第三章 钢结构的连接(焊缝)
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钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
第三章 钢结构的连接自测题答案
第三章钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T形连接,采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为( B）A.4mm B。
6mm C.8mm D.10mm题1图题2图2。
如图所示连接，焊缝中最危险点为( A )A。
最上点 B.最下点 C.焊缝长度的中点 D.水平荷载延长线与焊缝相交处t,最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分别3.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1。
52为（D）A.t1为腹板厚度,t2为翼缘厚度B.t1为翼缘厚度,t2为腹板厚度C。
t1为较小的被连接板件的厚度,t2为较大的被连接板件的厚度D.t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是（D ) A。
平焊 B.立焊 C。
横焊 D。
仰焊4。
钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A）的焊接位置。
A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意6。
在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C ）。
A。
未焊透 B。
气孔 C.裂纹 D.夹渣7.结构焊接时,所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8。
三级焊缝的质量检验内容为( C ）A.外观检查和100％的焊缝探伤B。
外观检查和至少20%的焊缝探伤C.外观检查D。
外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是( C ）.A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1。
5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10。
图示焊接连接中,最大的焊缝应力发生在（ A ）A 。
a 点B 。
b 点C 。
c 点D 。
d 点11．如图所示,连接两工字钢的对接焊缝中,所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为（ D) A 。
第三章钢结构链接对接焊缝
肉眼外观检查 ＋ 超声波 ＋ X射线 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接－－不得存 在未满焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔 、夹渣、电弧擦伤等缺陷
外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：检验内部缺陷。
无损检测： 一级焊缝全数检验 二级焊缝抽检20％以上
超声波检测设备
第三章钢结构链接对接焊缝
焊缝质量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，凡要求与母材等 强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
第三章钢结构链接对接焊缝
（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板之间以及吊车桁架上弦杆 与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝， 不应低于二级。
H08Mn2Si
焊剂：431型
Q235（A3） Q345
Q390、Q420
2021/2/14
第三章钢结构链接对接焊缝
18
3.气体保护焊
利用二氧化碳气体或其他惰性气体作 为保护介质。
优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工地点受限制。
4.电阻焊
利用电流通过焊件接触点表面电 阻所产生的热来熔化金属，再通过加 压使其焊合。
适用于冷弯薄壁型钢之间的焊接。
第三章钢结构链接对接焊缝
3.2.2 焊缝分类及焊缝连接形式
焊缝按截面形式不同可分为两种类型：对接焊缝和角焊缝
焊缝形式
对接焊缝
角焊缝
第对三接 章焊 钢缝 结构链接对接焊缝角焊缝
（1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝 T型对接焊缝
第三章钢结构链接对接焊缝
外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验：检验内部缺陷。
无损检测： 一级焊缝全数检验 二级焊缝抽检20％以上
超声波检测设备
第三章钢结构链接对接焊缝
焊缝质量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，凡要求与母材等 强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
第三章钢结构链接对接焊缝
（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板之间以及吊车桁架上弦杆 与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝， 不应低于二级。
H08Mn2Si
焊剂：431型
Q235（A3） Q345
Q390、Q420
2021/2/14
第三章钢结构链接对接焊缝
18
3.气体保护焊
利用二氧化碳气体或其他惰性气体作 为保护介质。
优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工地点受限制。
4.电阻焊
利用电流通过焊件接触点表面电 阻所产生的热来熔化金属，再通过加 压使其焊合。
适用于冷弯薄壁型钢之间的焊接。
第三章钢结构链接对接焊缝
3.2.2 焊缝分类及焊缝连接形式
焊缝按截面形式不同可分为两种类型：对接焊缝和角焊缝
焊缝形式
对接焊缝
角焊缝
第对三接 章焊 钢缝 结构链接对接焊缝角焊缝
（1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝 T型对接焊缝
第三章钢结构链接对接焊缝
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)
侧面角焊缝 f＝0，力N与焊缝长度方向平行。
N f f fw helw
以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧 缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。
角焊缝的抗剪强度： Q235钢
Q345钢
160MPa 200MPa
Q390钢、Q420钢
220MPa
焊接连接形式和焊缝形式
接头形式：
对接接头 搭接接头 T形接头 角部连接
焊缝类别：
对接焊缝—— 坡口焊缝 Groove Weld 角焊缝 ——侧面角焊缝、正面角焊缝 Fillet Weld 多为直角焊缝，少数为斜角焊缝
2 2 2 σ 1.8(τ τ∥) f uw
d
a
∥
a
c
d c
角焊缝有效截面上的应力
式中： fuw --焊缝金属的抗拉强度
出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算 应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将上式的1.8 改为3，即：
2 2 2 σ 3( τ τ∥) f uw
有效截面：有效厚度×计算长度 计算时假定有效截面上应力均匀 分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态 在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力： —正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直） 国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的 热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊 接，常用电阻点焊，板叠总厚度一般不超过12mm，焊点应主 要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力较差。
第三章 钢结构的连接课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
第3章钢结构连接1(2011)PPT课件
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。 表面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆直径 仅允许负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要求高。 由于有较高的精度，因而受剪性能好。但制作和安装复杂，价 格较高，已很少在钢结构中采用。
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
重点： 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
重点： 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
按构造分:对接焊缝、角焊缝。
按工作性质分：强度焊缝（只作为传递内力）、密强焊缝 （除传递内力外，还须保证不使气体或液体渗漏）。
按施焊位置分：俯焊(平焊)、立焊、横焊和仰焊。应尽量避 免采用仰焊焊缝。
焊缝(hàn fénɡ)连接形式
第二十四页，共一百五十七页。
焊缝 形式 (hàn fénɡ)
对接焊缝连接(liánjiē)形式
钢结构的实际连接图片 第二页，共一百五十七页。
钢结构的连接(liánjiē)方法
焊缝(hàn fénɡ)连接
第三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 连接 fénɡ)
20世纪初开始在工程结构上较广泛应用。焊接是现代钢结构 最主要的连接(liánjiē)方法之一。
优点
*构造简单，任何形式的构件都可直接相连(xiānɡ lián)；
第三十三页，共一百五十七页。
焊缝 代 (hàn fénɡ) 号
对接焊缝连接的构造(gòuzào)要求
第三十四页，共一百五十七页。
对接焊缝连接的构造要求
对接(duì jiē)焊缝的坡口形式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度(hòudù)有关。
对接焊缝的坡口形式
a）直边缝：适合(shìhé)板厚t 10mm b）单边V形、c）双边V形：适合板厚t ＝10～20mm
缺点：施工条件受限制，不
适用于在风较大(jiào dà)的 地方施焊。
电阻焊
第二十二页，共一百五十七页。
电阻 焊 (diànzǔ)
焊缝(hàn fénɡ)类型
第二十三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 类型 fénɡ)
按被连接构件间的相对(xiāngduì)位置分为对接、搭接 、T形连 接和角接四种。
按工作性质分：强度焊缝（只作为传递内力）、密强焊缝 （除传递内力外，还须保证不使气体或液体渗漏）。
按施焊位置分：俯焊(平焊)、立焊、横焊和仰焊。应尽量避 免采用仰焊焊缝。
焊缝(hàn fénɡ)连接形式
第二十四页，共一百五十七页。
焊缝 形式 (hàn fénɡ)
对接焊缝连接(liánjiē)形式
钢结构的实际连接图片 第二页，共一百五十七页。
钢结构的连接(liánjiē)方法
焊缝(hàn fénɡ)连接
第三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 连接 fénɡ)
20世纪初开始在工程结构上较广泛应用。焊接是现代钢结构 最主要的连接(liánjiē)方法之一。
优点
*构造简单，任何形式的构件都可直接相连(xiānɡ lián)；
第三十三页，共一百五十七页。
焊缝 代 (hàn fénɡ) 号
对接焊缝连接的构造(gòuzào)要求
第三十四页，共一百五十七页。
对接焊缝连接的构造要求
对接(duì jiē)焊缝的坡口形式 对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度(hòudù)有关。
对接焊缝的坡口形式
a）直边缝：适合(shìhé)板厚t 10mm b）单边V形、c）双边V形：适合板厚t ＝10～20mm
缺点：施工条件受限制，不
适用于在风较大(jiào dà)的 地方施焊。
电阻焊
第二十二页，共一百五十七页。
电阻 焊 (diànzǔ)
焊缝(hàn fénɡ)类型
第二十三页，共一百五十七页。
焊缝(hàn 类型 fénɡ)
按被连接构件间的相对(xiāngduì)位置分为对接、搭接 、T形连 接和角接四种。
钢结构设计原理刘智敏第三章课后题答案
钢结构设计原理刘智敏第三章课后题答案第3章钢结构的连接12. 如图3-57所⽰的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采⽤焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。
已知，试求此连接能承受的最⼤荷载。
解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应⼒应满⾜：其中，故有，故此连接能承受的最⼤荷载为。
13. 图3-58所⽰为⾓钢2∟140×10构件的节点⾓焊鏠连接，构件重⼼⾄⾓钢肢背距离，钢材为Q235BF，采⽤⼿⼯焊，焊条为E43型，，构件承受静⼒荷载产⽣的轴⼼拉⼒设计值为N=1100kN，若采⽤三⾯围焊，试设计此焊缝连接。
解:正⾯⾓焊缝且故可取，此时焊缝的计算长度正⾯焊缝的作⽤：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，取370mm，，取95mm。
17. 如图3-61所⽰的焊接⼯字形梁在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝，拼接处作⽤有弯矩，剪⼒，钢材为Q235B钢，焊条⽤E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）确定焊缝计算截⾯的⼏何特征x轴惯性矩：中性轴以上截⾯静矩：单个翼缘截⾯静矩：（2）验算焊缝强度焊缝最⼤拉应⼒（翼缘腹板交接处）：查表知，，所以焊缝强度不满⾜要求。
19. 按⾼强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采⽤8.8级M20(=21.5mm)的⾼强度螺栓，接触⾯采⽤喷吵处理。
（1）确定连接盖板的截⾯尺⼨。
（2）计算需要的螺栓数⽬并确定如何布置。
（3）验算被连接钢板的强度。
解：（1）摩擦型设计查表得每个8.8级的M20⾼强度螺栓的预拉⼒，对于Q235钢材接触⾯做喷砂处理时。
单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：（2）承压型设计查表知，。
单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所⽰验算被连接钢板的强度a.承压型设计查表可知，当满⾜要求。
b.摩擦型设计净截⾯强度验算：满⾜要求；⽑截⾯强度验算：满⾜要求。
20. 如图3-62所⽰的连接节点，斜杆承受轴⼼拉⼒设计值，端板与柱翼缘采⽤10个8.8级摩擦型⾼强度螺栓连接，抗滑移系数，求最⼩螺栓直径。
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应， 即要求焊缝与主体金属等强度。
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
第三章 钢结构的连接自测题答案
第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处3.T 形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =1.52t ，最大焊脚尺寸h fmax =1.2t 1，式中的t 1和t 2分别为（ D ）A.t 1为腹板厚度，t 2为翼缘厚度B.t 1为翼缘厚度，t 2为腹板厚度C.t 1为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度D.t 1为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。
A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。
A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。
题1图 题2图A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C )A.12mmB.10mmC.8mmD.5mm14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）题11图题10图题12图 题13图题14图15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )A.9mm ，9mmB.6mm ，5mmC.9mm ，5mmD.6mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）A.40h fB.60h fC.80h fD.120h f18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏20.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A.E55型B.E50型C.E43型D.H10MnSi21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。
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钢结构中通常采用： 钢结构中通常采用： 电弧焊：电弧焊有手工电弧焊、 电弧焊：电弧焊有手工电弧焊、埋弧焊 (埋弧自动或半自动焊 以及气体保护焊等。 埋弧自动或半自动焊)以及气体保护焊等 埋弧自动或半自动焊 以及气体保护焊等。 电渣焊： 电渣焊：熔嘴电渣焊 电阻焊
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ．
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．1 焊缝连接形式 ． ． ．
角焊缝的搭接连接：图 3.4(c)所示为用角焊缝的搭接连接 ， 特别 所示为用角焊缝的搭接连接 角焊缝的搭接连接 ： 所示为用角焊缝的 搭接连接，
适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单， 适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀，材料较费，但构造简单， 施工方便，目前还广泛应用。 施工方便，目前还广泛应用。
3．2．1．1 手工电弧焊 ． ． ． 工艺流程： 图 工艺流程：(图3.2)，通电后，在 ，通电后， 涂有药皮的焊条与焊件之间产生 电弧。电弧的温度或高达3000 3000℃ 电弧 。 电弧的温度或高达 3000 ℃ 。 在高温作用下， 电弧周围的金属 在高温作用下 ， 变成液态， 形成熔池。 同时， 变成液态 ， 形成熔池 。 同时 ， 焊 条中的焊丝很快熔化， 条中的焊丝很快熔化 ， 滴落入熔 池中， 池中 ， 与焊件的熔融金属相互结 冷却后即形成焊缝。 合 ， 冷却后即形成焊缝 。 焊条药 皮则在焊接过程中产生气体， 皮则在焊接过程中产生气体 ， 保 护电弧熔化金属， 护电弧熔化金属 ， 并形成熔渣覆 盖着焊缝， 防止空气中的氧、 盖着焊缝 ， 防止空气中的氧 、 氮 等有害气体与熔化金属接触而形 成易脆的化合物。 成易脆的化合物。
特点：气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能 特点：气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，
够清楚地看到焊缝成型的过程； 够清楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 有助于熔滴的过渡；又由于热量集中， 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接速度 焊件熔深大， 快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手工电弧焊 高塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。但不适 高塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接 但不适 用于野外或有风的地方施焊。 用于野外或有风的地方施焊。
合、未焊透(图3.8)等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。裂纹是焊缝
连接中最危险的缺陷。产生裂纹的原因很多，如钢材的化学成分不当；焊接工艺条件(如 电流、电压、焊速、施焊次序等)选择不合适；焊件表面油污未清除干净等。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．3 焊缝缺陷及焊缝质量检验 ． ．
3．2．3．2 焊缝质量检验
方便和节约钢材的原则。连接接头应有足够的强度，更有适宜于施行 方便和节约钢材 足够的强度， 足够的强度 连接手段的足够空间。 连接手段的足够空间
方法：钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种 焊缝连接、 焊缝连接
(图3.1)。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ．
角部连接：[图3.4(f)、(g)]主要用于制作箱形截面 角部连接： 3.4(f)、(g)]主要用于制作箱形截面
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．2 焊缝形式 焊缝形式：主要有对接焊缝 角焊缝（连续角焊缝 对接焊缝和角焊缝 对接焊缝 角焊缝（连续角焊缝和间断续角 断续角 焊缝） 焊缝）。
第三章 钢结构的连接
(1-18 2hrs)
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.8 3.9
钢结构的连接方法 焊接方法和焊缝连接形式 角焊缝的构造与计算 对接焊缝的构造与计算 焊接应力和焊接变形 螺栓连接的构造 高强度螺栓连接的工作性能和计算 混合连接(自学 自学） 混合连接 自学）
3．1 钢结构的连接方法
特点： ） 特点 ： 1） 焊缝金属为焊剂所
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ． 3．2．1．3 气体保护焊
气体保护焊： 气体保护焊 ： 利用二氧化碳气体或其他惰性气体
作为保护介质的一种电弧熔焊方法。 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。它直接依靠保护 气体在电弧周围造成局部的保护区， 气体在电弧周围造成局部的保护区，以防止有害气体 的侵入并保证了焊接过程中的稳定性。 的侵入并保证了焊接过程中的稳定性。
连接的作用： 连接的作用 ：钢结构是由若干构件组合而成的。连接的作用就是通 连接的作用就是通
过一定的手段将板材或型钢组合成构件， 过一定的手段将板材或型钢组合成构件，或将若干构件组合成整体结 以保证其共同工作。因此，连接方式及其质量优劣直接影响钢结 构，以保证其共同工作 构的工作性能。
要求：钢结构的连接必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造 安全可靠、 安全可靠 传力明确、构造简单、
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ． 3．2．1．4 电渣焊和电阻焊 ． ． ．
电渣焊和电阻焊参见课本p191 电渣焊和电阻焊
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．1 焊缝连接形式 ． ． ．
按相互位置可分为：对接 搭接 T形连接 角部连接 对接、搭接 对接 搭接、T形连接和角部连接 四种(图3.4)。
连续角焊缝和间断续角焊缝 连续角焊缝 断续角焊缝
焊缝沿长度方向的布置分为连续角焊缝和间断角焊缝二种(图 3.6)。连续角焊缝的受力性能较好，为主要的角焊缝形式。间 断角焊缝的起、灭弧处容易引起应力集中，重要结构应避免采 用，只能用于一些次要构件的连接或受力很小的连接中。间断 角焊缝的间断距离l不宜过长，以免连接不紧密，潮气侵入引起 构件锈蚀。一般在受压构件中应满足l≤15t；在受拉构件中 l≤30t，t为较薄焊件的厚度。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．1 焊缝连接形式 ． ． ．
T形连接：省工省料，常用于制作组合截面。当采用角焊缝连接时 省工省料，常用于制作组合截面。
[图3.4(d)]，焊件间存在缝隙 ， 截面突变， 应力集中现象严重 ， 疲 图 ，焊件间存在缝隙，截面突变，应力集中现象严重， 劳强度较低，可用于不直接承受动力荷载结构的连接中。 劳强度较低，可用于不直接承受动力荷载结构的连接中。对于直接承 受动力荷载的结构，如重级工作制吊车梁，其上翼缘与腹板的连接， 受动力荷载的结构，如重级工作制吊车梁，其上翼缘与腹板的连接， 应采用如图3.4(e)所示的 形坡口焊缝进行连接。 所示的K形坡口焊缝进行连接 应采用如图 所示的 形坡口焊缝进行连接。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．3 焊缝缺陷及焊缝质量检验 ． ． 3．2．3．1 焊缝缺陷
焊缝缺陷：指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材表面或内部的缺陷。常
见的缺陷有 裂纹 、 焊瘤 、 烧穿 、 弧坑 、 气孔 、 夹渣 、 咬边 、 未熔 裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．1 焊缝连接形式 ． ． ．
对接连接 主要用于厚度相同或接近相同的两构件的相互连接 。 图 主要用于厚度相同或接近相同的两构件的相互连接。
3.4(a)所示为采用对接焊缝的对接连接， 由于相互连接的两构件在 所示为采用对接焊缝的对接连接， 所示为采用对接焊缝的对接连接 同一平面内，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中，且用料经济， 同一平面内，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中，且用料经济， 但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。 但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ． 3．2．1．2 埋弧焊(自动或半自动)
埋弧焊：电弧在焊剂层下
燃烧的一种电弧焊方法。 燃烧的一种电弧焊方法。
埋弧自动电弧焊 ： 焊丝
送进和电弧按焊接方向的 移动有专门机构控制完成 (图3.3)； 图 ；
半埋弧自动电弧焊：焊
丝送进有专门机构， 丝送进有专门机构 ， 而电 弧按焊接方向的移动靠人 手工操作完成。 手工操作完成。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ． 3．2．1．2 埋弧焊(自动或半自动)
覆盖， 覆盖 ， 能对较细的焊丝采用大 电流。 电弧热量集中， 熔深大， 电流 。 电弧热量集中 ， 熔深大 ， 适于厚板的焊接， 适于厚板的焊接 ， 具有高的生 产率。 ） 产率。2）由于采用了自动控或 半自动控制化操作， 半自动控制化操作 ， 焊接时的 工艺条件稳定， 工艺条件稳定 ， 焊缝的化学成 分均匀， 故形成的焊缝质量好， 分均匀 ， 故形成的焊缝质量好 ， 焊件变形小。 ） 焊件变形小。3）高焊速也减小 了热影响区的范围。 ） 了热影响区的范围。4）但埋弧 焊对焊件边缘的装配精度(如间 焊对焊件边缘的装配精度 如间 要求比手工焊高。 隙)要求比手工焊高 要求比手工焊高 焊丝焊剂：埋弧焊所用焊丝和 焊丝焊剂 埋弧焊所用焊丝和 焊剂应与主体金属强度相适应， 焊剂应与主体金属强度相适应 ， 即要求焊缝与主体金属等强度。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．1 钢结构常用焊接方法 ． ．
3．2．1．1 手工电弧焊 ． ． ．
特点：手工电弧焊的设备简单，操作灵活方便，适于 手工电弧焊的设备简单，操作灵活方便，
任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。 任意空间位置的焊接 ， 特别适于焊接短焊缝 。 但生产 效率低，劳动强度大， 效率低 ， 劳动强度大 ， 焊接质量取决于焊工的精神状 态与技术水平。 态与技术水平。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
3．2．2 焊缝连接形式及焊缝形式 ． ． 3．2．2．1 焊缝连接形式 ． ． ．