角焊缝及其计算 型式及分类 截面形式:普通型（等边凸形）、平坦型（不等边凹形）、凹面形 两焊脚边夹角：直角角焊缝、斜角角焊缝、焊缝长度与作用方向 1.侧面角焊缝（侧缝） 侧缝主要承受剪力，应力状态叫单纯，在弹性阶段，剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两端大中间小，且焊缝越长越不均匀，但侧缝塑性好。 2．正面角焊缝（端缝） 端缝连接中传力线有较大的弯折，应力状态较复杂，正面角焊缝沿焊缝长度方向分布比较均匀，但焊脚及有效厚度面上存在严重的应力集中现象，所以其破坏属于正应力和剪应力的综合破坏，但正面角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质较脆。 3．斜向角焊缝 斜向角焊缝受力情况较复杂，其性能介于侧缝和端缝之间，常用于杆件倾斜相支的情况，也用在板件较宽，内力较大连接中。 4．周围角焊缝 主要为了增加焊缝的长度和使焊缝遍及板件全宽，而把板件交搭处的所有交搭线尽可能多的加以焊接，成为开口或封闭的周围角焊缝。构造及要求。 4.1.最小焊脚尺寸 4.2.最大焊脚尺寸贴边处满足
4.3.角焊缝最小长度 4.4.侧面角焊缝最大计算长度 4.5.板件端部仅有两条角焊缝时每条侧面角焊缝的计算长度 4.6.搭接连接中搭接长度应满足而且不宜采用一条正面角焊缝来传力。 4.7.在次要构件和焊缝连接中，允许采用断续角焊缝，各段间距满足以保证整体受力。 角焊缝连接计算 基本计算公式 轴心作用下的角焊缝计算 轴心作用下角钢的角焊缝计算 弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（T形接头） 弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（搭接形接头） 1. 端缝、侧缝在轴向力作用下的计算： （1）端缝 ——垂直于焊缝长度方向的应力； he ——角焊缝有效厚度； lw ——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）；ffw ——角焊缝强度设计值；bf ——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，bf =1.22，直接承受动力荷载bf =1.0。 （2）侧缝
钢结构的焊接连接 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。它的优点是：（1）焊件间可直接相连，构造简单，制作加工方便；（2）不削弱截面，用料经济；（3）连接的密闭性好，结构刚度大；（4）可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。缺点是：（1）在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质变脆；（2）焊接残余应力和变形使受压构件承载力降低；（3）焊接结构对裂纹很敏感，低温时冷脆的问题较为突出。 一、焊缝的形式 1．角焊缝 图 1 直角角焊缝截面 图 2 斜角角焊缝截面 角焊缝按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。两焊脚边的夹角为90°的焊缝称为直角角焊缝，直角边边长h f 称为角焊缝的焊脚尺寸，h e ＝0.7h f 为直角角焊缝的计算厚度。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角大于135°或小于60°的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。 2．对接焊缝 对接焊缝的焊件常需加工成坡口，故又叫坡口焊缝。焊缝金属填充在坡口内，所以对接焊缝是被连接件的组成部分。 坡口形式与焊件厚度有关。当焊件厚度很小（手工焊≤t 6mm ，埋弧焊≤t 10mm ）时，可用直边缝。对于一般厚度（t=10～20mm ）的焊件可采用具有斜坡口的单边V 形或V 形焊缝。斜坡口和离缝c 共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p 有托
住熔化金属的作用。对于较厚的焊件（t＞20mm），则采用U形、K形和X形坡口。对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《建筑结构焊接规程》的要求进行。 凡T形，十字形或角接接头的对接焊缝称之为对接与角接组合焊缝。 图3 对接焊缝的坡口形式 3．焊缝质量检验 《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。焊缝质量的外观检验检查外观缺陷和几何尺寸，内部无损检验检查内部缺陷。 二、直角角焊缝的构造与计算 角焊缝按其与作用力的关系可分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝。正面角焊缝的焊缝长度方向与作用力垂直，侧面角焊缝的焊缝长度方向与作用力平行，斜焊缝的焊缝长度方向与作用力倾斜，由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝组成的混合，通常称作围焊缝。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，强度较低。应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。 正面角焊缝受力复杂，其破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形能力差。斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 1．角焊缝的构造要求 （1）最小焊脚尺寸 t（1） h f≥1.5 2 式中t2—较厚焊件厚度，单位为mm。
中文词条名：钢结构设计规范·构造要求·焊缝连接 英文词条名： 8.2.2焊缝金属应与主体金属相适应。当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。 8.2.2在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件形心轴。 焊件厚度大于20mm的角接接头焊缝，应采用收缩时不易引起层状撕裂的构造。 注:钢板的拼接当采用对接焊缝时，纵横两方向的对接焊缝，可采用十字形交叉或T形交叉；当为T形交叉时，交叉点的间距不得小于200mm。 8.2.3对接焊缝的坡口形式，宜根据板厚和施工条件按有关现行国家标准的要求选用。8.2.4在对接焊缝的拼接处:当焊件的宽度不同或厚度在一侧相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5的斜角(图8.2.4）;当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度按第8.2.3条的要求取用。 图8.2.4 不同宽度或厚度钢板的拼接 注：直接承受动力荷载且需要进行疲劳计算的结构，本条所指斜角坡度不大于1：4。 8.2.5当采用部分焊透的对接焊缝时，应在设计图中注明坡口的形式和尺寸，其计算厚度h (mm)不得小于`1.5sqrtt`,t(mm)为焊件的较大厚度。在直接承受动力荷载的结构中，垂直于受e 力方向的焊缝不宜采用部分焊透的对接焊缝。
8.2.6角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90。“(直角角焊缝)。夹角a＞135。或a＜60。的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。 8.2.7角焊缝的尺寸应符合下列要求: 1角焊缝的焊脚尺寸h1(mm)不得小于1.5`sqrtt`,t(mm)为较厚焊件厚度(当采用低氢型碱性焊条施焊时，t可采用较薄焊件的厚度)。但对埋弧自动焊，最小焊脚尺寸可减小1mm；对T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同。 2角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外)，但板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合下列要求: 1)当t≤6mm时，h f≤t； 2)当t＞6mm时，h f≤t-(l~2 )mm。 圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。 3角焊缝的两焊脚尺寸一般为相等。当焊件的厚度相差较大且等焊脚尺寸不能符合本条第1、2款要求时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边应符合本条第2款的要求；与较厚 焊件接触的焊脚边应符合本条第1款的要求。 4侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8h f，和4Omm。 5侧面角焊缝的计算长度不宜大于60h f,当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。 8.2.8在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例: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。 8.2.9在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于10h1，或50mm，其净距不应大于15t(对受压构件)或30t(对受拉构件),t为较薄焊件的厚度。 8.2.1O当板件的端部仪有两侧面角焊缝连接时，每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t(当t＞12mm)或190mm(当t≤12m
焊接变形收缩始终是一个比较复杂的问题，对接焊缝的收缩变形与对接焊缝的坡口形式、对接间隙、焊接线的能量、钢板的厚度和焊缝的横截面积等因素有关，坡口大、对接间隙大，焊缝截面积大，焊接能量也大，则变形也大。 为了给设计人员提供一定的参考，贴几个公式： 1、单V对接焊缝横向收缩近似值及公式： y = *e^（） y＝收缩近似值 e＝ x＝板厚 2、script id=text173432>双V对接焊缝横向收缩近似值及公式： y = *e^（） y＝收缩近似值
e＝ x＝板厚 3、 4、
5、 6、
1、预热处理是为了防止裂纹，同时兼有一定改善接头性能的作用，但是预热也恶化劳动条件，延长生产周期，增加制造成本。过高预热温度反会使接头韧性下降。 预热温度确定取决于钢材的化学成分、焊件结构形状、约束度、环境温度和焊后热处理等。随着钢材碳当量、板厚、结构约束度增大和环境温度下降，焊前预热温度也需相应提高。焊后进行热处理的可以不预热或降低预热温度。 Q345焊接的预热温度板厚≤40mm，可不预热； 板厚＞40mm，预热温度≥100度（以上为理论参考）2、焊接变形收缩始终是一个比较复杂的问题，对接焊缝的收缩变形与对接焊缝的坡口形式、对接间隙、焊接线的能量、钢板的厚度和焊缝的横截面积等因素有关，坡口大、对接间隙大，焊缝截面积大，焊接能量也大，则变形也大。具体经验公式见附件！ 3、低合金钢接头焊接区的清理是一项不可忽视的工作，是建立低氢环境的主要环节之一。 若直接在焊件切割边缘和切割坡口上的焊接接头，则焊前必须清理干净切割面得氧化皮盒熔化金属的毛刺，必要时可用砂轮打磨。
§3.3 直角角焊缝连接的构造和计算 一．定义 侧焊缝——焊缝轴线平行于力线； 端焊缝——焊缝轴线垂直于力线； 斜焊缝——焊缝轴线倾斜于力线。 二．直角角焊缝应力分析 大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力。传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。 试验证明： 1．侧焊缝以45°“咽喉截面”破坏居多； 2．端焊缝的强度是侧焊缝强度的1.35～1.55倍。 规范规定：在焊缝计算时以侧焊缝强度为基准（w f f ）,端焊缝强度为1.22w f f ，斜焊缝强度为 。3 θ sin 12 w f -f 三．直角角焊缝的构造 t 1-(1~2) t 1 h f ≤1.2t min h f ≤ (当t 1＞6) (当t 1≤6)h f h f t 2 t 1 t 1 t 2 1．最小焊缝高度：fmin h =11.5t ，1t —较厚板件的厚度； 2．最大焊缝高度：2fmax 1.2t h =，2t —较薄板件的厚度； 对于贴边焊
当t ≤6mm 时，fmax h =t ； 当t >6mm 时，fmax h =t －（1～2）mm 要求：fmin h ≤f h ≤fmax h 3．最大焊缝长度：fmax l =60f h （静荷） fmax l =40f h （动荷） 若内力沿角焊缝全长分布，则计算长度不受此限； 4．最小焊缝长度：fmin l =8f h ≮40mm 要求：fmin l ≤f l ≤fmax l 5．搭接连接的构造要求 试验结果表明，连接的承载力与b/lw 有关。 要求： w b l ≤ 和 16 (1190 (12)t t m m b m m t m m >?
第三章连接 §3-3角焊缝的构造和计算 3.3.1角焊缝的构造 一、角焊缝的形式和强度 角焊缝（fillet welds）是最常用的焊缝。角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。按其截面形式可分为直角角焊缝（图3.3.1）和斜角角焊缝（图3.3.2）。 直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图3.3.1a）。在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用图3.3.1（b）所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图3.3.1c）。图中的hf为焊角尺寸。 两焊脚边的夹角α＞90°或α＜90°的焊缝称为斜角角焊缝（图3.3.2）。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角α＞135°或α＜60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。焊缝越长，应力分布越不均匀，但在进入塑性工作阶段时产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。 正面角焊缝（图3.3.3b）受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊根处有很大的应力集中。这一方面由于力线的弯折，另一方面焊根处正好是两焊件接触间隙的端部，相当于裂缝的尖端。经试验，正面角焊缝的静力强度高于侧面角焊缝。国内外试验结果表明，相当于Q235钢和E43型焊条焊成的正面角焊缝的平均破坏强度比侧面角焊缝要高出35%以上（图3.3.4）。低合金钢的试验结果也有类似情况。由图3.3.4看出，斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 二、角焊缝的构造要求 1、最大焊脚尺寸 为了避免烧穿较薄的焊件，减少焊接应力和焊接变形，角焊缝的焊脚尺寸
第三章 连接 返回 §3-2 对接焊缝的构造和计算 对接焊缝包括焊透的对接焊缝和T 形对接与角接组合焊接（以下简称对接焊缝），以及部分焊透的对接焊缝和T 形对接与角接组合焊缝。由于部分焊透的对接焊缝的受力与角焊缝相似，将在下节中介绍。 3.2.1对接焊缝的构造 对接焊缝（butt welds ）的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝（groove welds ）。坡口形式与焊件厚度有关。当焊件厚度很小（手工焊6mm ，埋弧焊10mm ）时，可用直边缝。对于一般厚度的焊件可采用具有斜坡口的单边V 形或V 形焊缝。斜坡口和根部间隙c 共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p 有托住熔化金属的作用。对于较厚的焊件（t>20mm ），则采用U 形、K 形和X 形坡口（图 3.2.1）。对于V 形缝和U 形缝需对焊缝根部进行补焊。对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的要求进行。 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm 以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角（3.2.2），以使截面过渡和缓，减小应力集中。 在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，故焊接时一般应设置引弧板和引出板（图 3.2.3），焊后将它割除。对受静力荷载的结构设置引弧（出）板有困难时，允许不设置引弧（出）板，此时，可令焊缝计算长度等于实际长度减2t （此处t 为较薄焊件厚度）。 3.2.2对接焊缝的计算 对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊缝质量的检验标准等因素有关。 如果焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度是高于母材的。全由于焊接技术问题，焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。实验证明，焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强
焊缝连接 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为： 1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T型对接与角接组合焊缝，受拉时为一级，受压时应为二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2 不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量接等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3 重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 4 不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其它结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。 在《钢结构设计规范》（GB50017）中，对焊缝质量评定等级的选用有如下规定： （1）需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 （2）在不需要进行疲劳计算的构件中，由于三级对接焊缝的抗拉强度有较大变异性，其设计值为主体钢材的85％左右，所以，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时难免在其他因素影响下使焊缝中有拉应力存在，故宜为二级。 （3）重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T型接头熔透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。 一级焊缝要求100％探伤,评定等级为Ⅱ,二级焊缝为20％探伤,评定等级为Ⅲ三级。焊缝不要求探伤。 制作质量一、二级的焊缝，工艺上必须保证全焊透。具体要根据焊接方法、焊接设备性能、板材厚度、操作水平等因素确定。对于手工电弧焊大于δ＞6mm时焊缝质量二级以上，就需开坡口了；埋弧焊对接缝就要看是否留间隙、是否有焊剂垫或衬垫（铜垫、垫板）等，根据具体条件确定施焊工艺。 总之一二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤；且一级焊缝不许有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。 焊缝质量等级 一级 二级 内部缺陷评定等级 Ⅱ Ⅲ 超声波探伤检验等级 B级 B级 探伤比例 100%
完全焊透的对接焊缝和T 形连接焊缝设计计算书 I .设计依据： 《钢结构设计手册上册》（第三版）《钢结构设计规范》GB 50017-2003 II.计算公式和相关参数的选取方法 一、焊缝质量等级的确定方法：焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质星等级： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为： 1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T 形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2 不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3重级工作制和起重量Q >50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车衔架上弦杆与节点板之间的T 形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝.其质量等级不应低于二级。 4 不要求焊透的T 形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50 t的中级工作制吊一车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 ——（GB50017—2003 7.1.1） 二、焊缝连接计算公式 1、完全焊透的对接接头和T 形接头焊缝计算公式 1）在对接接头和T 形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：
拉应力或压应力: tl (GB 50017-2003 7.1.2 -1) l w ——焊缝计算长度，为设计长度减 t ――对接接头中连接件的较小厚度； 2t （有引弧板时可不减）（mm ）； T 形接头中为腹板的厚度（mm ）； 对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查表 2 2-5 可得）（N/mm ）； 二 1 32「.1f t w (GB55017—2003 7.1.1.2-2) 参数：N 轴心拉力和轴心压力（N ）; 2）在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝， 其正应力和剪应力 应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处 （例如梁腹板横向 对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力： 注:1当承受轴心力的板件用斜焊缝对接， 焊缝与作用力间的夹角9符合，当tg 9 <1.5时焊缝的强度可不计 算. 2当对接焊缝和T 形对接焊缝与角接组合焊缝无法采用引弧板和引岀板施焊时每条焊缝的长度计算时应 减去2t 焊接方法和 焊条型号 构件钢材 对接焊缝 角焊缝 牌号 厚度或者直径 /mm 抗压强度 r w f c /(N/ mm 2 ) 焊缝质量为下列等级 时， 抗拉强度 f t w （N /mm 2） 抗剪强 度f v w /(N/ 2 mm ) 4■亠■亠 4>亠 抗拉、抗 压和抗剪 r w f f 一级、二级 三级 自动焊、半自 动焊和E43型焊 条的手工焊 Q235 钢 <16 215 215 185 125 160 >16?40 205 205 175 120 >40~60 200 200 170 115 >60~100 190 190 160 110 自动焊、半自 动焊和E50型焊 条的手工焊 Q345 钢 <16 310 310 265 180 200 >16~35 295 295 250 170 <
3.3 角焊缝的构造和计算 3.3.1 角焊缝的形式和强度 角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝； 正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直； 侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。 按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。 直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。 两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。 大量试验结果表明： 侧面角焊缝(图3.12)主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂
完全焊透的对接焊缝和T形连接焊缝设计计算书 Ⅰ.设计依据: 《钢结构设计手册上册》（第三版） 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003 Ⅱ.计算公式和相关参数的选取方法 一、焊缝质量等级的确定方法： 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质星等级： 1在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车衔架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝.其质量等级不应低于二级。 4不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50 t的中级 工作制吊一车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 ——(GB50017—2003 7.1.1) 二、焊缝连接计算公式 1、完全焊透的对接接头和T形接头焊缝计算公式 1）在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：
拉应力或压应力：c t w f f tl 或≤=σ ( GB 50017-2003 7.1.2 -1) 参数：N ——轴心拉力和轴心压力（N ）； w l ——焊缝计算长度，为设计长度减2t （有引弧板时可不减）（mm ）； t ——对接接头中连接件的较小厚度；T 形接头中为腹板的厚度（mm ）； w c w t f f 、——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查表2-5可得）（N/mm 2 ）； 2）在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(例如梁腹板横向对接焊缝的端部)，应按下式计算折算应力： w t f 1.132 21≤+τσ (GB55017—2003 7.1.1.2-2) 注:1当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合,当tg θ≤1.5时焊缝的强度可不计算. 2 当对接焊缝和T 形对接焊缝与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时每条焊缝的长度计算时应减去2t 附表1-1 焊缝的强度设计值
角焊缝的构造要求 1焊接金属应与基本金属相适应，两种不同强度材料焊接时，可采用和低强度材料相适应的焊材。 2设计不能任意加大焊缝，避免在一处集中焊缝，同时焊缝的分布应尽可能对称于构件或杆件的重心，尽可能使焊缝和重心重合，否则要考虑其偏心的影响。 3钢板拼接时，纵横两方向的焊缝可采用十字交叉和T形交叉。当采用T形交叉时，交叉点不得小于200mm。4不同宽度或厚度的钢板对接，当一侧宽度或厚度相差4mm以上时，应从一侧或两侧制作成不大于1∶2.5的斜角。 5不焊透的对接缝，设计图中应注明坡口形式和尺寸，其有效厚度不小于1.5√t，t为较厚的焊件厚度。承受动荷载的结构，垂直于受力方向的焊缝不宜采用部分镕透的焊缝。 6角焊缝两焊脚边的夹角一般为90度，夹角大于135度或小于60度的斜角焊缝不宜作受力焊缝，钢管除外。 7角焊缝尺寸应符合以下要求： （1）hf(mm)不小于1.5√t，t为较厚的焊件厚度(mm);但对于自动焊可减小1mm，对T形连接的单面焊缝应增加1mm。 焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸应和焊件相同 角焊缝常用最小焊脚尺寸 (2)角焊缝的焊脚尺寸，除钢管外，不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍；板件边缘的角焊缝焊脚尺寸，尚应符合以下要求： ① t小于等于6mm时，hf小于等于t;
② t小于等于4mm时，hf小于等于t-(1~2mm.)； 与圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚高尚不宜大于孔径或槽孔短径的1/3。 （3）角焊缝两焊脚尺寸一般应相等，当焊件厚度相差较大且不能符合本条（1）、（2）项要求时，可采用不同的焊脚高。此时与较薄焊件接触的焊脚边应符合（2）；而与较厚焊件相接触的焊脚边应符合（1）的要求。 （4）侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm; (5) 侧面角焊缝的计算长度，对承受静荷载或间接承受动力荷载的连接，不宜大于60hf; 对承受动力荷载的连结，不宜大于40hf; 当超过上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角缝全长分布时，其计算长度不受此限制。 8在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线或凹形；焊脚尺寸比例：对正面角焊缝宜为1∶1.5（长边顺内力方向）；对侧面焊缝可为1∶1。 9在次要结构或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝，断续角焊缝间的净距，对受压构件不应大于15t，对受拉构件不应大于30t。t为较薄构件厚度。 10当板件端部仅有侧面角缝连接时，每条侧角缝长度L W不宜小于两侧角缝间的距离b，同时b尚应符合以下要求： （1）当t大于12mm时，b小于16t; （2）当t大小于等于12mm时，b小于190。 t为较薄焊件厚度。当b不能满足上述要求时，可增加正面焊缝或槽焊、塞焊。 11设计直角槽焊缝和塞焊缝时，可根据下图所示的要求决定其孔径、间距和计算长度。 直角槽焊缝 （a）直角槽焊缝计算长度：lw=2l+2π (R-hf/4); （b）直角槽焊缝的孔径、间距：d≥3hf；且≥1.5t；
焊缝尺寸计算公式的研究及应用 1、在金属焊接过程中，焊缝过宽、焊脚尺寸过大，不但焊接接头受热严重，引起焊缝晶粒粗大，塑性、韧性下降，而且焊接热影响区较大，易产生焊接应力及变形；再者浪费材料增加成本。反之，焊缝过窄、焊脚尺寸过小，母材与焊缝可能熔合不良，引起应力集中，同时还使焊缝易产生咬边、裂纹等焊接缺陷，影响接头强度。因此正确确定焊缝尺寸是保证焊接质量的关键。经过多年的研究，得出了手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸的经验计算公式，本经验公式为焊接工艺中确定手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸提供了理论依据，具有较强的实用性。 2、手弧焊焊缝尺寸的经验计算公式 2.1对接焊焊缝尺寸经验计算公式 根据板厚及焊接方法要求不同，对接焊缝可分为I形焊缝（即不开坡口对接焊缝）、V形坡口对接焊缝、U形坡口对接焊缝。 ⑴I形焊缝宽度的经验计算公式 生产中，一般板厚小于6mm不开坡口，形成I形焊缝，焊缝宽度 C=δ+2 ⑴ 式中δ——工件厚度，mm。
⑵带钝边V形对接焊缝宽度经验计算公式 如图1所示带钝边V形坡口焊缝，坡口角度为α，间隙为b，钝边为P，根据解三角形的方法： 焊缝宽度 C=AB+CD+b+2e=2(δ-P)tan(α/2)+b+2e ≈δ+3 ⑵ 式中e——坡口两边焊缝覆盖宽度，一般取e=1.5~2mm。 取P=2，b=2，α=60°，e=1.5。 ⑶带钝边的U形坡口对接焊缝宽度经验计算公式 如图2所示的带钝边的U形坡口，钝边为P，间隙为b，坡口角度为β，根部半径为R，根据解三角形的方法：
焊缝宽度 C=2（δ-P-R）tanβ+2R+b+2e ≈0.35δ+12.5 ⑶ 取P=2，b=2，e=1.5，R=5，β=10°。 2.2角焊缝焊脚尺寸的经验计算公式 角焊缝时两焊件接合面构成直角式或接近直角所焊接的焊缝，角焊缝的焊缝尺寸主要是指焊脚尺寸。 如图3所示，T形接头角焊缝焊脚尺寸
焊缝连接的计算和应用 ①②③④⑤⑥⑦ 常用焊接方法：①电弧焊（手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊）；②电渣焊；③气体保护焊；④电阻焊；⑤栓钉焊。 焊缝连接的优缺点： 焊缝缺陷：①裂纹（热裂纹：焊接时产生的；冷裂纹：焊缝冷却过程中产生的）； ②气孔（由空气侵入或受潮的药皮熔化时产生的气体；焊件金属上的 油、锈、垢污引起）；③烧穿；④夹渣；⑤未焊透（根部未焊透；边 缘未焊透；焊缝层间未融合）；⑥咬边；⑦焊瘤。 焊缝质量控制：《钢结构工程施工质量验收规范》规定：三级：通过外观检测，即检测焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看的见的裂纹、咬边 等缺陷；对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对 接焊缝，必须进行一级或二级质量检验，即在外观检查的基础上在 做无损检验。二级要求用超声波检验每条焊缝的20%的长度；一级 要求用超声波检验每条焊缝的全部长度。 焊缝型式：对接焊缝（强度高）和角接焊缝（施工简单） 对接焊缝：按受力方向分对接正焊缝和对接斜焊缝；对接焊缝的几 种形式及基本符号（I形焊缝；V形焊缝；单边V形焊缝； 带钝边的V形焊缝；带钝边的U形焊缝） 角焊缝：受力方向垂直于焊缝长度的是正面角焊缝；受力方向平行 于焊缝长度的是侧面角焊交；焊缝按沿长度方向的分布情 况分为连续角焊缝和断续角焊缝 焊缝连接型式：按连接构件间的相对位置分为平接、搭接、T形连接、角接。 一、平接连接：①用对接焊缝的平接连接，②用拼接板和角焊缝的 平接连接，③用顶板和角焊缝的平接连接—用于受压构件； 二、搭接连接：用角焊缝的搭接连接； 三、T型连接：①用角焊缝的T型连接，②焊透的T型连接（性 能与对接焊缝相同）； 四、角接连接：用角焊缝和对接焊缝的角接连接