鋼結(jié)構(gòu)的連接第角焊縫

鋼結(jié)構(gòu)的連接第角焊縫第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接教學(xué)目的、要求教學(xué)內(nèi)容1.掌握全焊透對接焊縫和直角角焊縫的構(gòu)造與計算；2.理解普通螺栓和高強(qiáng)螺栓的構(gòu)造與計算；3.了解焊縫的殘余應(yīng)力和殘余變形；1.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法及應(yīng)用2.全焊透對接焊縫的構(gòu)造與計算―重點3.角焊縫的構(gòu)造與計算―重點4.焊縫的殘余應(yīng)力和殘余變形5.普通螺栓和高強(qiáng)螺栓的構(gòu)造與計算―難點教學(xué)時間安排16學(xué)時第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二1.角焊縫的形式和強(qiáng)度第三章連接3.3角焊縫的構(gòu)造和計算3.3.1角焊縫的構(gòu)造角焊縫按截面形式（兩焊腳邊的夾角）可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。

（a）普通型（b）平坡型（c）凹面型圖3.10直角角焊縫截面（1）直角角焊縫通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（a）。對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，正面角焊縫的截面通常采用（b）的形式，側(cè)面角焊縫的截面則做成凹面式（c）。he

＝hfcos45°=0.7hf第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（2）斜角角焊縫兩焊邊的夾角a>90°或a<90°的焊縫。通常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。圖3.11斜角角焊縫截面（d）斜銳角焊縫（e）斜鈍角焊縫（f）斜凹面角焊縫hehehehf—焊腳尺寸；—焊腳邊的夾角；

he—有效厚度（破壞面上焊縫厚度）并有，he

＝hfcos(/2)對于α>135o或α<60o斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接1）側(cè)面角焊縫：焊縫長度方向與受力方向平行。主要承受剪應(yīng)力，強(qiáng)度低，彈性模量低，但塑性較好。彈性階段分布并不均勻，剪應(yīng)力兩端大，中間小。(3)角焊縫的工作性能第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接圖3.12

側(cè)焊縫的應(yīng)力和破壞截面N剪切破壞面Nτf第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

2）正面角焊縫：焊縫垂直于受力方向，受力后應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜。焊縫截面各面都有正應(yīng)力和剪應(yīng)力，應(yīng)力集中嚴(yán)重，焊縫根部形成高峰應(yīng)力，易于開裂。破壞強(qiáng)度要高一些，但塑性差，彈性模量大。

(3)角焊縫的工作性能第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接caτxy圖3.13端焊縫的應(yīng)力狀態(tài)NNcb2NacaobτxyσxτyxabτyxcaσxabσyN2N第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.3.2.構(gòu)造要求

角焊縫構(gòu)造包括三個方面：焊腳尺寸、焊縫長度和減小焊縫應(yīng)力集中的措施。角焊縫的焊腳尺寸是指焊縫根腳至焊縫外邊的尺寸--hf（1）焊腳尺寸為了保證焊縫的最小承載能力以及防止焊縫由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂，hf,min應(yīng)滿足以下要求:

a)最小焊腳尺寸(hf,min)第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接自動焊（溫度高而均勻）：手工焊角焊縫：t—較厚焊件的厚度。焊件厚度t≤4mm時：取hfmin=tT形連接單面角焊縫（冷卻快）：第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接hftt1t1＜t

取整mm數(shù)，小數(shù)點以后只進(jìn)不舍。第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接hfmax≤1.2t

t—較薄焊件的板厚。

b)最大焊腳尺寸(hfmax)為了避免焊縫局部過熱，燒穿較薄的焊件，減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，hf,max應(yīng)滿足以下要求:第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接hftt1t1＜t第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

b)最大焊腳尺寸(hfmax)

板端焊縫：對板件（厚度t

）邊緣的角焊縫（貼邊焊）

當(dāng)t≤6mm時，hfmax≤t

； 當(dāng)t＞6mm時，hfmax≤t-(1～2)mm

。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接焊腳尺寸的取值：hfmin≤hf≤hfmax

若另一焊件厚度t1＜t時，還應(yīng)滿足hf,max≤1.2t1

tt1hf貼邊焊縫第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（2）角焊縫計算長度角焊縫計算長度（lw）取值lwmin≤lw

≤lwmax

最小計算長度（lwmin）

為了使焊縫能有一定的承載能力，側(cè)面角焊縫和正面角焊縫的計算長度均不得小于：lwmin≥8hf和40mm

考慮到焊縫兩端的缺陷，其實際長度應(yīng)較前述數(shù)值還要大2hflwmax≤60hf

若實際長度超過以上數(shù)值，則超過部分不納入計算長度中。若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，計算長度不受此限制。如工字形梁及柱的翼緣與腹板的連接焊縫

b)側(cè)焊縫最大計算長度（lwmax）第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（3）減小角焊縫應(yīng)力集中的措施tblw圖3.15側(cè)焊縫引起焊件拱曲為了避免焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）；a)構(gòu)件端部僅有兩邊側(cè)縫連接時：試驗結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均，每條側(cè)縫長度b

/lw≤1；t為較薄焊件的厚度。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

c)直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形，焊腳尺寸的比例：正面角焊縫宜為1:1.5，長邊與內(nèi)力方向一致；側(cè)面角焊縫可用凹形直角焊縫為1:1。

b)在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍或25mm。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接t1t2

（t1＜t2）搭接圖第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

d)當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。b)2hfa)2hf2hf圖3.15繞角焊縫第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

焊角尺寸：hfdcbadcbahehfhf1）焊縫的破壞面3.3.4直角角焊縫的基本計算公式假定：直角角焊縫破壞發(fā)生于45°截面上，既有效厚度方向發(fā)生。圖3.17直角角焊縫截面

有效厚度：he＝0.7hf

焊縫厚度：有效厚度+熔深+凸度

有效截面：有效厚度×計算長度計算時假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二（作用力平行于焊縫方向）1、側(cè)面角焊縫NN圖3.24側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)承受動力荷載時：---正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)，1.22。2、正面角焊縫（作用力垂直于焊縫方向）NN圖3.25正面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二3、斜向角焊縫NNy=NcosθNx=Nsinθθ圖3.26斜向軸心力作用第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.3.4角焊縫的計算第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu),設(shè)計用鋼量4.2萬噸，是目前國內(nèi)外體育場館中用鋼量最多、規(guī)模最大、施工難度最大、擁有多項世界頂級施工技術(shù)難題的大型鋼結(jié)構(gòu)工程。該工程設(shè)計使用年限為100年。建筑面25.8萬平方米,建筑造價：34億元人民幣。高空全焊接鋼結(jié)構(gòu)，焊縫總長30萬米。第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.4.3角焊縫的計算第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接基督教禮拜堂項目，總建筑面積為13484.02m2，地上建筑主體為高底大于24m的單層公共建筑。鋼構(gòu)件間的連接采用全熔透坡口焊接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種形式，焊縫采用焊腳尺寸均為雙面焊8mm角焊縫。

第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.3.4角焊縫的計算第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.3.4角焊縫的計算1、教學(xué)內(nèi)容：角焊縫的連接計算

(1)軸心力作用下角焊縫連接計算

(2)彎矩、軸心力作用下的連接計算

(3)扭矩、剪力作用下的連接計算2、重點：軸心力作用下蓋板類、角鋼類連接計算第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接3.3.4角焊縫的計算1.軸心力（拉力、壓力和剪力）作用時角焊縫的計算

當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫群的中心，焊縫的應(yīng)力可認(rèn)為是均勻分布的。(1）用蓋板的對接連接A、僅采用側(cè)面角焊縫連接NNlwSlw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接B、采用三面圍焊連接NNlwlw’先計算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力Slw′－連接一側(cè)的正面角焊縫計算長度的總和再計算側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度Slw－連接一側(cè)的側(cè)面角焊縫計算長度的總和第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接(2）承受斜向軸心力的角焊縫NNxNyθff軸心力作用下的角焊縫平行于焊縫長度方向的分力Ncos垂直于焊縫長度方向的分力Nsin外力N和焊縫長度方向斜交，焊縫受到的力N被分解為：代入公式，得焊縫計算公式：→第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接例題3.1

試設(shè)計用拼接蓋板的對接連接。已知鋼板寬B＝270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N＝1400kN（設(shè)計值），鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接[分析]方法一：假定焊腳尺寸----焊縫長度----拼接蓋板尺寸步驟1：假定焊腳尺寸（hf）角焊縫的尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的。最大焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，當(dāng)t>6mm時，hf≦t-(1～2)mm，t為較薄焊件的厚度hfmax=14～15mm取hf=10mm,查表可得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值：ffw＝160N/mm2最小焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，hf≧1.5(t)1/2，t為較厚焊件的厚度hfmin=7.9mm第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接步驟2：計算焊縫長度（lw）假設(shè)采用兩面?zhèn)群缚p，拼接蓋板采用上下兩塊。根據(jù)公式算得連接一側(cè)所需四條焊縫總長度拼接蓋板的長度L=2lw+10=333×2+10=676mm,取680mm式中，10為兩塊被連接鋼板的間隙一條側(cè)焊縫的實際長度:lw′=1250/4+2×10=333mm驗算lwmin=10×hf=10×10=100≦lw′=333≦lwmax=60×hf=60×10=600第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接步驟3：確定拼接蓋板的寬度（b）雖然沿拼接蓋板的寬度方向沒有施焊，但也應(yīng)該根據(jù)強(qiáng)度條件和構(gòu)造要求確定其寬度。強(qiáng)度條件：假設(shè)b=240mm,則一塊拼接蓋板的橫截面積A=3840mm2,根據(jù)靜態(tài)軸力計算的強(qiáng)度值s=N/2A=1.4×106/（2×3840）=182.3N/mm2<f=215N/mm2故選用拼接蓋板的尺寸為680mm×240mm×16mm構(gòu)造要求：當(dāng)板件端部只有兩條側(cè)面角焊縫連接時，要b<lw=333mm。

當(dāng)t>12mm時，b≤16t=16×16=256,t為較薄焊件的厚度第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接【練習(xí)】驗算下圖所示連接的強(qiáng)度(采用三面圍焊)。已知鋼板寬B1=400mm，厚t1=18mm,受軸心力N=1425kN（靜荷載），鋼材Q235B，手工焊，焊條E43型。取hf=8mm。兩塊矩形蓋板寬B2=340mm，厚t2=12mm。NNNN第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（3）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)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L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，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。圖4.26桁架腹桿節(jié)點板的連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接NN1N2eb角鋼的側(cè)縫連接

a)僅用側(cè)面焊縫連接解上式得肢背和肢尖的受力為：（4.19）（4.20）在N1、N2作用下，假定肢尖、肢背hf1、hf2，側(cè)縫的計算長度為：由平衡條件得：肢背肢尖K1—角鋼肢背焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)K2—角鋼肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，查表4.4P72第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接表3.4角鋼角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

b)角鋼用三面圍焊時，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸hf3

，并算出它所能承受的內(nèi)力N3

：通過平衡關(guān)系得肢背和肢尖側(cè)焊縫受力為:

角鋼角焊縫圍焊的計算NN1N2ebN3lw2lw1在N1、N2作用下，側(cè)焊縫的長度用公式（3.21、3.22）。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接c)當(dāng)采用L形圍焊時，令N2＝0，得：L形圍焊角焊縫計算公式為：若求出得hf3大于hfmax

,則不能采用L形圍焊。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接角焊縫的實際長度和計算長度關(guān)系：角焊縫：實際長度=計算長度+2hf三面圍焊或L型焊縫，因在轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，可視為一條焊縫注：焊縫的實際長度取5mm的倍數(shù)。便于焊條下料第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接例3.2

設(shè)計如圖所示雙面不等邊角鋼和節(jié)點板間的連接角焊縫。受靜力荷載N=575kN。長肢相拼，鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。N=575kN2160×100×10[分析]目標(biāo)：設(shè)計焊縫（包括焊腳尺寸、焊縫長度）方法：假定焊腳尺寸----焊縫長度第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接

步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值（ffw）查表：ffw=160N/mm2

步驟2：假定焊腳尺寸（hf）角焊縫的尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的。最大焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，當(dāng)t>6mm時，hf≦t-(1～2)mm，t為較薄焊件的厚度10mmhfmax=8～9mm取hf=6mm最小焊腳尺寸：規(guī)范規(guī)定，hf≧1.5(t)1/2，t為較厚焊件的厚度14mmhfmin=5.6mm第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接步驟3：計算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫分擔(dān)的軸力（N1,N2）查表得焊縫內(nèi)力分配系數(shù)K1=0.65,K2=0.35肢背角焊縫所承受的內(nèi)力N1=0.65×575=373.75kN肢尖角焊縫所承受的內(nèi)N2=0.35×575=201.25kNNk1Nk2Nlw2lw1第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接步驟4：計算角鋼肢背和肢尖上側(cè)縫長度（lw1,lw2）利用公式肢背角焊縫側(cè)縫長度lw1′=278mm考慮到起滅弧的影響，肢背和肢尖角焊縫實際長度肢尖角焊縫側(cè)縫長度lw2′=150mmlw2=lw2′+2hf=162mmlw1=lw1′+2hf=290mm第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet（1）受彎矩M

、剪力V

、軸力N聯(lián)合作用時角焊縫的計算由軸心拉力Nx產(chǎn)生的應(yīng)力：由彎矩M產(chǎn)生的最大應(yīng)力：2.復(fù)雜受力時角焊縫連接計算第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接A點產(chǎn)生的剪應(yīng)力：A點控制應(yīng)力最大為控制設(shè)計點A點產(chǎn)生的正應(yīng)力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的正應(yīng)力。直接疊加得：代入角焊縫實用計算公式第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（2）V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計算h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對于1點：式中：Iw—全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的距離假設(shè)：腹板焊縫承受全部剪力，全部焊縫承受彎矩第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接彎曲應(yīng)力沿焊縫截面呈三角形分布剪應(yīng)力沿腹板焊縫截面均勻分布如圖第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接h1σf1σf2τfxxhh222’1h1MeFVM對于2點：強(qiáng)度驗算公式：h2—腹板焊縫的實際長度；lw2—腹板焊縫的計算長度；he2—腹板焊縫截面有效高度。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure第三章連接工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接另一種計算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力近似與材料所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對水平力H=M/h。

(h值近似取為翼緣中線的距離)

腹板焊縫的強(qiáng)度計算式：HH翼緣焊縫的強(qiáng)度計算式：V第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接Chapter4Connectionsofsteelstructures第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接（3）三面圍焊受扭矩、剪力聯(lián)合作用時角焊縫的計算圖3.3.19承受偏心力的三面圍焊Fe1rxahl2xxyyAA’0TVre將F向焊縫群形心簡化得:

軸心力V＝F扭矩

T=Fe故：該連接的設(shè)計控制點為A點和A’點計算時按彈性理論假定:①被連接件絕對剛性，它有繞焊縫形心O旋轉(zhuǎn)的趨勢，而焊縫本身為彈性。②扭距在角焊縫群上產(chǎn)生的任一點的應(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。③在軸心力V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接e2x0hl2xxyyAA’0TFrxxyyrrxryA0θheTTfFA’T作用下A點應(yīng)力:sTIp——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x、y軸的慣性矩；

rx、ry——為焊縫形心到焊縫驗算點在x、y方向的距離。第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二第三章連接軸力F產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布計算，A點應(yīng)力:A點垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:f，F(xiàn)，平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:T強(qiáng)度驗算公式：F第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接xxyyrrxryA0θheTTfFA’第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二例3.3

驗算圖中梁與鋼柱間的連接角焊縫的強(qiáng)度。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。荷載設(shè)計值N=400kN（靜力荷載），e=250mm，焊腳尺寸hf=8mm。焊縫采用了周邊圍焊。NVMa)b)c)例題4.3(角焊縫受偏心剪力)第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二[分析]對于工字梁與鋼柱的角焊縫連接，通常只承受彎矩M和剪力V的作用，荷載情況簡單，但是焊縫采用了周邊圍焊，焊縫截面情況比較復(fù)雜。目的：驗算角焊縫的強(qiáng)度（焊腳尺寸hf已知，焊縫長度lw可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）計算時可以采用兩種假設(shè)：A：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承擔(dān)；B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩。第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二[計算]步驟2：作用在焊縫形心上力的計算V=N=400kNM=Ne=100kN·m

步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值（ffw）查表4.2（P63）得ffw=160N/mm2

采用假設(shè)A：腹板焊縫承受全部剪力，彎矩由全部焊縫承擔(dān)步驟3：計算焊縫有效截面對中和軸的慣性矩第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二翼緣焊縫的最大正應(yīng)力

sf1=106.9N/mm2<bf×160=195N/mm2

步驟4：計算控制點應(yīng)力控制點有兩點：

a)翼緣焊縫的最外纖維處

b)翼緣焊縫與腹板焊縫的交點處

b)交點處腹板焊縫由彎矩引起的最大正應(yīng)力sf2=88.4N/mm2剪力V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力tf=105.0N/mm2交點處腹板焊縫的強(qiáng)度為127.6N/mm2<160N/mm2

滿足強(qiáng)度要求第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二

采用假設(shè)B：腹板焊縫承受全部剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩HH

步驟3：翼緣焊縫所承受的水平力（翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，可以將彎矩轉(zhuǎn)化為一對水平力）

H=M/h=263kN(h值近似取為翼緣中線的距離)翼緣焊縫的強(qiáng)度sf＝120.4N/mm2<195N/mm2腹板焊縫的強(qiáng)度tf＝105.0N/mm2<160N/mm2均滿足要求第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二例4.4

設(shè)計牛腿板與鋼柱間的連接角焊縫（三面圍焊），并驗算焊縫強(qiáng)度。板邊長度l1=300mm，l2=400mm，偏心力F=196kN，e1=300mm，承受靜力荷載，鋼材Q235，手工焊，焊條為E43型，鋼板厚t=10mm。（見書上例題4.5，P78）ye1TFVAoa)e2l1l2第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接xryrxrb)yoxy0.7hf第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二ye1TFVAoa)e2l1l2[分析]該三面圍焊共同承受剪力V和扭距T的作用，將偏心力F移至焊縫計算截面的重心就可以求出相應(yīng)的V和T。目的：設(shè)計牛腿板和鋼柱板之間的角焊縫（焊縫長度可以根據(jù)構(gòu)造要求確定）假設(shè)焊腳尺寸－－驗算角焊縫的強(qiáng)度第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二[計算]步驟2：焊縫計算截面的重心位置

x0=90mm

步驟1：確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值（ffw）查《規(guī)范》（P382表1.3）得ffw=160N/mm2

xyx300400步驟3：焊縫截面的慣性矩

Ix=16.4×107mm4Iy＝5.5×107mm4Ip＝21.9×107mm4第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二步驟4：作用在焊縫上的力計算

V=F=196kNe=e1+e2=e1+(l1-x0)=510mmT=Fe=109N.mmrTVxyx300400e2e1NA步驟5：控制點A強(qiáng)度計算

sf=96N/mm2

tT=91N/mm2

sF=35N/mm2

（4.3.6）控制點強(qiáng)度為140.8N/mm2<160N/mm2

滿足強(qiáng)度要求第三章連接第三章連接第三章連接第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期二角焊縫小結(jié)焊腳尺寸應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)。對手工