動力荷載且需要驗算疲勞和起重量和起重量q q50t50t的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質量應符合二級。的中級工作制吊車梁的角焊縫的外觀質量應符合二

21、級。焊縫質量等級及選用焊縫質量等級及選用焊縫代號焊縫代號焊縫代號焊縫代號對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求對接焊縫的坡口形式對接焊縫的坡口形式對接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關。對接焊縫的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關。 對接焊縫的坡口形式對接焊縫的坡口形式a a）直邊縫：適合板厚）直邊縫：適合板厚t t 10mm 10mm b b）單邊）單邊v v形、形、c c）雙邊）雙邊v v形：適合板厚形：適合板厚t t 101020mm 20mm d d）u u形、形、e e）k k形、形、f f）x x形：適合板厚形：適合板厚t t 2

22、0mm 20mm 對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求對接焊縫的構造處理對接焊縫的構造處理墊板墊板墊板墊板墊板墊板根部加墊板根部加墊板對接焊縫的引弧板對接焊縫的引弧板引弧板引弧板對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求1 1）為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板。）為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板。2 2）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時可設置引）在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，故焊接時可設置引弧板和引出板，焊后將它們割除?；“搴鸵霭澹负髮⑺鼈兏畛?。對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求3 3）在

23、對接焊縫的拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差）在對接焊縫的拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差4mm4mm以上以上時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.51:2.5的斜角，以使截面過渡和緩，減小應力集中。的斜角，以使截面過渡和緩，減小應力集中。不同厚度或寬度的鋼板拼接不同厚度或寬度的鋼板拼接a) 改變厚度改變厚度b) 改變寬度改變寬度1:2.51:2.5對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求對接焊縫的強度對接焊縫的強度1 1）受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等。）受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等。2 2）一

24、、二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認為與母材強）一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。度相等。3 3）三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉）三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的強度為母材強度的85%85%。4 4）采用一般的材料力學、彈性力學計算公式）采用一般的材料力學、彈性力學計算公式對接焊縫連接的構造要求對接焊縫連接的構造要求軸心受力對接焊縫的強度計算軸心受力對接焊縫的強度計算wcwtwfftln或（3-1a）lw焊縫計算長度，焊縫計算長度，t連接件的連接件的較小厚度較小厚度，對，對t t形接頭為腹板的厚度形接頭為腹板的厚度 ; ; ftw、fcw對接焊縫

25、的抗拉、抗壓強度設計值（對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值（p9p9表表1-41-4）；）；1 1）對）對lw的取值：考慮到起落弧缺陷的影響，無引弧板時，焊縫計算長度取實的取值：考慮到起落弧缺陷的影響，無引弧板時，焊縫計算長度取實際長度減去際長度減去2t；有引弧板時，取實際長度。；有引弧板時，取實際長度。2 2）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、）在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強，不用計算。二級焊縫，均與母材等強，不用計算。 3 3）直對接焊縫需要計算焊縫強度的只有兩種情況：）直對接焊縫需要計算焊縫強度的只有兩

26、種情況：a)a)沒有引弧板時需要計算。沒有引弧板時需要計算。b)b)受拉情況下的三級焊縫。受拉情況下的三級焊縫。 軸心受力對接焊縫的強度計算軸心受力對接焊縫的強度計算軸心受力對接焊縫的強度計算軸心受力對接焊縫的強度計算斜對接焊縫斜對接焊縫bwcwtsinfftlnw或wvwftlncos 對接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈對接焊縫斜向受力是指作用力通過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈 夾角，其計算公式為：夾角，其計算公式為：lw斜焊縫計算長度。加引弧板時，斜焊縫計算長度。加引弧板時，lwb/sin ；不加引弧板時，；不加引弧板時，lwb/sin 2t。 fvw對接焊縫抗剪設

27、計強度。（對接焊縫抗剪設計強度。（p9p9表表1-41-4）規(guī)范規(guī)定，當斜焊縫傾角規(guī)范規(guī)定，當斜焊縫傾角 56.3，即，即tan 1.5時，可認為對接時，可認為對接斜焊縫與母材等強，不用計算。斜焊縫與母材等強，不用計算。斜向受力對接焊縫的強度計算斜向受力對接焊縫的強度計算水工鋼結構軸心受力對接焊縫的強度計算水工鋼結構軸心受力對接焊縫的強度計算 按容許應力法計算水工鋼結構時，其計算公式為：按容許應力法計算水工鋼結構時，其計算公式為：n 按按荷載標準值荷載標準值得出的軸心拉力或壓力；得出的軸心拉力或壓力；twcw對接焊縫抗剪設計強度。（對接焊縫抗剪設計強度。（p12p12表表1-91-9）水工鋼結

28、構軸心受力對接焊縫的強度計算水工鋼結構軸心受力對接焊縫的強度計算wcwtwtln或彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算以后按容許應力法設計鋼結構時，只需要將相應公式里的強度設以后按容許應力法設計鋼結構時，只需要將相應公式里的強度設計值改用相應的容許應力，荷載效應計值改用相應的容許應力，荷載效應n n、v v、m m是按荷載標準值求得。是按荷載標準值求得。 焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應力與剪應力圖形分焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應力與剪應力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應分別滿足下列強度條件。布分別為三角形與拋物線形，其最大值應

29、分別滿足下列強度條件。 彎矩和剪力共同作用下的對接焊縫彎矩和剪力共同作用下的對接焊縫彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算 焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應力與剪應力圖形分焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應力與剪應力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應分別滿足下列強度條件。布分別為三角形與拋物線形，其最大值應分別滿足下列強度條件。 wvwwmaxftivs（3-3）m焊縫承受的彎矩；焊縫承受的彎矩；ww焊縫截面模量。焊縫截面模量。v焊縫承受的剪力；焊縫承受的剪力；iw焊縫計算截

30、面慣性矩；焊縫計算截面慣性矩；sw計算剪應力處以上（或以下）焊縫計算截面對中和軸的面積矩。計算剪應力處以上（或以下）焊縫計算截面對中和軸的面積矩。彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算（3-2）wtwfwmmax 對于工字形或對于工字形或t t形截面除應分別驗算最大正應力與最大剪應力形截面除應分別驗算最大正應力與最大剪應力外，還應驗算腹板與翼緣交接處的折算應力外，還應驗算腹板與翼緣交接處的折算應力: :wt21211 . 13f（3-4）式中式中 : : 1 1、 1 1為腹板與翼緣為腹板與翼緣交接處

31、的正應力和剪應力。交接處的正應力和剪應力。 1.11.1為考慮到最大折算應力只為考慮到最大折算應力只在局部出現(xiàn)，而將強度設計值適在局部出現(xiàn)，而將強度設計值適當提高系數(shù)。當提高系數(shù)。 彎矩和剪力聯(lián)合作用下的對接焊縫彎矩和剪力聯(lián)合作用下的對接焊縫工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應力主要由上、下翼緣承擔，剪應力工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應力主要由上、下翼緣承擔，剪應力主要由腹板承擔，這使得截面上各處的材料能達到充分的利用。主要由腹板承擔，這使得截面上各處的材料能達到充分的利用。彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力作用的對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力作用的

32、對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算牛腿處對接焊縫的強度計算牛腿處對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用下的對接焊縫軸力、彎矩和剪力聯(lián)合作用下的對接焊縫 軸力和彎矩作用下對接焊縫產生正應力，剪力作用下產生剪應力，軸力和彎矩作用下對接焊縫產生正應力，剪力作用下產生剪應力，其計算公式為：其計算公式為：wtwwmnmaxfwman（3-5）wvwwmaxmaxftisv（3-6） 同樣對于工字形、箱形截面，還要計算腹板與翼緣交界處的折算應力，同樣對于工字形、箱形截面，還要計算腹板與翼緣交界處的折算應力，其公式為其公式為 ： wt2121f

33、1 . 13fmn（3-7）tivsw11hhwm0wm1式中式中軸力、彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算軸力、彎矩和剪力作用對接焊縫的強度計算角焊縫的形式和強度角焊縫的形式和強度 角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊直角角焊縫縫和和斜角角焊縫斜角角焊縫。 （a） （b） （c）實際焊縫截面實際焊縫截面1 1、直角角焊縫、直角角焊縫角焊縫的形式和強度角焊縫的形式和強度角焊縫的形式和強度角焊縫的形式和強度h hf f焊腳尺寸；焊腳尺寸；h he e有效厚度（破壞面上焊縫厚度）并有，有效厚度（破壞面上焊縫厚度）并有，h he e h hf fcos

34、cos4545=0.7=0.7hf理論焊縫截面理論焊縫截面2 2、斜角角焊縫、斜角角焊縫兩焊邊的夾角兩焊邊的夾角a90a90或或a90a135135o o或或6012mm）或或200mm（t12mm）；）；構件端部僅有兩邊側縫連接時構件端部僅有兩邊側縫連接時試驗結果表明，連接的承載力與試驗結果表明，連接的承載力與b / lw有關有關。為了避免應力傳遞為了避免應力傳遞的過分彎折而使構件中應力不均，每條側縫長度的過分彎折而使構件中應力不均，每條側縫長度b / lw 1；b為兩側縫之間的距離為兩側縫之間的距離；lw為焊縫長度；為焊縫長度；t為較薄焊件的厚度。為較薄焊件的厚度。減小角焊縫應力集中的措施

35、減小角焊縫應力集中的措施減少角焊縫應力集中的措施減少角焊縫應力集中的措施3、直接承受動力荷載的結構中，角焊縫表面應做成直線形或直接承受動力荷載的結構中，角焊縫表面應做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫正面角焊縫宜為宜為1:1.51:1.5，長邊與內力，長邊與內力方向一致方向一致 ；側面角焊縫側面角焊縫可用直角焊縫為可用直角焊縫為1:1 1:1 。2、僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長度不得小于焊件僅用正面角焊縫的搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的較小厚度的5 5倍或倍或25mm25mm。4、當焊縫端部在焊件轉角當焊縫端部在焊件轉角處時，應將焊縫延續(xù)繞過轉處

36、時，應將焊縫延續(xù)繞過轉角加焊角加焊2 2h hf f。避開起落弧發(fā)生。避開起落弧發(fā)生在轉角處的應力集中。在轉角處的應力集中。b)2hfa)2hf2hf繞角焊縫繞角焊縫減小角焊縫應力集中的措施減小角焊縫應力集中的措施減少角焊縫應力集中的措施減少角焊縫應力集中的措施5、在次要構件或次要焊接連接中，可采用在次要構件或次要焊接連接中，可采用斷續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)。斷續(xù)角焊縫的長度不得小于角焊縫的長度不得小于1010h hf f 或或50mm50mm，斷續(xù)角焊縫之間的凈距，斷續(xù)角焊縫之間的凈距，不應大于不應大于1515t t（對受壓構件）或（對受壓構件）或3030t t（對受拉構件），（對受拉構件）

37、，t t為較薄為較薄焊件的厚度。以防板件局部凸曲鼓起，而對受力不利或潮氣焊件的厚度。以防板件局部凸曲鼓起，而對受力不利或潮氣易于侵入而引起銹蝕。易于侵入而引起銹蝕。 斷續(xù)角焊縫斷續(xù)角焊縫減小角焊縫應力集中的措施減小角焊縫應力集中的措施直角焊縫的破壞面直角焊縫的破壞面角焊縫有效截面上的應力角焊縫有效截面上的應力在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應力：在外力作用下，直角角焊縫有效截面上有三個應力： 正應力，與焊縫長度方向（面外垂直）正應力，與焊縫長度方向（面外垂直） 剪應力，與焊縫長度方向（面內平行）剪應力，與焊縫長度方向（面內平行） 剪應力，與焊縫長度方向（面內垂直）剪應力，與焊縫長度方向

38、（面內垂直） 直角焊縫有效截面上的應力狀態(tài)直角焊縫有效截面上的應力狀態(tài)wf2112233f（3-8）ffw角焊縫強度設計值（見角焊縫強度設計值（見p9表表1-4），把它看作是剪切強度。），把它看作是剪切強度。我國我國規(guī)范規(guī)范采用了折算應力公采用了折算應力公式，引入抗力分項系數(shù)后得角焊式，引入抗力分項系數(shù)后得角焊縫計算公式為：縫計算公式為：直角焊縫強度的實用計算公式直角焊縫強度的實用計算公式 如圖所示承受互相垂直的如圖所示承受互相垂直的nx、 ny、nz軸心力作用的直角角焊縫，軸心力作用的直角角焊縫， nx產生垂直于焊縫長度方向平均應力產生垂直于焊縫長度方向平均應力 fx， ny產生產生垂直于焊

39、縫長度方向平均垂直于焊縫長度方向平均應力應力 fy， nz平行于焊縫長度方向產生平均應力平行于焊縫長度方向產生平均應力 fz， 直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式nxnx作用下應力作用下應力d 如圖所示承受互相垂直的如圖所示承受互相垂直的nx、 ny、nz軸心力作用的直角角焊縫，軸心力作用的直角角焊縫， nx產生垂直于焊縫長度方向平均應力產生垂直于焊縫長度方向平均應力 fx， ny產生產生垂直于焊縫長度方向平均垂直于焊縫長度方向平均應力應力 fy， nz平行于焊縫長度方向產生平均應力平行于焊縫長度方向產生平均應力 fz， 直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式nxnx作

40、用下應力作用下應力 nydnxnx產生垂直于焊縫長度方向產生平均應產生垂直于焊縫長度方向產生平均應力力 fx，其在有效截面上引起的應力值為：其在有效截面上引起的應力值為：wexfxlhn fx對于有效截面既不是對于有效截面既不是正應力也不是剪應力，正應力也不是剪應力，但可分解為但可分解為 和和 。2fx直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式nyny作用下應力作用下應力 nynxny產生垂直于焊縫長度方向產生平均應力產生垂直于焊縫長度方向產生平均應力 fy，其在有效截面上引起的應力值為：其在有效截面上引起的應力值為：weyfylhn fy對于有效截面既不對于有效截面既不是正應力也不是剪

41、應力，是正應力也不是剪應力，但可分解為但可分解為 和和 。2fy直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式nznz作用下應力作用下應力 nynx沿焊縫長度方向的力沿焊縫長度方向的力nz，在有效截面上引在有效截面上引起平行于焊縫長度方向的剪應力起平行于焊縫長度方向的剪應力 fz。zfze wnhl直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式破壞面上應力疊加破壞面上應力疊加dwff33222（3-8）直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度的實用計算公式直角焊縫強度的實用計算公式22fyfx22fyfxfz nynx則直角角焊縫在各種應力綜合作用下的計算公式為：則直角

42、角焊縫在各種應力綜合作用下的計算公式為：wff33222（3-8）wf2f22232ffyfxfyfx（3-9）wff3223222f2fyfx2fyfx直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式特殊情況下直角焊縫強度的實用計算公式特殊情況下直角焊縫強度的實用計算公式正面角焊縫正面角焊縫 f0，力力n與焊縫長度方向垂直。與焊縫長度方向垂直。側面角焊縫側面角焊縫 f0，力力n與焊縫長度方向平行。與焊縫長度方向平行。wffwfwef5 .1fflhn（3-11）wfwefflhn（3-10）直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式斜向角焊縫的強度計算斜向角焊縫的強度計算22. 123

43、f f 正面角焊縫的強度設計值增大正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)。靜載時系數(shù)。靜載時 f 1.22，對直接承受對直接承受動力荷載的結構，動力荷載的結構， f 1.0 。 垂直于焊縫長度方向的分力垂直于焊縫長度方向的分力nsin 平行于焊縫長度方向的分力平行于焊縫長度方向的分力ncos wefxsinlhnwelhncosfz外力外力n和焊縫長度方向斜交和焊縫長度方向斜交代入（代入（3-93-9），得焊縫計算公式：），得焊縫計算公式：斜向角焊縫斜向角焊縫wf2f2fff（3-13）軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算直角焊縫強度實用計算公式直角焊縫強度實用計算公式軸心力（拉、壓和剪力

44、）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算 當焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，當焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應力可認為是均勻分布的。焊縫的應力可認為是均勻分布的。用蓋板的對接連接用蓋板的對接連接僅采用側面角焊縫連接僅采用側面角焊縫連接nnl lw ws slw連接一側的側面角焊縫連接一側的側面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算wfwefflhn（3-10）軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算 當焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊當焊件受軸心

45、力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應力可認為是均勻分布的。縫的應力可認為是均勻分布的。用蓋板的對接連接用蓋板的對接連接僅采用正面角焊縫連接僅采用正面角焊縫連接s slw連接一側的側面角焊縫連接一側的側面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和wffwefflhn（3-11）nnl lw w軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算采用三面圍焊菱形拼接板連接采用三面圍焊菱形拼接板連接為了使傳力線平緩過渡，減小為了使傳力線平緩過渡，減小矩形拼接板轉角處的應力集中，矩形拼接板轉角處的應力集中，可改為菱形拼接板，菱形拼接可改為菱形拼接板，菱形拼接板的正面角焊縫的長度較小，板的正面角焊縫的長度較小

46、，為為簡化計算，可不考慮應力方簡化計算，可不考慮應力方向向，按下式計算：，按下式計算：s slw角焊縫計算長度的總和角焊縫計算長度的總和nnwffe wnfh l軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算wffwenfl h采用三面圍焊矩形拼接板連接采用三面圍焊矩形拼接板連接wffwennfl hnnl lw wl lw w先計算正面角焊縫承擔的內力先計算正面角焊縫承擔的內力s slw連接一側的正面角焊縫連接一側的正面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和再計算側面角焊縫的強度再計算側面角焊縫的強度s slw連接

47、一側的側面角焊縫連接一側的側面角焊縫計算長度的總和計算長度的總和軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算承受軸心力的角鋼端部連接承受軸心力的角鋼端部連接 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫常用兩面?zhèn)仍阡撹旒苤?，角鋼腹桿與節(jié)點板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群福蛉鎳?，特殊情況也允許采用焊，或三面圍焊，特殊情況也允許采用l l形圍焊（如圖所形圍焊（如圖所示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，示）。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所焊縫所傳遞的合力的作用線應與角鋼桿件的軸線重合。傳遞的合力的作用線應與角鋼桿件的軸線重合。桁架腹桿節(jié)點板的連接

48、桁架腹桿節(jié)點板的連接軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算nn1n2eb角鋼的側縫連接角鋼的側縫連接用側面焊縫連接用側面焊縫連接nnn2112-n enb e解上式得肢背和肢尖的受力為：解上式得肢背和肢尖的受力為：（3-16a）11b ennk nb22ennk nb（3-16b） 在在n1、n2作用下，側縫的作用下，側縫的計算長度為：計算長度為：1w1wf1f20.7nlhf2w 2wf 2f20.7nlhf肢背肢背肢尖肢尖k1角鋼肢背焊縫的內力分配系數(shù)角鋼肢背焊縫的內力分配系數(shù)k2角鋼肢尖焊縫的內力分

49、配系數(shù)角鋼肢尖焊縫的內力分配系數(shù)軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算角鋼角焊縫內力分配系數(shù)角鋼角焊縫內力分配系數(shù)k（和圖和圖3-22一致一致）軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算角鋼用三面圍焊時角鋼用三面圍焊時，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼?，可減小角鋼的搭接長度。可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸焊縫的焊腳尺寸hf3 ，并算出它所能承受的內力并算出它所能承受的內力n3 ：wfff337 . 02fbhn1131

50、2nk nn（3-17a）通過平衡關系得肢背和肢尖側焊縫受力為通過平衡關系得肢背和肢尖側焊縫受力為: :22312nk nn（3-17b） 角鋼角焊縫圍焊的計算角鋼角焊縫圍焊的計算nn1n2ebn3lw2lw1在在n1、n2作用下，側焊縫的作用下，側焊縫的長度用公式長度用公式同前面。同前面。軸心力作用時的角焊縫計算軸心力作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算當采用當采用l l形圍焊時形圍焊時，令，令n20，得：得：l l形圍焊角焊縫計算公式為：形圍焊角焊縫計算公式為：322nk n13nnn若求出得若求出得hf3大于大于hfmax ,

51、 ,則不能采用則不能采用l l形圍焊。形圍焊。1w1wf1f3f3wffw32 0.72 0.7nlh fnhf l復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算 角鋼角焊縫角鋼角焊縫l圍焊的計算圍焊的計算nn1n2ebn3lw1軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算軸心力（拉、壓和剪力）作用時的角焊縫計算受彎矩受彎矩m m 、剪力、剪力v v 、軸力、軸力n n 聯(lián)合作用時角焊縫的計算聯(lián)合作用時角焊縫的計算xxnee w2nnah l由軸心拉力由軸心拉力nx產生的應力：產生的應力：由彎矩由彎矩m產生的最大應力：產生的最大應力：m2ee w62mmwh l復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的

52、角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算a點產生的剪應力：點產生的剪應力：yfwenl hxf2e we w6nmh lh la點控制應力最大為控制設計點點控制應力最大為控制設計點a點產生的正應力由兩部分組成：軸心拉力點產生的正應力由兩部分組成：軸心拉力nx和彎矩和彎矩m產產生的正應力。直接疊加得：生的正應力。直接疊加得：22wfffff代入角焊縫實用計算公式（代入角焊縫實用計算公式（3-13）：）：復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算三面圍焊受扭矩、剪力和軸力聯(lián)合作用時角焊縫的計算三面圍焊受扭矩、剪力和軸力聯(lián)合作用

53、時角焊縫的計算承受偏心力的三面圍焊承受偏心力的三面圍焊 將將f向焊縫群形心簡化得向焊縫群形心簡化得: :軸心力軸心力 vf扭矩扭矩 t=fe故：該連接的設計控制點為故：該連接的設計控制點為a a點和點和aa點點計算時按彈性理論假定計算時按彈性理論假定: :被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心o旋轉的趨勢，而焊縫本身為彈性。旋轉的趨勢，而焊縫本身為彈性。扭距在扭距在角焊縫角焊縫群上產生的任一點的應群上產生的任一點的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力大小與連線長度力大小與連線長度r成正比。成正比。在在軸心力軸心力v作用下，焊縫群上的

54、應力作用下，焊縫群上的應力均勻分布。均勻分布。復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算0tvr復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算npmaxtirt t作用下作用下a點應力點應力:pmaxtxityip為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，ip =ix+iy ix，iy焊縫計算截面對焊縫計算截面對x、y軸的慣性矩；軸的慣性矩； xmax、ymax為焊縫形心到焊縫驗算點在為焊縫形心到焊縫驗算點在x、y方向的距離。方向的距離。復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算pmaxtyitxty復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算v作用下作

55、用下a點應力點應力:wewlhvavvyn作用下作用下a點應力點應力:wewlhnannx復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫計算復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算a點垂直于焊縫長度方向的應力為點垂直于焊縫長度方向的應力為: vy， ty，平行于焊縫長度方向的應力為平行于焊縫長度方向的應力為: nx, tx強度驗算公式：強度驗算公式：wf22ftyvy)(ftxnx即：（3-21）焊接殘余應力的分類焊接殘余應力的分類復雜受力時的角焊縫連接計算復雜受力時的角焊縫連接計算焊接殘余應力的分類焊接殘余應力的分類 縱向焊接應力：長度方向的應力縱向焊接應力：長度方向的應力 橫向焊接應

56、力：垂直于焊縫長度方向且平行于構件表橫向焊接應力：垂直于焊縫長度方向且平行于構件表面的應力面的應力 ； 厚度方向焊接應力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構厚度方向焊接應力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構件表面的應力。件表面的應力。 焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因1) 1) 焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產生焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產生不均勻的溫度場，焊縫處可達不均勻的溫度場，焊縫處可達16001600o oc c，而鄰近區(qū)域溫度驟降。，而鄰近區(qū)域溫度驟降?？v向焊接殘余應力縱向焊接殘余應力2) 2) 高溫鋼材膨脹大，但受到兩側

57、溫度低、膨脹小的鋼材限高溫鋼材膨脹大，但受到兩側溫度低、膨脹小的鋼材限制，產生熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨制，產生熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側鋼材的限制而產生拉應力。對于低碳鋼向收縮，但受到兩側鋼材的限制而產生拉應力。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材達到屈服強度。和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材達到屈服強度。焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因3) 3) 焊接殘余應力是無荷載的內應力，故在焊件內自相平衡，焊接殘余應力是無荷載的內應力，故在焊件內自相平衡，這必然在焊縫稍遠區(qū)產生壓應力。這必然在焊縫稍遠區(qū)產生壓應力。焊接殘余應力的成因焊接殘余

58、應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因橫向焊接殘余應力橫向焊接殘余應力1) 焊縫的縱向收縮，使焊件有反向焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形彎曲變形的趨勢，導致兩焊的趨勢，導致兩焊件在焊縫處件在焊縫處中部受拉，兩端受壓中部受拉，兩端受壓；焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮時的變形趨勢時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮時的橫向應力時的橫向應力xy橫向焊接殘余應力橫向焊接殘余應力2) 焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產生橫向塑后焊焊縫的橫向膨脹，產生橫向塑性壓縮變形

59、。性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產生縫的收縮受先焊焊縫的限制而產生拉應力，而先焊焊縫產生壓應力，拉應力，而先焊焊縫產生壓應力，因應力自相平衡，更遠處焊縫則產因應力自相平衡，更遠處焊縫則產生拉應力；生拉應力；應力分布與施焊方向有應力分布與施焊方向有關關。焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫向收縮焊縫橫向收縮時的橫向應力時的橫向應力xy(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮時的變形趨勢時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮時的橫向應力時的橫向應力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫

60、向收縮焊縫橫向收縮時的橫向應力時的橫向應力xy-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向(d)xyyx不同施焊方向不同施焊方向下下, ,焊縫橫向收焊縫橫向收縮時產生的橫縮時產生的橫向殘余應力向殘余應力焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因-+(f)焊縫橫向焊縫橫向殘余應力殘余應力yx焊接殘余應力的成因焊接殘余應力的成因沿厚度方向的焊接殘余應力沿厚度方向的焊接殘余應力1)1) 在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。2) 2) 焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產生塑性壓縮變形。焊縫