鋼結(jié)構(gòu)工程施工（第五版） 課件 2項(xiàng)目二 焊接

第8講焊接的方法

鋼結(jié)構(gòu)的連接方法一般采用焊接、螺栓連接和鉚釘連接。

其中焊接應(yīng)用較為普遍，其操作方法一般是通過電弧產(chǎn)生熱量使焊條和焊件局部熔化，然后經(jīng)冷卻凝結(jié)成焊縫，從而使焊件連接成一體。第8講焊接的方法焊接優(yōu)點(diǎn)：焊件一般不設(shè)連接板而直接連接，且不削弱焊件截面，構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，操作簡(jiǎn)便省工，生產(chǎn)效率高，在一定條件下還可采用自動(dòng)化作業(yè)，焊接的剛度大，密閉性能好。焊接缺點(diǎn)：焊縫附近熱影響區(qū)的材質(zhì)變脆；焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)有不利影響；焊接結(jié)構(gòu)因剛度大，對(duì)裂紋很敏感，一旦產(chǎn)生局部裂紋時(shí)便易于擴(kuò)展，尤其在低溫下更易產(chǎn)生脆斷。第8講焊接的方法

1.焊接方法

鋼結(jié)構(gòu)主要采用電弧焊，它設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，且焊縫質(zhì)量可靠，優(yōu)點(diǎn)較多。（1）手工電弧焊

原理、優(yōu)缺點(diǎn)第8講焊接的方法（2）自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊

原理、優(yōu)缺點(diǎn)第8講焊接的方法（3）C02氣體保護(hù)焊

原理、優(yōu)缺點(diǎn)第8講焊接的方法小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了連接的方法，焊接的概念、優(yōu)缺點(diǎn)和焊接的三種方法，重點(diǎn)掌握焊接的三種方法和工作原理。第8講焊接的方法第9講焊接接頭與焊縫的形式

鋼結(jié)構(gòu)的連接可分為對(duì)接、搭接、T形連接和角接等接頭形式。當(dāng)采用焊接時(shí)，根據(jù)焊縫的截面形狀，又可分為對(duì)接焊縫和角焊縫以及由這兩種形式焊縫組合成的對(duì)接與角接組合焊縫，見圖2-10。第9講焊接接頭與焊縫的形式1.對(duì)接焊縫第9講焊接接頭與焊縫的形式2.角焊縫第9講焊接接頭與焊縫的形式

角焊縫按沿長(zhǎng)度方向的布置，還可分為連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫兩種形式，見圖2-11。前者為基本形式，其受力性能好，應(yīng)用廣泛。后者因在焊縫分段的兩端應(yīng)力集中嚴(yán)重，故一般只用在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中。第9講焊接接頭與焊縫的形式3.焊縫的施焊位置與形式。第9講焊接接頭與焊縫的形式小結(jié)

本講學(xué)習(xí)了對(duì)接焊縫、角焊縫的概念與形式。第9講焊接接頭與焊縫的形式第10講焊縫符號(hào)及標(biāo)注1、焊接符號(hào)的組成與基本形式。組成：圖形符號(hào)、輔助符號(hào)、引出線

、V、涂黑的三角形旗、3/4圓弧含義。表2-8

第10講焊縫符號(hào)及標(biāo)注2、對(duì)接焊縫的坡口形式、符號(hào)及尺寸標(biāo)注。第10講焊縫符號(hào)及標(biāo)注焊縫標(biāo)注圖形第10講焊縫符號(hào)及標(biāo)注小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了焊縫的表示方法。焊縫符號(hào)主要由圖形符號(hào)、輔助符號(hào)和引出線等部分組成。要求在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)能正確標(biāo)注焊縫，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工時(shí)能正確識(shí)別焊縫符號(hào)。第10講焊縫符號(hào)及標(biāo)注第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)1.焊縫缺陷

當(dāng)焊縫中存在氣孔、夾渣、咬邊等缺陷時(shí)，它們不但使焊縫的受力面積削弱，而且還在缺陷處引起應(yīng)力集中，易于形成裂紋。在受拉連接中，裂紋更易擴(kuò)展延伸，從而使焊縫在低于母材強(qiáng)度的情況下破壞。同樣，缺陷也會(huì)降低連接的疲勞強(qiáng)度。因此，應(yīng)對(duì)焊縫質(zhì)量嚴(yán)格檢驗(yàn)。第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)圖2-15焊縫缺陷第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)

除以上焊接缺陷外，由于焊接時(shí)溫度的變化，也會(huì)引起鋼材的變形，影響鋼材的質(zhì)量。例T形連接焊接變形動(dòng)畫、薄板焊接翹曲變形動(dòng)畫、垂直連接焊接變形動(dòng)畫、搭接連接構(gòu)件變形動(dòng)畫、對(duì)接焊縫構(gòu)件變形等。

選擇正確的焊接順序，能有效減少焊接變形。工字型截面焊接變形（順序錯(cuò)誤）動(dòng)畫、工字型截面焊接變形（順序正確）動(dòng)畫、正確焊接順序1動(dòng)畫、正確焊接順序2跳焊動(dòng)畫。第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)2.焊縫缺陷檢查焊縫表面缺陷可通過外觀檢查，內(nèi)部缺陷則用無損探傷(超聲波或x射線、γ射線)確定。3.焊縫質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)小結(jié)

本講學(xué)習(xí)了焊縫的缺陷、焊接溫度引起的變形，焊縫缺陷檢查方法、焊縫質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)掌握焊縫的缺陷類型和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第11講焊縫質(zhì)量等級(jí)第12講

對(duì)接焊縫構(gòu)造1.焊縫坡口形式及選用

對(duì)接焊縫坡口的形狀可分為I形、單邊V形、V形、X形、單邊U形、U形和K形等。第12講對(duì)接焊縫構(gòu)造2.變截面鋼板拼接寬度或厚度相差4mm以上時(shí)，做坡度。坡度≤1：2.5或1：4

當(dāng)厚度相差不大(當(dāng)較薄鋼板的厚度≥5～9mm時(shí)為2mm、10～12mm時(shí)為3mm、>12mm時(shí)為4mm)時(shí)，可不加工斜坡。第12講對(duì)接焊縫構(gòu)造3.引出板、引弧板概念

在對(duì)接焊縫的起弧落弧處，常出現(xiàn)弧坑等缺陷，以致引起應(yīng)力集中并易產(chǎn)生裂紋，這對(duì)承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)尤為不利。因此，各種接頭的對(duì)接焊縫均應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧板和引出板。第12講對(duì)接焊縫構(gòu)造在未來職業(yè)崗位的應(yīng)用：

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，能正確選用焊縫形式，能正確處理不同厚度焊件的焊接，明白引弧板的作用。

小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了焊縫坡口的形式及選用，變截面鋼板的拼接，引出板、引弧板的作用，重點(diǎn)要掌握基本概念，能正確選用焊縫坡口，能處理不同厚度鋼板的焊接。第12講對(duì)接焊縫構(gòu)造第13講

對(duì)接焊縫的計(jì)算1、軸心力下對(duì)接焊縫的計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算公式：

第13講對(duì)接焊縫的計(jì)算

如果直縫不能滿足強(qiáng)度要求，可采用圖示斜對(duì)接焊縫。焊縫與作用力間的夾角滿足時(shí)，斜焊縫的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，不再進(jìn)行驗(yàn)算。第13講對(duì)接焊縫的計(jì)算2.彎矩和剪力作用下對(duì)接焊縫的計(jì)算（1）矩形截面第13講對(duì)接焊縫的計(jì)算（2）工字形截面第13講對(duì)接焊縫的計(jì)算在未來職業(yè)崗位的應(yīng)用：

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，能進(jìn)行對(duì)接焊縫的計(jì)算。

小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了對(duì)接焊縫的計(jì)算，重點(diǎn)掌握計(jì)算公式的應(yīng)用。第13講對(duì)接焊縫的計(jì)算第14講角焊縫的形式與構(gòu)造1.角焊縫的形式(1)角焊縫按其長(zhǎng)度方向和外力作用方向的不同可分為平行于力作用方向的側(cè)面角焊縫1、垂直于力作用方向的正面角焊縫2、與力作用方向成斜角的斜向角焊縫3第14講角焊縫的形式與構(gòu)造(2)角焊縫的截面形式

普通型、凹面型和平坦型三種，hf稱為角焊縫的焊腳尺寸。第14講角焊縫的形式與構(gòu)造2.角焊縫的構(gòu)造最小焊腳尺寸hfmin：最大焊腳尺寸hfmax：

第14講角焊縫的形式與構(gòu)造（3）不等焊腳尺寸：當(dāng)兩焊件的厚度相差較大，且采用等焊腳尺寸無法滿足最大和最小焊腳尺寸的要求時(shí)，可采用不等焊腳尺寸。（4）焊縫最小計(jì)算長(zhǎng)度： 角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于8hf和40mm；當(dāng)hf≤5mm時(shí)，則應(yīng)為50mm。第14講角焊縫的形式與構(gòu)造（5）焊縫最大計(jì)算長(zhǎng)度 側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于60hf，當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，其超過部分在計(jì)算中不予考慮。（6）側(cè)面角焊縫第14講角焊縫的形式與構(gòu)造（7）在搭接連接中：搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25mm，減小因焊縫收縮產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及因偏心產(chǎn)生的附加彎矩。（8）當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)：為避免起落弧的缺陷發(fā)生在此應(yīng)力集中較大部位，宜做長(zhǎng)度為2hf的繞角焊，見圖2-24，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，不能斷弧。第14講角焊縫的形式與構(gòu)造在未來職業(yè)崗位的應(yīng)用：

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，能正確選擇角焊縫的形式，按構(gòu)造確定角焊縫的焊角尺寸hf，確定焊縫長(zhǎng)度等構(gòu)造。

小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了角焊縫的形式與構(gòu)造，重點(diǎn)掌握焊角縫焊角尺寸hf的構(gòu)造取值。第14講角焊縫的形式與構(gòu)造第15講角焊縫的計(jì)算

1.角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度(1)側(cè)面角焊縫力N平行于焊縫：剪應(yīng)力破壞：沿450喉部破壞第15講角焊縫的計(jì)算(2)正面角焊縫力垂直于焊縫：N破壞：沿450喉部或兩熔合邊強(qiáng)度較側(cè)面角焊縫高1.35～1.55倍第15講角焊縫的計(jì)算工程中，假定破壞沿450喉部破壞。焊縫有效厚度：焊縫有效長(zhǎng)度：減2hf第15講角焊縫的計(jì)算2.角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式第15講角焊縫的計(jì)算在未來職業(yè)崗位的應(yīng)用：

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，能正確分析側(cè)面角焊縫、正面角焊縫的受力狀態(tài)，并能進(jìn)行焊縫的承載力計(jì)算。小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了側(cè)面角焊縫、正面角焊縫的受力狀態(tài)，以及在垂直力和平行力的共同作用下，角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式，重點(diǎn)掌握受力特點(diǎn)。第15講角焊縫的計(jì)算第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算1.當(dāng)作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，相當(dāng)于正面角焊縫受力，得第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算2.當(dāng)作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，相當(dāng)于側(cè)面角焊縫受力，得

第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算3.當(dāng)焊縫方向較復(fù)雜時(shí)，均按側(cè)面角焊縫對(duì)待，偏安全地取βf=1.0第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算4.當(dāng)角鋼用角焊縫連接時(shí)： 角鋼與連接板用角焊縫連接時(shí)，一般宜采用兩面?zhèn)群?，也可用三面圍焊或L形圍焊。

第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算（1）當(dāng)采用兩面?zhèn)群笗r(shí)肢背：肢尖：

η1、η2角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，可按表2-9的近似值取用。第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算（2）當(dāng)采用三面圍焊時(shí)：hf3

按構(gòu)造選取，這時(shí)

已知。肢背：肢尖：第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算（3）當(dāng)采用L形圍焊時(shí)：N2=0第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算

按上述方法求出各條焊縫分擔(dān)的內(nèi)力后，假定角鋼肢背和肢尖焊縫尺寸hf1和hf2，即可分別求出所需的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算

對(duì)L形圍焊可按下式先求其正面角焊縫的焊腳尺寸hf3，然后使hf1=hf3，再由式（2-20）即可求出lw1

第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算在未來職業(yè)崗位的應(yīng)用：

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，能正確計(jì)算角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。小結(jié)：

本講主要學(xué)習(xí)了正面角焊縫、側(cè)面角焊縫、復(fù)雜焊縫方向、角鋼連接角焊縫的計(jì)算，計(jì)算中重點(diǎn)是根據(jù)構(gòu)造確定焊角尺寸，計(jì)算焊縫長(zhǎng)度。第16講軸心力作用下的角焊縫計(jì)算第17講彎矩、剪力和軸力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算當(dāng)彎矩、剪力和軸力共同作用時(shí)

F力分解：V和N，M=Ve、并向角焊縫有效截面的形心簡(jiǎn)化，焊縫端點(diǎn)A最危險(xiǎn)。第17講彎矩、剪力和軸力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算M引起：N引起：