对接焊缝角焊缝的构造和计算.pptx

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1、对接焊缝角焊缝的构造和计算3钢结构得连接设计不同宽度不同厚度可不设斜坡引弧板3、5、2其它构造3钢结构得连接设计3、5、3焊缝截面焊缝截面厚度焊缝所连接板件得较薄厚度;焊缝截面计算长度 采用引弧板时,焊缝全长有效;未采用引弧板时,计算焊缝长度=焊缝长度减去2t。t为对接接头中为连接件得较小厚度;在T形接头中为腹板厚度;3、4、4传力特性(1)焊缝传递焊件拼接处所承受得构件内力(2)力线没有转折(或基本没有转折)3钢结构得连接设计3、5、4焊缝强度设计值3钢结构得连接设计1.确定计算截面上得内力(荷载效应)2、确定焊缝质量检验等级 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等对接焊

2、缝一般均有全熔透要求,等级为二级或一级 3、确定焊缝强度设计值 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 4、计算焊缝截面特性 截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等5、应力计算6、强度校核3、5、6计算步骤3钢结构得连接设计直焊缝引弧板N轴心拉力或压力tw焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw焊缝计算长度，有引弧板lwL，无引弧板lwL2t（较小板厚）对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度焊缝应力验算式中:3、5、7典型节点(1)焊缝轴心受力直缝直缝3钢结构得连接设计斜焊缝焊缝应力简化验算lw斜焊缝计算长度，对接焊缝抗剪设计强度强度规范规定当，可不验算。斜缝3、5、7典型节点(1)焊缝轴心受力斜缝3钢结构

3、得连接设计弯矩M剪力V平板梁 工字形梁应力分布应力分布弯矩M剪力V轴力N应力分布3、5、7典型节点(2)梁得拼接弯矩、剪力、轴力作用3钢结构得连接设计弯矩M剪力V梁柱连接处柱牛腿处atw焊缝截面应力分布与一般梁中连接计算不同：剪力仅由梁或牛腿腹板承受3、5、7典型节点(3)牛腿焊接弯矩、剪力作用3钢结构得连接设计焊缝有效抗剪面积,整个焊缝截面得面积;3、5、7典型节点(4)牛腿焊接弯矩、剪力、轴力作用3钢结构得连接设计3、6角焊缝得构造与计算直角焊缝斜角焊缝3、6、1角焊缝得构造:角焊缝得截面(1)按两焊角边夹角划分除钢管结构外,对于135o或60o斜角角焊缝,不宜用作受力焊缝。大家学习辛苦了

4、，还是要坚持继续保持安静 继续保持安静3钢结构得连接设计普通型 深熔型 平坡型适宜动力荷载，但施焊不便施焊方便，最常用角焊缝截面(2)按焊缝截面形式划分在直接承受动力荷载得结构中,正面角焊缝宜采用平坦型,且长边沿内力方向;3钢结构得连接设计角焊缝侧焊缝（与力平行）端焊缝（与力垂直）(2)按焊缝方向与受力方向分角焊缝截面3钢结构得连接设计不应太小 否则不能焊透,导致实际承载力不足 焊缝冷却太快容易开裂(1)角焊缝焊脚尺寸hf不应太大 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿具体要求详见规范3、6、2角焊缝截面尺寸(1)hft1t2tt1hf焊脚尺寸就是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘(焊趾)得尺

5、寸3钢结构得连接设计(2)最大焊脚尺寸hf,max3、6、2角焊缝截面尺寸(2)hf,max1、2t1 式中:t1-较薄焊件厚度。对于板件边缘得角焊缝:当 t6mm时,hf,maxt;当 t 6mm时,hf,max t-(12)mm;钢管构件除外 对圆孔或槽孔内得角焊缝,焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径得1/33钢结构得连接设计(3)最小焊脚尺寸hf,min6、2角焊缝截面尺寸(3)式中:t2-较厚焊件厚度。当t24mm时,hf,min=t2另:对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;3钢结构得连接设计(4)侧缝得最大计算长度3、6、2角焊缝

6、截面尺寸(4)当实际长度大于以上值时,计算时不考虑超过部分得强度;但当内力沿侧焊缝全长分布时,不受上式限制。(5)角焊缝得最小计算长度当焊件得焊接长度不受限制时,在满足最大焊缝长度得要求下,小而长得焊缝比大而短得焊缝好！3钢结构得连接设计(6)搭接连接得构造要求3、6、2角焊缝截面尺寸(5)C、角焊缝得端部位于构件转角处时,应作2hf得绕角焊,且转角处必须连续施焊。D、在搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度得5倍,且不得小于25mm。b2hft1t23钢结构得连接设计构造要求汇总3、6、2角焊缝截面尺寸(6)3钢结构得连接设计角焊缝得其它构造要求:(1)承受动力荷载得结构中,垂直于受力方向

7、得焊缝不宜采用不焊透得对接焊缝。(2)在直接承受动力荷载得结构中,角焊缝表面应做成直线形或凹形,焊脚尺寸得比例:对正面角焊缝宜为1:1、5,长边顺内力方向;对侧面角焊缝可为1:1。(3)在次要构件或次要焊接连接中,可采用断续角焊缝。断续角焊缝之间得净距,不应大于15t(对受压构件)或30t(对受拉构件),t为较薄焊件得厚度。3、6、2角焊缝截面尺寸(7)3钢结构得连接设计(1)端缝:焊缝垂直于受力方向,其特点为受力后应力状态较复杂,应力集中严重,焊缝根部形成高峰应力,易于开裂。端缝破坏强度要高一些,但塑性差。(2)侧缝:焊缝长度方向与受力方向平行,其特点为应力分布简单些,但分布并不均匀,剪应力

8、两端大,中间小。侧缝强度低,但塑性较好。3、7角焊缝得受力特点3钢结构得连接设计3、7、1侧缝得应力状态主要受剪应力,分布不均,两头大中间小,焊缝越长应力不均匀程度越高强度相对较低,塑性较好破坏常发生在近似45斜平面上3钢结构得连接设计角焊缝应力状态远比侧焊缝复杂正、剪应力都有,且分布很不均匀根部应力集中最厉害,常常就是开裂得起源点焊缝破坏强度高,但塑性差端焊缝应力分布ABCD3、7、2端缝应力状态破坏模式3钢结构得连接设计90侧焊缝0端焊缝荷载变形曲线3、7、3端缝与侧缝得比较3钢结构得连接设计端焊缝侧焊缝 计算截面均取焊缝45喉部为有效截面（假定破坏截面）有效焊缝高度he0.7hf(焊缝高

9、度)hfhfhe有效截面计算焊缝长度lw每条连续焊缝得长度2hf(每端扣hf)3、7、4角焊缝得计算截面(1)hfhehh1h2deh-焊缝厚度、h1熔深h2凸度、d焊趾、e焊根3钢结构得连接设计 角焊缝得有效截面为平分角焊缝夹角得截面,破坏往往从这个截面发生。有效截面得高度(不考虑焊缝余高)称为角焊缝得有效厚度he,当=90o时:he 0、7hf;其她:he hf cos(/2)。3、7、4角焊缝得计算截面(2)3钢结构得连接设计破坏面试验公式3、7、5角焊缝得计算应力(1)NyNx=fhelw45O45Ohf3钢结构得连接设计简化公式f 端焊缝强度增大系数 f直角焊缝斜角焊缝1.01.22

10、静载、间接动载1.0直接动载f当0时0时式中：平行焊缝长度方向的计算应力 垂直焊缝长度方向的计算应力 角焊缝强度设计值 危险点3、7、5角焊缝得计算应力(2)3钢结构得连接设计3、7、6角焊缝强度设计值3钢结构得连接设计角焊缝计算得基本公式式中f 正面角焊缝得强度设计值增大系数,;但对直接承受动力荷载结构中得角焊缝,由于正面角焊缝得刚度大,韧性差,应取f 1、0;f按角焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向得正应力;f 按角焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向得剪应力。3、8角焊缝计算3钢结构得连接设计3、8、1计算步骤轴力、剪力及联合作用弯矩及与轴力、剪力的共同作用扭矩及与轴力、剪力的共同作用焊缝

11、群截面特性计算计算长度：非连续焊缝计算长度Lw=L-nhf连续焊缝只考虑起弧和落弧处的扣除hf焊缝群形心轴确定、有效截面积、截面模量计算等应力计算强度校核确定焊缝(焊缝群)内力分析3钢结构得连接设计两边侧焊两边端焊验算端焊缝强度提高系数验算认为焊缝有效截面上应力均匀分布一条单独的焊缝，每端扣除hf3、8、2典型节点(1)拼接板连接承受轴力N作用3钢结构得连接设计验算四周围焊当焊缝受直接动力荷载时:由端焊缝1N1122再验算侧焊缝N1lw1N2,lw2减小拼接板角部应力集中四周菱形围焊简化验算无论静载、动载3、8、2典型节点(1)拼接板连接承受轴力N作用3、8、2典型节点(1)受轴心力作用时一般

12、情况:轴心力N通过焊缝重心,且与焊缝长度方向得夹角为:3钢结构得连接设计特殊情况:=90,焊缝长度与受力方向垂直(正面角焊缝):(3-6)=0,焊缝长度与受力方向平行(侧面角焊缝):(3-7)式中 lw为连接一侧所有焊缝得计算长度之与,每条焊缝按实际长度减去2hf。3钢结构得连接设计3钢结构得连接设计肢背焊缝肢尖焊缝blw2lw1两边侧焊N1、N2不均匀分配3、8、3典型节点(2)角钢与拼接板连接承受轴力N作用N1+N2=NN1 e1=N2 e2e1+e2=b由平衡3钢结构得连接设计角钢类型 连接形式内力分配系数肢背K1 肢尖K2等肢角钢 0、70 0、30不等肢角钢短肢连接0、75 0、25

13、不等肢角钢长肢连接0、65 0、353、8、3典型节点(2)角钢与拼接板连接承受轴力N作用3、8、3典型节点(3)角钢与拼接板连接承受轴力N作用角钢用三面围焊与节点板连接得焊缝计算3钢结构得连接设计blw2lw1三面围焊N1+N2+N3=NN1 e1=N2 e2+N3(e2 b/2)e1+e2=b端部正面角焊缝能传递得内力为:3钢结构得连接设计由平衡3、8、3典型节点(4)角钢与拼接板连接承受轴力N作用角钢用“L”型焊缝与节点板连接得焊缝计算由N2=0得:3钢结构得连接设计blw2lw13、8、3典型节点(5)弯矩单独作用时得焊缝计算3钢结构得连接设计任一点处:式中Ww角焊缝有效截面得截面模量

14、。3、8、3典型节点(6)扭矩单独作用时得焊缝计算3钢结构得连接设计3、8、3典型节点(6)扭矩单独作用时得焊缝计算3钢结构得连接设计扭矩单独作用时式中J角焊缝有效截面得极惯性矩,J=IxIy;rAA点至形心o点得距离。将A分解到x与y方向,有3、8、3角焊缝在弯矩、剪力、轴向力、扭矩共同作用时得焊缝计算3钢结构得连接设计3、8、3角焊缝在弯矩、剪力、轴向力、扭矩共同作用时得焊缝计算步骤:3钢结构得连接设计1、首先求出单独外力作用下得角焊缝得应力,并判断该应力状态相对该焊缝产生端缝受力还就是侧缝受力,分别用与表示。2、采用叠加原理,将各种外力作用下得焊缝应力用进行叠加。叠加时注意应取焊缝截面上

15、同一点处得应力值进行叠加,而不就是最大应力值进行叠加。为此,事先应预判断焊缝应力“最危险点”,“最危险点”一般位于焊缝边缘处,偏离形心较远处。3钢结构得连接设计梁柱连接受弯矩M、剪力V、轴力N作用危险点a：验算危险点b：仅腹板焊缝截面梁柱连接整个焊缝截面 焊缝应力分布弯矩轴力剪力加劲肋整个截面Aw,Iw3、8、3典型节点(7)梁柱连接弯矩、剪力、轴力作用3钢结构得连接设计焊缝截面=V(a+e)剪力V产生的A点应力3、8、3典型节点(8)牛腿焊接扭矩、剪力、轴力作用轴力N产生A点的应力扭矩T产生A点得应力极惯性矩Izw=Ixw+Iyw3钢结构得连接设计焊缝截面=V(a+e)X方向合应力：Y方向合

16、应力：验算：A点:3、8、3典型节点(8)牛腿焊接扭矩、剪力、轴力作用3钢结构得连接设计3钢结构得连接设计3、8、4焊接应力与焊接变形1、焊接变形:钢结构构件或节点在焊接过程中,局部区域受到很强得高温作用,在此不均匀得加热与冷却过程中产生得变形称为焊接变形。2、焊接应力:焊接后冷却时,焊缝与焊缝附近得钢材不能自由收缩,由此约束而产生得应力称为焊接应力。3、焊接应力产生得原因及其危害(1)原因 焊接应力产生得原因本质上焊接过程中得热胀冷缩引起得。两块钢板上施焊时,产生不均匀得温度场,焊缝附近温度高达1600C,其邻近区域温度较低,且冷却很快。冷却时钢材收缩,冷却慢得区域收缩受到限制,从而产生拉应

17、力,冷却快得区域受到压应力。3钢结构得连接设计3钢结构得连接设计纵向焊接应力沿焊缝方向两板焊接焊缝区受拉、两侧受压焊接工字钢腹板中央受压,两端受拉翼缘中央受拉,两端受压横向焊接应力垂直焊缝方向A、焊缝纵向收缩导致两块板反向弯曲中间横向受拉,两端受压B、施焊先后不同,则冷却时间不同,导致后焊部分收缩受拉,先冷部分受杠杆作用也受拉,中间部分受压A与B两种作用叠加厚度方向焊接应力表面受压,中央受拉3、8、4焊接应力与焊接变形焊接应力:3钢结构得连接设计X(横向焊接应力)Y(纵向焊接应力)Z(厚度方向焊接应力)焊缝纵向焊接应力平 板 工字形截面3、8、4焊接应力与焊接变形3钢结构得连接设计第一部分 施

18、焊方向收缩横向焊接应力应力分布第二部分厚度方向焊接应力=合成应力3、8、4焊接应力与焊接变形(2)焊接应力得危害 A、由于承载时可扩展塑性区,常温下受静载不影响强度,但会影响刚度B、焊缝中得三向应力阻碍塑性变形得发展,导致开裂,降低疲劳强度C、降低构件稳定性,与使构件提前进入塑性工作阶段4、焊接变形得产生与防止(1)焊接变形产生得原因及形式焊接变形就是由于焊接过程中焊区得收缩变形引起得,表现在构件局部得鼓起、歪曲、弯曲或扭曲等。表现主要有:纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。如图:3钢结构得连接设计3、8、4焊接应力与焊接变形3钢结构得连接设计与焊接应力同时产生,由焊区

19、收缩变形导致波浪变形纵向收缩横向收缩弯曲角变形波浪变形扭曲变形3、8、4焊接应力与焊接变形3钢结构得连接设计(2)降低焊接应力与焊接变形得措施1)选择合理得施焊顺序(分段、分层、分块等);2)采用合理得焊缝设计:尽量避免三向焊缝汇交;控制焊缝厚度不要过大;尽量对称布置焊缝;不宜单独使用端缝。3)施焊前使构件有一个与焊接变形相反得预变形;4)对小尺寸构件可在焊前预热,或在焊后回火加热至600左右,然后缓慢冷却;5)采用机械方法校正焊接变形。3、8、4焊接应力与焊接变形3钢结构得连接设计设计措施合理安排焊缝位置焊缝不宜过分集中,避免焊缝立体交错差 好差 好差 好加劲板：主要焊缝通过，次要焊缝中断(2)降低焊接应力与焊接变形得措施3、8、4焊接应力与焊接变形