鋼結(jié)構(gòu)的連接-焊接連接之角焊縫的計(jì)算

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件角焊縫的計(jì)算直角角焊縫破壞試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）側(cè)面角焊縫的破壞大多在45o截面；（2）正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，可能沿45o截面破壞，也可能沿溶合邊破壞；（3）側(cè)焊縫破壞強(qiáng)度最低，正面角焊縫破壞強(qiáng)度最高，剛度大，塑性差。故為簡化計(jì)算，偏于安全地假定破壞發(fā)生于45°喉截面上。直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式直角角焊縫的受力分析圖1側(cè)焊縫破壞形式(a)實(shí)際剪壞面(b)計(jì)算剪壞面角焊縫的計(jì)算分析計(jì)算直角角焊縫時(shí)，作如下假定和簡化處理:

①假定角焊縫破壞面與直角邊的夾角為45°；②不計(jì)焊縫熔入焊件的深度和焊縫表面的弧線高度，偏安全地取破壞面上等腰三角形的高為直角角焊縫的有效厚度he，he＝0.7hf；③有效厚度he與焊縫計(jì)算長度lw的乘積稱為破壞面的有效截面面積。計(jì)算時(shí)假定有效截面上應(yīng)力均勻分布。直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式基本假定圖2角焊縫截面h—焊縫厚度；hf—焊縫厚度；he—焊縫有效厚度(焊喉部位)；h1—熔深；h2—凸度；d—焊趾；e—焊跟角焊縫的計(jì)算

在V作用下，在有效截面內(nèi)產(chǎn)生與焊縫長度方向平行的剪應(yīng)力為：在N作用下,產(chǎn)生與有效截面成45°交角的平均應(yīng)力為代入折算應(yīng)力公式整理可得式中，

f

——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。靜載時(shí)

f

＝1.22，

對(duì)直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)，

f

＝1.0

。直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式Nσfτ┸σ┸+Vτ∥VN圖3角焊縫破壞截面角焊縫的計(jì)算對(duì)正面角焊縫，

f＝0，力N與焊縫長度方向垂直，則對(duì)側(cè)面角焊縫，

f＝0，力V與焊縫長度方向平行，則對(duì)周圍角焊縫式中：lw—角焊縫計(jì)算長度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其實(shí)際長度減去2hf；

he=0.7hf；直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算公式角焊縫的計(jì)算角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群福蛉鎳?，特殊情況也允許采用L形圍焊。①用兩側(cè)縫連接時(shí)由力及力矩平衡得：得肢背焊縫肢尖焊縫直角角焊縫連接的計(jì)算角鋼連接的角焊縫計(jì)算

在N1、N2作用下，肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度為：式中：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)。hf1—肢背焊縫的焊角尺寸；hf2—肢尖焊縫的焊角尺寸。圖4兩側(cè)縫連接角焊縫的計(jì)算直角角焊縫連接的計(jì)算軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算公式角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)0.350.65不等邊角鋼（長邊相連）0.250.75不等邊角鋼（短邊相連）0.30.7等邊角鋼肢尖k2肢背k1內(nèi)力分配系數(shù)截面及連接情況角焊縫的計(jì)算②采用三面圍焊假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3

，并求出它所分擔(dān)的內(nèi)力N3

：通過平衡關(guān)系，可得肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力為:肢背焊縫

肢尖焊縫肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長度直角角焊縫連接的計(jì)算軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算公式圖5三面圍焊連接角焊縫的計(jì)算③采用L形圍焊由水平平衡關(guān)系，得：L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：求得hf3≤hfmax,否則不能采用L形圍焊。直角角焊縫連接的計(jì)算軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算公式圖6L形焊連接角焊縫的計(jì)算將圖中的外力N和F向焊縫群形心O簡化，則焊縫同時(shí)受軸心力N、剪力V=F和彎矩M=Fe的作用。直角角焊縫連接的計(jì)算彎矩M、軸力N、剪力V聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算圖7角焊縫受軸心力N、剪力V和彎矩M作用角焊縫的計(jì)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：A點(diǎn)由剪力Ny產(chǎn)生的應(yīng)力：A點(diǎn)由軸心拉力Nx和彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力方向相同，直接疊加得：則角焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式為：直角角焊縫連接的計(jì)算彎矩M、軸力N、剪力V聯(lián)合作用的角焊縫計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?雙蓋板角焊縫連接設(shè)計(jì)案例雙蓋板角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例

如圖所示，試設(shè)計(jì)一雙蓋板的對(duì)接接頭，已知鋼板截面320x14mm，承受軸向力設(shè)計(jì)值N=850kN（靜載）。鋼材Q235，E43型焊條，手工焊。雙蓋板角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例

解題思路本例為一雙蓋板搭接的角焊縫計(jì)算。注意到蓋板截面積2x280x8=4480mm2，剛好等于被連接鋼板截面積320x14=4480mm2，且截面無削弱，故蓋板強(qiáng)度不必驗(yàn)算。本例可首先根據(jù)角焊縫構(gòu)造要求初定焊腳尺寸，然后分別計(jì)算各條焊縫長度。[解]取蓋板2-280x8，Q235鋼，則A=2x280x8=4480mm2=320x14=4480mm2，故蓋板強(qiáng)度不必驗(yàn)算。

取

雙蓋板角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例

現(xiàn)采用三面圍焊，則正面角焊縫能承受的內(nèi)力為：

接頭一側(cè)需要側(cè)面角焊縫的長度為：蓋板總長為：

式中5mm系考慮三面圍焊連續(xù)施焊，故僅在側(cè)面焊縫一端減去5mm。

雙蓋板角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例對(duì)上題為減少矩形蓋板四角處焊縫的應(yīng)力集中，如改為菱形蓋板，則接頭一側(cè)需要焊縫的總長度為：

實(shí)際焊縫的總長度為：

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?雙角鋼角焊縫連接設(shè)計(jì)案例雙角鋼角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例

如圖所示，屋架端斜桿選用雙角鋼2L100x80x10，長肢相連組成T形截面，焊于節(jié)點(diǎn)板上。桿件軸力為450kN，鋼材Q235,E43型焊條，試設(shè)計(jì)該焊縫。雙角鋼角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例

解題思路本例為角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫（角焊縫）計(jì)算。若兩面?zhèn)群?，可直接根?jù)兩焊縫受力大小，計(jì)算出所需長度；若三面圍焊，則應(yīng)先確定端焊縫尺寸并計(jì)算出其受力，然后再計(jì)算兩側(cè)焊縫的長度。[解]A.采用兩側(cè)面角焊縫連接，肢背焊腳尺寸hf1=8mm，肢尖焊腳尺寸hf2=6mm。肢背內(nèi)力

肢尖內(nèi)力

肢背焊縫長度肢尖焊縫長度

考慮起滅弧處焊接缺陷，分別加10mm，則

雙角鋼角焊縫連接設(shè)計(jì)案例案例B.如上題改用三面圍焊時(shí)，仍取hf1=8mm，hf2=6mm，肢端焊腳尺寸hf3=5mm