对接焊缝、角焊缝的构造和计算.

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tf ——沿焊缝长度方向的剪应力。

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正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。

由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。

对接焊缝的构造和计算用对接焊缝连接的板件常需把焊接的边缘加工成各种形式的坡口，因此对接焊缝又称为坡口焊缝。

对接焊缝按是否焊透可分为焊透的和部分焊透的两种。

焊透的对接焊缝强度高，受力性能好，故一般均采用焊透的对接焊缝。

只有当板件较厚而内力较小或甚至不受力时，才可采用部分焊透的对接焊缝，以省工省料和减小焊接变形。

但由于它们未焊透，应力集中和残余应力严重，对于直接承受动力荷载的构件不宜采用。

以下仅对焊透的对接焊缝的构造和计算加以详细论述。

一、对接焊缝的构造对接焊缝坡口的形式与尺寸应根据焊件厚度和施焊条件来确定，以保证焊缝质量、便于施焊和减小焊缝截面为原则。

一般由制造厂结合工艺条件并根据国家标准来确定。

（一）对接焊缝坡口的基本形式对接焊缝的坡口形式有I形（即不开坡口或垂直坡口）、单边V形、V形、J形、U形、K形和X形等（图2-11）。

各种坡口中，沿板件厚度方向通常有高度为p间隙为b的一段不开坡口，称为钝边，焊接从钝边处（根部）开始。

当采用手工焊时，若焊件厚度很小（t≤10mm），可采用不切坡口的I形缝（图2-11a）。

对于一般厚度（t=10~20mm）的焊件，可采用有斜坡口的带钝边单边V形缝或V形缝（图2-11b、c），以便斜坡口和焊缝跟部共同形成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透。

焊件更厚（t >20mm）时，应采用带钝边U形缝或X形缝（图2-11e、g）。

其中V 形和U形坡口焊缝需正面焊好后再从背面清根补焊（封底焊缝），X形坡口焊缝需从两面施焊。

用U形或X形坡口与用V形坡口相比可减少焊缝体积。

U形坡口加工困难，X形坡口加工较简单，焊缝体积也较小，常用于有翻转条件的焊件，以便从两面施焊。

在T形或角接头中以及对接接头一边板件不便开坡口时，可采用单边V形、J形或K 形坡口（图2-11b、d、g）。

若受装配条件限制间隙过大时，仍可采用上述坡口，但在坡口下面需预设垫板，如图3-11（h）阻止熔化金属流淌和使根部焊透。

对接焊缝的计算和构造（1 ）对接焊缝的计算1 ）对接焊缝的有效截面施焊对接焊缝时应在焊缝的两端设置引弧板和引出板（以后一律简称引弧板），如图6 －13 所示，其材质和坡口形式应与焊件相同。

焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整，严禁用锤将其击落。

此时对接焊缝的有效长度l w 当与焊件的宽度b 相同。

当焊缝为焊透时，焊缝的有效厚度也与焊件厚度相同（焊缝表面的余高即凸起部分，常略去不计）。

因此，对接焊缝的有效截面等于焊件的截面。

当无法使用引弧板施焊时设计规范中规定：每条焊缝的有效长度l w在计算时应减去2t （t 为焊件厚度），以考虑焊缝两端在起弧和熄弧时的影响，此时两者的截面就略有差异。

2 ）对接焊缝的强度设计值规范对对接焊缝的各种强度设计值作了如下规定；对接焊缝的抗压强度设计值介、抗剪强度设计值介和焊缝质量为一、二级时的抗拉和抗弯强度设计值介均取与焊件钢材相同的相应强度设计值，而对焊缝质量为三级的厂则取相应焊件钢材强度设计值了的0 . 85 倍，并取以5N / rnm2为倍数的整数。

关于焊缝质量等级的标准在《钢结构工程施工质量验收规范》中有明确规定，详见该规范。

例如除对设计要求全焊透的焊缝应作外观缺陷检查外，一级焊缝要求对每条焊缝长度的100%进行超声波探伤；二级焊缝则要求对每条焊缝长度的20%且不小于200mm 进行超声波探伤。

对三级焊缝则要求仅作外观检查，不进行超声波检查。

又如外观检查时，对一级、二级焊缝不允许存在如表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等各种缺陷，一级焊缝还不应有咬边，未焊满和根部收缩等缺陷。

而对二级和三级焊缝除裂纹及焊瘤一律不允许存在，其余的缺陷如咬边和未焊透等则规定了其存在的不同程度。

因此设计规范中认为符合一、二级质量等级的焊缝，其缺陷或是不存在或是不严重，因而其f t w可与焊件母材的f 相同；而三级质量等级的焊缝，其f t w应较母材的为低，取f t w= 0.85f。

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度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。

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.4.2.最大焊脚尺.贴边处满.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.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....h.——角焊缝有效厚度....l.——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）.ff.——角焊缝强度设计值.b.——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，b.=1.22，直接承受动力荷载b.=1.0。

《结构设计原理》师资培训（2）（二）焊缝的类型目前钢结构中主要采用对接焊缝和角焊缝。

1、对接焊缝：焊缝金属填充在板件接缝中的焊缝（图2）。

图2 对接焊缝坡口形式（a）I形缝；（b）带钝边单边V形缝；（c）Y形缝；（d）带钝边U形缝；（e）带钝边K形缝；（f）X形缝；（g）、（h）、（i）加垫板的I形、带钝边单边V形和V形缝。

2、角焊缝：⑴定义：焊缝金属填充在被连板件形成的直（斜）角区域内的焊缝（图3）。

（a）不开坡口（b）K形坡口（c）U形坡口图3 T形连接角焊缝的坡口形式⑵角焊缝的形式：角焊缝按其截面形状可分为凸形的和凹形的、等边和不等边、直角角焊缝（夹角）和斜角角焊缝（夹角）等（图4）。

一般钢结构中所采用的绝大多数是直角角焊缝。

夹角或的斜角焊缝不宜用作受力焊缝。

图4 角焊缝的截面形式图5 直角角焊缝的种类角焊缝按其与外力的关系分三种（图5）：侧焊缝：焊缝轴线平行于外力；端焊缝：焊缝轴线垂直于外力；斜焊缝：焊缝轴线倾斜于外力。

说明：围焊缝——侧焊缝、斜焊缝和端焊缝组成的混合焊缝。

⑶角焊缝的构造要求角焊缝的主要尺寸是焊脚尺寸和焊缝计算长度。

①《公路钢规》对焊脚尺寸的规定：为保证焊接质量，应采用适当的焊脚尺寸。

若设计焊脚尺寸太小，焊接时焊缝冷却过快，容易产生收缩裂纹，焊件越厚，焊缝冷却速度就越快，焊缝处越易产生裂纹。

若设计的焊脚尺寸过大，施焊时热量输入过大，焊缝收缩时容易产生较大的焊接残余变形和焊接残余应力，且使热影响区扩大，容易产生脆性断裂，较薄的焊件易被烧伤穿透。

当贴着板边施焊时还可能烧伤板件，产生咬过现象。

a）最小焊脚尺寸:，其中为较厚焊件厚度。

b）最大焊脚尺寸：，其中为较薄焊件厚度。

当采用贴边焊时，当焊件边缘厚度时，；当焊件边缘厚度时，。

要求选出的焊脚尺寸满足②《公路钢规》对焊缝长度的规定：焊缝的长短也会影响焊缝质量。

焊缝若过短，则焊缝缺陷对其承载力的影响相对过大，而太长的侧焊缝沿长度方向的应力分布严重不均匀，可能导致焊缝端部提前破坏，所以也要加以限制。

角焊缝焊缝高度计算
角焊缝的焊缝高度计算是通过以下公式进行的：
焊缝高度 = （焊条直径/2） tan(焊缝角度/2)。

其中，焊条直径是指使用的焊条的直径，焊缝角度是指焊缝两侧的夹角。

这个公式适用于常见的V型、X型、Y型等角焊缝。

另外，焊缝高度的计算还需要考虑到焊接的材料和焊接方法。

不同的材料和不同的焊接方法会对焊缝高度产生影响。

一般来说，焊缝高度的计算需要根据具体的焊接标准和规范进行，以确保焊接质量和安全性。

此外，焊缝高度的计算还需要考虑焊接的位置和工艺要求。

在一些特殊的焊接位置和工艺要求下，焊缝高度的计算可能会有所不同。

总之，焊缝高度的计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素，包括焊条直径、焊缝角度、焊接材料、焊接方法、焊接位置
和工艺要求等。

只有全面考虑这些因素，才能准确计算出焊缝的高度。