钢结构中角焊缝和对接焊缝的新容许应力
角焊缝和对接焊缝是钢结构中常见的两种焊缝形式，它们在工程中起到了至关重要的作用。本文将就角焊缝和对接焊缝的新容许应力进行探讨。
一、角焊缝的新容许应力
角焊缝是将两根钢材以一定的角度进行焊接形成的焊缝，常见的角焊缝有直角焊缝、斜角焊缝等。角焊缝在钢结构中承担着承受力的作用，因此其新容许应力的确定对于保证钢结构的安全性至关重要。
角焊缝的新容许应力取决于多个因素，包括焊缝的几何形状、焊接材料的性能以及焊接工艺的质量等。焊缝的几何形状主要包括焊缝的大小、角度和几何形状的变化等。焊接材料的性能包括焊接材料的强度、韧性和断裂韧性等。焊接工艺的质量则包括焊接电流、电压、焊接速度等因素。
角焊缝的新容许应力需要满足强度和韧性的要求。强度要求是指焊缝在承受荷载时不发生破坏或变形，以确保钢结构的稳定性。韧性要求是指焊缝在受到冲击或振动等外力作用时能够吸收能量，避免产生裂纹或断裂。
为了确定角焊缝的新容许应力，需要进行焊接试验和力学性能试验。焊接试验可以通过模拟实际焊接工艺条件，制作焊接试样，进行拉
伸、弯曲和冲击等试验，从而获取焊缝的强度和韧性等力学性能。力学性能试验可以通过对焊接试样进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验等，来评估焊缝的性能。
二、对接焊缝的新容许应力
对接焊缝是将两个钢材的端面进行焊接形成的焊缝，常见的对接焊缝有对接脚焊缝、对接角焊缝等。对接焊缝在钢结构中承受着承受力的作用，其新容许应力的确定也是保证钢结构安全性的重要环节。
对接焊缝的新容许应力与焊缝的几何形状、焊接材料的性能以及焊接工艺的质量等因素密切相关。焊缝的几何形状主要包括焊缝的大小、形状和角度等。焊接材料的性能包括焊接材料的强度、韧性和断裂韧性等。焊接工艺的质量则包括焊接电流、焊接速度等因素。
对接焊缝的新容许应力需要满足强度和韧性的要求。强度要求是指焊缝在承受荷载时不发生破坏或变形，以确保钢结构的稳定性。韧性要求是指焊缝在受到冲击或振动等外力作用时能够吸收能量，避免产生裂纹或断裂。
确定对接焊缝的新容许应力需要进行焊接试验和力学性能试验。焊接试验可以通过制作焊接试样，进行拉伸、弯曲和冲击等试验，从而获取焊缝的强度和韧性等力学性能。力学性能试验可以通过对焊接试样进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验等，来评估焊缝的性能。
总结起来，角焊缝和对接焊缝作为钢结构中常见的焊缝形式，在工程中起到了重要的作用。其新容许应力的确定需要考虑焊缝的几何形状、焊接材料的性能和焊接工艺的质量等因素，并通过焊接试验和力学性能试验来评估焊缝的性能。通过科学合理地确定角焊缝和对接焊缝的新容许应力，可以保证钢结构的安全性和可靠性。
第三章连接课后习题参考答案
第三章连接课后习题参考答案
焊接连接参考答案 一、概念题 3．1 从功能上分类，连接有哪几种基本类型？3．2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上 各有哪些特点？ 3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗？ 3．4 h 和lw相同时，吊车梁上的焊缝采用正 f 面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高？3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制？对侧面角焊缝的长度有何要 求？为什么？ 【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸 不能过小，否则焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。《规范》规 定：h f≥1.5 t，式中：t2——较厚焊件厚度，单 2 位为mm。 计算时，焊脚尺寸取整数。自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm；T形连接的单面角焊缝，应增加1mm；当焊件厚度小于或等于4mm时，则取与焊件厚度相同。 （2）最大焊脚尺寸：为了避免焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接残余应力和残余变
形，角焊缝的焊脚尺寸应满足 1 2.1t h f 式中： t 1——较薄焊件的厚度，单位为mm 。 （3）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，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。若内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。 3．6 简述焊接残余应力产生的实质，其最大分布特点是什么？ 3．7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。 3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝？何为侧焊缝？二者破坏截面上的应力性质有何区别？ 3．9 规范规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊 脚尺寸的某个倍数，原因何在？规范同时有焊缝最小尺寸的规定，原因何在？ 3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。 3.11 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。 3.12 简述连接设计中等强度法和内力法的含义。 3.13 对接焊接时为什么采用引弧板？不用引
一、选择题 1．钢材的设计强度是根据（屈服点 ）确定的。 2．焊接残余应力对构件的（ 静力强度）无影响。 3．为提高轴心受压构件的整体稳定，在构件截面面积不变的情况下，构件截面的形式应使其面积分布（尽可能远离形心）。 4．轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（基础材料的强度等级 ）。 5．在焊接组合梁的设计中，腹板厚度应（厚薄相当 ）。 6．焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是（ 提高梁的局部稳定性）。 7．单轴对称截面的压弯构件，一般宜使弯矩（绕非对称轴作用 ） 8．塑性好的钢材，则（一定具有屈服平台 ）。 9．在构件发生断裂破坏前，具有明显先兆的情况是（塑性破坏 ）的典型特征。 10．部分焊透的对接焊缝的计算应按（角焊缝 ）计算。 11．下列轴心受拉构件，可不验算正常使用极限状态的为（预应力拉杆 ）。 12．轴心受压构件发生弹性失稳时，截面上的平均应力（低于钢材比例极限 p f ）。 13．梁的支承加劲肋应设置在（上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 ）。 14．双肢格构式受压柱，实轴为x －x ，虚轴为y －y ，应根据（x y λλ=0 ）确定肢件间距离。 15．弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行（强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性 ）和缀材的计算。 二、判断题 1．碳的含量对钢材性能的影响很大，一般情况下随着含碳量的增高，钢材的塑性和韧性逐渐增高。（× ） 2．试验证明，钢材的疲劳强度主要与构造状况、应力幅和循环荷载重复次数有关，而与钢材的强度并无明显关系。（√ ） 3．角焊缝中的最小焊缝尺寸t h f 5.1=，其中t 为较薄焊件的厚度（mm ）。 （× ） 4．计算结构或构件的强度，稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值。 （√ ） 5．构件的长细比是计算长度与相应截面积之比。 （× ） 6．轴心受压构件，应进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。 （√ ） 7．承受静力荷载的焊接工字钢梁，当腹板高厚比 y w f t h 2351700≥时，利用腹板屈曲后强度，腹板应配置纵向加劲肋。（× ） 8．钢屋盖的刚度和空间整体性是由屋盖支撑系统保证的。 （√ ） 9．《钢结构设计规范》中，荷载设计值为荷载标准值除以荷载分项系数。 （× ） 10．当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性降低。 （√ ）
2-1钢材的的塑形，韧性，冷弯性能各是什么含义？在设计结构时，对这些性能的要求是如何体现的？ 塑性：衡量材料变形能力的力学指标。塑性好，材料的变形能力大，破坏前易于发现，结构坏而不倒，高峰应力能重分布。 韧性：是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是钢材强度和塑性的综合性能，是判断钢材是否出现脆性破坏最主要的指标。 冷弯性能：冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。对于重要的结构，需要有良好的冷热加工工艺性能的保证。 2-3：何谓钢材的疲劳破坏？钢材的疲劳破坏发展过程与钢结构，钢构件的疲劳破坏发展过程有何不同？ 钢村的疲劳破坏：是指在连续反复荷载作用下，钢材的应力低于极限强度甚至低于屈服强度而发生的脆性破坏。 钢材的疲劳破坏发展过程分为三个阶段：截面上的微小缺陷开始形成裂纹，裂纹缓慢扩展，裂纹达到临界尺寸而迅速断裂，而在钢结构、钢构件中各种缺陷是裂纹的起源，疲劳破坏发展过程中没有裂纹形成阶段，只有后两个阶段，即：裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。 2-4：影响钢结构疲劳破坏的主要原因有哪些？ 影响钢结构疲劳强度的最主要因素是应力集中。应力集中程度越严重，钢构件越容易发生疲劳破坏，疲劳强度就越低。 2-5：钢材的应力集中除了导致截面内部局部高峰应力，还会产生哪些危害？ 在应力高峰区域总是存在着同号的双向或三向应力，使材料处于复杂受力状态，应力集中系数愈大，变脆的倾向亦愈严重。在负温或动力荷载作用下工作的结构，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。 3-1由于结构体系本身不满足安全，适用耐久预定功能而引起的钢结构破坏形式主要有哪些构件或节点（连接）的强度破坏，结构或构件的整体失稳破坏，结构或构件的局部失稳破坏，构件或节点（连接）的疲劳破坏，结构或构件的变形破坏，结构的脆性断裂破坏。 3-2：为什么工程实践中单纯的结构强度破坏很少发生？ 因为在强度破坏的过程中，个别构件的强度破坏所伴随的明显变形将会改变整体结构的内力分配格局，从而使某些部位的构件受力超过预先计算的数值而引发其他类别的破坏，如导致受压构件的失稳破坏等，最终造成结构的整体失稳或其他形式的破坏，最终导致钢结构发生整体极限承载力破坏。 3-4：轴心受压钢结构的整体失稳形式有哪几种？ 弯曲失稳：双轴对称截面绕对称轴的失稳，单轴对称截面绕非对称轴的失稳。 扭转失稳：十字形截面在满足一定条件时的整体失稳。 弯扭失稳：单轴对称截面绕对称轴的失稳。 3-6引起钢结构变形过大的主要原因有哪些？： 设计不当：如构件的刚度不满足设计要求，结构支撑体系布置不够或不当等， 制造不当：如工艺不合理等原因造成的构件本身缺陷，及施工安装不当等， 使用不当：如随意改变结构用途、或意外导致结构超载等。 3-7 钢结构各种可能破坏形式中最危险的是哪一种？笞：脆性断裂破坏。 3-8：引起钢结构脆性断裂破坏的主要原因有哪些？ 材质缺陷，应力集中和残余应力，工作环境温度，钢板厚度。 3-9：防止钢结构脆性断裂的主要措施有哪些？ 合理选择钢材，合理设计，合理制作和安装，合理使用及维修。 4-1 了解钢结构连接的方法，钢结构焊接连接的特性。
钢结构的连接习题及答案 例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 （a ） （b ） 图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝 解：焊缝计算长度 mm l w 172142200=?-= 焊缝正应力为 223 /185/5.20314 17210490mm N f mm N w t =>=??=σ 不满足要求，改为斜对接焊缝。取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ ,焊缝长度 mm l w 2.21314256 sin 200 '=?-= 此时焊缝正应力为 220 3'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N t l N w f w =<=???==θσ 剪应力为 2 203' /125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N t l N w v w =<=???==θτ 斜焊缝满足要求。48.1560 =tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。 例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ?=?==202.0100 翼缘焊缝计算长度为 mm 106122130=?- 腹板焊缝计算长度为 mm 19010200=-
1.钢结构特点：1）建筑钢材强度高，塑性和韧性好2）钢结构的重量轻3）材质 均匀，和力学计算的假定比较符合4）钢结构制作简便，施工工期短5）钢结构密闭性好6）钢结构耐腐蚀性差7）钢结构耐热不耐火8）钢结构可能发生脆性断裂。 2.塑性：承受静力荷载时，材料吸收变形的能力；韧性：承受动力荷载时，材料 吸收能量的能力；塑性好指结构在一般条件下不会因超载而突然破坏，只是变形增大，应力重分配，应力变化趋于平稳；韧性好指结构适宜在动力荷载下工作，其良好的耗能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。 3.钢结构极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状 态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用和耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。 4.钢结构必须满足的功能包括：1）结构应能承受在正常施工和正常使用时可能 出现的各种情况，包括荷载和温度变化、基础不均匀沉降以及地震作用等2）在正常使用情况下结构具有良好的工作性能3）在正常维护下结构具有足够的耐久性4）在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。 5.钢结构的适用范围：工业厂房、大跨结构、高耸结构、多层或高层建筑、承受 振动荷载影响及地震作用的结构、板壳结构、可拆卸或移动的结构、轻型钢结构、钢-混凝土组合结构、其他结构。 6.塑性与脆性破坏的区别：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构建可能的
应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度f 后才发生。 u 7.脆性破坏前塑性破坏很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服 ，断裂从应力集中处开始。 点f y 8.用作钢结构的钢材应满足1）较高的强度2）足够的变形能力3）良好的工艺 性能4）对环境有良好的适应性。 9.伸长率：试件被拉断的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，其代表材料在 单向拉伸时的塑性应变的能力。 10.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 11.可焊性指钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力。 12.偏折指钢材中化学成分不一致和不均匀。 13.冷作硬化指冷弯、冷拉、冲孔等使钢材产生很大的塑性变形，从而提高钢的屈 服点，降低塑性和韧性的现象。 14.焊接优缺点：优点1）焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2）不 削弱截面，节省材料3）连接的密闭性好，结构的刚度大4）可实现自动化操作，提高焊接结构的质量；缺点1）焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织改变，导致局部材质变脆2）焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3）焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也较为突出。 15.焊接分为对接、搭接、T形连接和角部连接。焊缝包括角焊缝和对接焊缝。 16.角焊缝按其与作用力的关系正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝，正面角焊缝长 度方向与作用力垂直，承受正应力和剪力，焊跟处存在应力集中；侧面角焊缝的焊缝长度方向与作用力平行，主要承受剪力，应力沿焊缝长度方向呈两端大
焊接与焊接应力 在建筑钢结构发展如火如荼的今天，形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异，焊接技术成了一个关键的课题。但在施工过程中，由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形，严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力(即使用功能)，因而，急需采用合理的方法予以控制。 钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程，但由于不均匀温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有：1)纵向应力；2)横向应力；3)厚度方向应力。常见的焊接变形有：1)纵向收缩变形；2)横向收缩变形；3)角变形；4)弯曲变形；5)扭曲变形；6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布，追溯根源，具体进行研究控制。 1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。 1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大，在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。 2)T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。 3)对接接头在单道(层)焊的情况下，其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大，在单面焊时坡口角度大，板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。 1.5焊接层数的影响 1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似，因此，收缩变形相对较小。 2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束，因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。 在工程焊接实践中，由于各种条件因素的综合作用，焊接残余变形的规律比较复杂，了解各因素单独作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。所以，了解焊接变形产生的原因和影响因素，则可以采取以下控制变形的措施： 1)减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。 2)对屈服强度345MPA以下，淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适
最全的钢结构术语和符号（二） 二、符号 1、作用和作用效应设计值 F——集中荷载； H——水平力； M——弯矩； N——轴心力； P——高强度螺栓的预拉力； Q——重力荷载； R——支座反力； V——剪力。 2、计算指标 E ——钢材的弹性模量； Ec——混凝土的弹性模量； G ——钢材的剪变模量； Nat——个锚栓的抗拉承载力设计值； Nbt、Nbv、Nbc——一个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；
Nrt、Nrv、Nrc——一个铆钉的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；Ncv——组合结构中一个抗剪连接件的抗剪承载力设计值；NpjtNpjc——受拉和受压支管在管节点处的承载力设计值；Sb——支撑结构的侧移刚度(产生单位侧倾角的水平力)； F ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； fv——钢材的抗剪强度设计值； fce——钢材的端面承压强度设计值； fst——钢筋的抗拉强度设计值； fy——钢材的屈服强度(或屈服点)； fat——锚栓的抗拉强度设计值； fbtfbvfbc——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；frtfrvfrc——铆钉的抗拉、杭剪和承压强度设计值；fwtfwvfwc——对接焊缝的抗拉，抗剪和抗压强度设计值；fwt——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值； fc ——混凝土抗压强度设计值； Δu——楼层的层间位移； [υQ]——仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值； [υT]——同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值；
σ——正应力； σc——局部压应力； σf——垂直于角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的应力； Δσ——疲劳计算的应力幅或折算应力幅； Δσ——变幅疲劳的等效应力幅； [Δσ]——疲劳容许应力幅； Σcrσc.crτcr——板件在弯曲应力、局部压应力和剪应力单独作用时的临界应力；τ——剪应力； τf——沿角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的剪应力； ρ——质量密度。 3、几何参数 A ——毛截面面积； An——净截面面积； H——柱的高度； H1、H2、H3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的高度； I ——毛截面惯性矩； It——毛截面抗扭惯性矩；
8.4 有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值2205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。验算此焊缝受力时是否安全。 图8-83 习题8.4 解： 依题意知焊缝截面特性： A=119.25cm 2，Wx ＝1858.9cm 3,Ix=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3 ,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。 假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10） =7.584×105mm 3 。 对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =?=? 焊缝应力验算： 最大正应力：622 3 25010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ?===<=? 最大剪应力：33 224125101084.11024.3/120/464721012 w x v x w VS N mm f N mm I t τ???===<=?? 折算应力： 22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ==<= 故焊缝满足要求。 8.5 图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。T=350kN ，验算焊缝的受力。
2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和减少侧向支承点间的距离（或增加侧向 支承点） 3.高强度螺栓预拉力设计值与 螺栓材质 和 螺栓有效面积 有关。 4.钢材的破坏形式有 塑性破坏和 脆性破坏 。 6.高强度螺栓预拉力设计值与 性能等级 和 螺栓直径有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于8hf ，也不得小于 40mm ；其计算长度不宜大于 60hf 。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与 钢号 、截面类型 和 长细比有关。 10.影响钢材疲劳的主要因素有应力集中，应力幅或应力比，应力循环次数 11.纯弯曲的弯矩图为 矩形，均布荷载的弯矩图为 抛物线，跨中央一个集中荷载的弯矩图 为三角形。 13.钢结构设计的基本原则是 技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为 普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为热轧型钢和 冷弯薄壁型钢；组合截面可分为 实腹式组合截面和 格构式组合截面 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有 荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支 承点的位置和距离，梁端支承条件 1．钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：静力强度、动力强度、稳定 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_螺栓杆被剪断、板件被挤压破坏 、板件净截面强度不 够 须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括_弯曲正应力、剪应力、 局部压应力、折算应力 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时，单位剪切角γ1不能忽略，因而绕虚轴的长细比要 采用换算长细比λ 6提高轴心受压构件临界应力的措施有加强约束、减小构件自由长度、提高构件抗弯能力 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_承载能力_极限状态，柱子长细比的验算属于_正常 使用_极限状态，梁截面按弹性设计属于_承载能力_极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式、螺栓剪断、孔壁承压破坏、板件拉断、螺栓弯曲、板件剪坏 10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 上 翼缘密铺铺板。 13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和 伸长率都一样，只是它们的 化学成分和 冲击韧性指标有所不同。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 冲剪破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有 强度和刚度 20．当荷载作用位置在梁的 下翼缘时，梁整体稳定性较高。 22．当b ?大于__0.6时，要用' b ?代替b ?，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 24．计算构件的正常使用极限状态，应使拉,压杆满足条件_λ=[λ]___ 25．普通螺栓靠螺栓承压和抗剪传递剪力，而高强螺栓首先靠被被连接板件之间的摩擦力 传递剪力。 28.冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。
焊接件的设计及焊接工艺评定 一、焊接件的设计要求及在设计图上的正确表述： 1、焊接结构钢材的选择： 选择原则：抗拉强度、刚度、塑性、冲击韧性、成形性、焊接性等。 另外还需要考虑：耐蚀性、耐磨性、耐热性及材料的价格和市场供货状况。 2、焊接结构的强度计算： （1）、焊缝容许应力 各行业间的焊缝容许应力值常有差异，设计焊接结构时应遵循所纳入的行业的国家标准。 A、建筑钢结构焊缝强度设计值应符合： GBJ64—84《建筑结构设计统一标准》 GBJ17-88《钢结构设计规范》 GBJ18-87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》。 B、压力容器结构焊缝容许应力： 压力容器结构中的焊缝，当母材金属与焊缝材料相匹配时，其容许应力按母材金属的强度乘以焊缝系数©计算 压力容器强度计算时的焊缝系数也 另外，设计一个合理的焊接结构应当是： a）最简单的结构形式； b）最少的焊接工作量； c）容易进行焊接施工； d）焊接接头产生变形的可能性最小； e）最低的表面处理要求； f）最简便的焊缝检验方法； g）最少的加工与焊接成本； h）最短的交货期限。 3、焊接结构工作图（设计图）: 焊接结构设计图是制造焊接结构产品的基本依据,通常由总图、部件图及零件图组成（各
行业有差异,有些企业是由总图及部件图两部份组成,而由施工单位即制造单位的工艺人员绘制零件图）. 通常焊接结构设计图除常规的要求外,还应包括以下内容: 1）、结构材料; 2）、焊接方法及材料; 3）、焊接接头形式及尺寸的细节（或局部放大图）; 4）、允许尺寸偏差; 5）、焊前预热要求; 6）、焊后热处理的方法.（消除应力热处理）. 注:接头形式: 焊接结构及焊接连接方法的多样化,以及结构几何尺寸、施工场合与条件等的多变形,使焊接接头形式及几何尺寸的选择有极大的差异.优良的接头形式有赖于设计者对结构强度的认识及丰富的生产实践经验.优良的接头不仅可保证结构的局部及整体强度,而且可简化生产工艺,节省制造成本;反之则可能影响结构的安全使用甚至无法施焊.例如相同板厚的对接接头,手工焊与自动埋弧焊的坡口形式及几何尺寸完全不同;两块板相连时采用对接或搭连接, 其强度、备料、焊接要求及制造成本也迥然不同,这就需要根据技术经济效果综合考虑,认真选择. 我国关于不同焊法的接头形式的国家标准有: GB985—88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸； GB986—88埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸； 它们具有指导性，需要指出，在不同行业及各个工厂企业，由于习惯及一些特殊要求，在接头形式及符号上会出现差异。 4、焊接方法及焊缝符号在设计图上的表示： 设计标准、规范与法规是指导设计、制造、试验与验收的重要依据。从事焊接结构产品设计的人员，应通晓本专业范围所涉及的各类原材料、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、无损检测、焊缝及焊接接头的力学性能检验与验收标准，此外，还应当熟悉与焊接有关的基础与通用标准。 焊接标记符号与辅助加工记号，已经批准实施的国家标准有： GB324-88焊缝符号表示法； GB5185-85金属焊接及钎焊方法在图样上的表示方法； GB12212-90技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法； 《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》； 《机械制图字体》； 《机械制图图线》； 《机械制图图样画法》； 《机械制图轴测图》； 它们通过符号、数字或以技术要求方式在图样中标明。（凡应用标准规定的，可在图样上直接标注标准号及合格要求，以简化技术文件内容。） 在技术图样中，一般按GB324-88规定的焊缝符号表示焊缝，也可按和规定的制图方法表示焊缝。焊缝图形符号及其组成，应按《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》的有关规则设计和绘制，用于焊缝符号的字体和图线应符合和的规定。 焊接设计人员了解各种常用的及新推广的焊接方法、设备、材料、工艺基础知识，通晓
焊接连接参考答案 一、概念题 3．1 从功能上分类，连接有哪几种基本类型？ 3．2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上各 有哪些特点？ 3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗？ 3．4 h f 和lw 相同时，吊车梁上的焊缝采用正面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高？ 3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制？对侧面角焊缝的长度有何要求？为 什么？ 【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过小，否则焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。《规范》规定：h f ≥1.52t ，式中： t 2——较厚焊件厚度，单位为mm 。 计算时，焊脚尺寸取整数。自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm ；T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm ；当焊件厚度小于或等于4mm 时，则取与焊件厚度相同。 （2）最大焊脚尺寸：为了避免焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸应满足 12.1t h f 式中： t 1——较薄焊件的厚度，单位为mm 。 （3）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，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。若内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。 3．6 简述焊接残余应力产生的实质，其最大分布特点是什么？ 3．7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。 3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝？何为侧焊缝？二者破坏截面上的应力性质有何区别？ 3．9 规范规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数，原因何在？规范同时有 焊缝最小尺寸的规定，原因何在？ 3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。 3.11 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。 3.12 简述连接设计中等强度法和内力法的含义。 3.13 对接焊接时为什么采用引弧板？不用引弧板时如何考虑？在哪些情况下不需计算对 接焊缝？ 3.14 试判断下图所示牛腿对接焊缝的最危险点 3.15 焊缝质量检验是如何分级的？ 【答】《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。
钢结构专业术语和符号,全方面覆盖 一、术语 1、强度：构件截面材料或连接抵抗破坏的能力;强度计算是防止结构构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算; 2、承载能力：结构或构件不会因强度、稳定或疲劳等因素破坏所能承受的最大内力；或塑性分析形成破坏机构时的最大内力；或达到不适应于继续承载的变形时的内力; 3、脆断：一般指钢结构在拉应力状态下没有出现警示性的塑性变形而突然发生的脆性断裂; 4、强度标准值：国家标准规定的钢材屈服点屈服强度或抗拉强度; 5、强度设计值：钢材或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值; 6、一阶弹性分析：不考虑结构二阶变形对内力产生的影响,根据未变形的结构建立平衡条件,按弹性阶段分析结构内力及位移; 7、二阶弹性分析：考虑结构二阶变形对内力产生的影响,根据位移后的结构建立平衡条件,按弹性阶段分析结构内力及位移; 8、屈曲：杆件或板件在轴心压力、弯矩、剪力单独或共同作用下突然发生与原受力状态不符的较大变形而失去稳定; 9、腹板屈曲后强度：腹板屈曲后尚能继续保持承受荷载的能力; 10、通用高厚比：参数,其值等于钢材受弯、受剪或受压屈服强度除以相应的腹板抗弯、抗剪或局部承压弹性屈曲应力之商的平方根; 11、整体稳定：在外荷载作用下,对整个结构或构件能否发生屈曲或 失稳的评估; 12、有效宽度：在进行截面强度和稳定性计算时宽度;假定板件有效的那
13、有效宽度系数：板件有效宽度与板件实际宽度的比值; 14、计算长度：构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度,用以计算构件的长细比;计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度; 15、长细比：构件计算长度与构件截面回转半径的比值; 16、换算长细比：在轴心受压构件的整体稳定计算中,按临界力相等的原则,将格构式构件换算为实腹构件进行计算时所对应的长细比或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失稳时采用的长细比; 17、支撑力：为减小受压构件或构件的受压翼缘的自由长度所设置的侧向支承处,在被支撑构件或构件受压翼缘的屈曲方向,所需施加于该构件或构件受压冀缘截面剪心的侧向力; 18、无支撑纯框架：依靠构件及节点连接的抗弯能力,抵抗侧向荷载的框架; 19、强支撑框架：在支撑框架中,支撑结构支撑桁架、剪力墙、电梯井等抗侧移刚度较大,可将该框架视为无侧移的框架; 20、弱支撑框架：在支撑框架中,支撑结构抗侧移刚度较弱,不能将该框架视为无侧移的框架; 21、摇摆柱：框架内两端为铰接不能抵抗侧向荷载的柱; 22、柱腹板节点域：框架梁柱的刚接节点处,柱腹板在梁高度范围内的区域; 23、球形钢支座：使结构在支座处可以沿任意方向转动的钢球面作为传力的铰接支座或可移动支座; 24、橡胶支座：满足支座位移要求的橡胶和薄钢板等复合材料制品作为传递支座反力的支座; 25、主管：钢管结构构件中,在节点处连续贯通的管件,如桁架中的弦杆; 26、支管：钢管结构中,在节点处断开并与主管相连的管件,如桁架中与主管相连的腹杆;
钢结构思考题及答案 绪论： 校内钢结构 泥沙馆南端：钢屋架结构 土木系新结构实验室：平板网架结构土木系新结构实验室：平板网架结构 中央主楼加层工程：钢框架结构 体育中心：钢拱索支结构 游泳跳水馆：钢网壳结构游泳跳水馆：钢网壳结构 紫荆公寓7#楼：轻钢框架结构 西门汽修车间：金属波纹拱型屋面 极限状态法中，荷载和抗力的分项系数是否均大于，那些情况下小于 答：一般来说，结构抗力的分项系数应该大于1，其抗力都是对结构稳定有利，故而为保证结构的可靠一般取一个较低值，即用按标准值计算的结构抗力除以一个大于的分项系数。荷载则有两种情况，一种是对结构不利，这时候分项系数应大于，当其效应对结构 有利时取，对抗倾覆和滑移有利的可取。 两种计算方法采用的公式中，各项的含义有何不同，各怎样确定 结构和构件由于塑性变形而使几何形状发生显着改变，虽未到达最大承载能力，但已彻底不显着改变，虽未到达最大承载能力，但已彻底不能使用，应属于那种极限状态 答：属于承载力极限状态。 1）承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆 2）正常使用极限状态包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝
承载能力极限状态可理解为结构或结构构件发挥允许的最大承载功能的状态。结构构件由于塑性变形而使其几何形状发生显着改变，虽未达到最大承载能力，但已彻底不能使用，也属于达到这种极限状态。疲劳破坏是在使用中由于荷载多次重复作用而达到的承载能力极限状态。 正常使用极限状态可理解为结构或结构构件达到使用功能上允许的某个限值的状态。例如某些构件必须控制变形、裂缝才能满足使用要求，因过大的变形会造成房屋内部粉刷层剥落，填充墙和隔断墙开裂及屋面积水等后果。过大的裂缝会影响结构的耐久性。过大的变形、裂缝也会造成用户心理上的不安全感。（建筑结构设计的极限状态是什么） 钢结构材料： 1、钢材的弹 性、线弹性、弹塑性、理想弹塑性、非线性概念的区别答：弹性是钢材在受到外力作用，应力的增或减相应地引起应变的增或减，除去作用力之后并能够恢复原来形状的特性；线弹性为作用应力较低时，应力的变化与应变的变化成正比关系，并且卸除荷载后钢材的变形完全恢复，没有残余应力变形；施加的应力超过弹性极限，此时钢材的变形包括弹性和塑性变形两个部分，其中塑性变形在卸除荷载后不再恢复，因此有残余形变，即钢材的弹塑性是指钢材在外力施加的同时立即产生全部变形，而在外力解除的同时，只有一部分变形立即消失，其余部分变形在外力解除后却永远不会自行消失的性能；理想弹塑性是弹塑性的一种简化，在屈服前应力与应变按线性关系变化，一旦屈服，即进入塑性流动状态，且流动应力不随应变量变化；指强化阶段和颈缩阶段，应力与应变的关系不再呈现线性。 (1)举例说明钢构件截面产生应力集中的原因，举例说明工程中减小应力集中程 度的构造措施。 答：原因：构件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变时，应力不均匀，力线变曲折。 措施：构件中尽量避免截面突变；选用质量优良的钢材。
一、填空题 1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用 综合性能好 的钢材。 2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 强度 提高， 塑性、韧性 降低。 3．钢材五项机械性能指标是 屈服强度 、 抗拉强度 、 延伸率 、 冷弯性能 、 冲击韧性 。 4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现 热脆 现象。 5．钢材含硫量过多，高温下会发生 热脆 ，含磷量过多，低温下会发生 冷脆 。 6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 强度 提高， 塑性、韧性 降低。 7．钢材在250ºC 度附近有 强度 提高 塑性、韧性 降低现象，称之为蓝脆现象。 8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越 强 。 9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示 屈服强度 ,B 表示 质量等级为B 级 ,F 表示 沸腾钢 。 10．钢材的三脆是指 热脆 、 冷脆 、 蓝脆 。 11．钢材在250ºC 度附近有 强度 提高 塑性、韧性 降低现象，称之为蓝脆现象。 12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度 相适应，一般采用等强度原则 。 13．钢材中含有C 、P 、N 、S 、O 、Cu 、Si 、Mn 、V 等元素,其中 N 、O 为有害的杂质元素。 14．衡量钢材塑性性能的主要指标是 伸长率 。 15．.结构的可靠指标β越大,其失效概率越 小 。 16．承重结构的钢材应具有 抗拉强度 、 屈服点 、 伸长率 和 硫 、 磷极限含量 的合格保证,对焊接结构尚应具有 碳极限含量 的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t 中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,应具有 冷弯试验的 的合格保证。 17．冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下 塑性应变能力 和 钢材质量 的综合指标。 18． 冷弯性能 是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。 19．薄板的强度比厚板略 高 。 20．采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。 21．焊接残余应力不影响构件的 强度 。 22．角焊缝的最小计算长度不得小于max 5.1t 和 焊件厚度 。 23．承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是 。 24．在螺栓连接中，最小端距是 2d 0 。 25．在螺栓连接中，最小栓距是 3d 0 。 26．普通螺栓连接,当板叠厚度∑t 〉5d 时 (d －螺栓直径),连接可能产生 栓杆受弯 破坏。 27．钢材的抗剪强度与屈服点的关系式是y v f f 58.0=。 28．单个普通螺栓承压承载力设计值b c b c f t d N ⨯⨯=∑，式中∑t 表示 受力方向承压构件总厚度的较小值 。 29．普通螺栓连接靠 螺栓杆 传递剪力；摩擦型高强度螺栓连接靠 摩擦力 传递剪力。 30.手工焊焊接Q235钢，一般采用 E43 型焊条。 31.焊接结构在焊缝附近形成热影响区,该区材质 存在缺陷 。 32.侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜f h 60>。 33.承压型高强度螺栓仅用于 承受非动力荷载 结构的连接中。 34.采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。 35.承受动力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是f h 40。 36．轴心受压构件的承载能力极限状态有 强度 和 稳定性 。 f h 60
八、疲劳计算 GB50017 变动不大，仍然用容许应力法，容许应力幅 [Δσ]=)(n C 1/β 构件和连接分8类：1，2类 β=4 ，其他 6 类 β=3 AISC-LRFD-99 也用容许应力法，按标准荷载计算容许应力幅。 构件和连接也分8类：即A ，B ，B ´，C ，D ，E ，E ´和F 前7类 [Δσ]=F SR =（ n f C 327⨯）1/3≥F TH （门槛值） 后1类 [Δσ]=F SR =（ n f C 41011⨯⨯）1/6≥F TH 构件和连接分类表比GB 细致一些 只有梯形节点板圆弧过渡 r ≥60mm 5类 有r ≥600,600＞r ≥150,150＞r ≥50,r ＜ 50 四档 B 类 C 类 D 类 E 类 还区分是否有横向应力，及有横向应力时焊缝余高是否磨去、板是否等厚等情况。 荷载循环次数 n < 4×104 时不需计算疲劳 （GB 规定n>105时要算） 。
九、连接计算 GB50017 焊缝连接 有以下增补和修改: ·焊缝质量等级的选用: 强制性条文1.0.5条规定，在钢结构设计文件中应注明所要求的焊缝质量等级。 7.1.1条为此做出相应的规定，如在需要进行疲劳计算的构件中，对接焊缝均应 焊透。其横向焊缝受拉时要求一级，受压时二级，纵向焊缝二级。不需要进行疲 劳计算的构件只要求二级 ·角焊缝的计算长度：实际长度减去2h f （原为10mm ） ·斜角角焊缝计算： 原来未考虑缝隙大小影响 当间隙<1.5mm 时， h e =h f cos(α/2) 当间隙>1.5mm 但≤5mm ， h e =(h f - sin bi )cos(α/2) b i : b ，b 1 或 b 2 ·无垫板的单面施焊对接焊缝的强度设计值折减系数为 0.85 。 螺栓连接
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 ＝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
第 3 讲 焊接应力与变形 金属结构在焊接过程产生各式各样的焊接变形和大小不同的焊接应力。 若焊件在焊接时 能自由收缩，则焊后焊件的变形较大，而应力较小，如果由于外力的限制或自身刚性较大， 焊件不能自由收缩， 则焊后焊件的变形较小而应力较大。 在实际生产中， 焊后总会产生一定 的变形，并存在一定的焊接残余应力，变形和应力两者在焊接时同时产生。 3.1 焊接应力及变形产生的原因和影响因素 3.1.1 焊接应力与焊接变形的概念 物体受到外力作用时， 在其单位截面积上所受的力称为应力。 当没有外力存在时， 物体 内部所出现的应力称为内应力。内应力在物体内部是相互平衡的，如物体内有拉伸内应力， 就必然有压缩内应力，这是内应力的重要特征。在焊接过程中，由于不均匀加热和冷却，使 焊件内部产生的应力， 称为焊接内应力， 又名焊接残余应力， 过大的焊接应力能引起焊件或 焊缝产生裂纹，降低结构承载能力，并使结构在腐蚀介质中产生应力腐蚀。 当物体受到外力作用时，它的形状发生变化，这种形状变化称为变形。当外力消失后， 物体形状恢复原样， 这种变形称为弹性变形； 如果物体所产生变形在外力消失后不能恢复原 状，这种变形称为塑性变形。 在焊接应力的作用下， 结构所产生的形状和尺寸的变化称为焊 接变形， 它造成下一道工序施工困难， 为矫正焊接变形往往要消耗很多人力和物力， 严重的 焊接变形， 会影响结构承受外力的能力和使用性能， 甚至因变形严重无法矫正而报废。 因此 焊工必须了解焊接应力、 变形的规律， 掌握减少焊接应力和控制焊接变形的措施， 以保证结 构的焊接质量。 3.1.2 焊接应力与焊接变形的形成 产生焊接应力和变形的原因很多，下面分析一下其中的主要原因。 1. 焊接时焊件不均匀加热 由于焊接时局部加热到熔化状态， 形成焊件上温度不均匀分布。 下面来看看由手工电弧 焊温度不均匀分布而引起的焊接应力和变形的过程。 设有一块钢板，沿边缘进行堆焊，见图 3-1。如果钢板是由无数块互相能自由滑动的板 条组成，板条受热而伸长，伸长的多少与温度的高低成正比。 实际上钢板是一整体， 受热部分金属要受到下面未受热部分金属的约束， 不能自由伸长。 因此， 堆焊部分金属伸长时，带着整块钢板绕中性面向上弯曲变形，受到压缩应力。当温度 继续升高时，压缩应力继续增加。钢板随温度升高，屈服极限不断降低，在 600℃左右屈服 极限几乎接近于零。因此，堆焊部分的金属在压缩应力作用下产生塑性变形。 冷却时， 堆焊金属逐渐收缩而使内部的压缩应力逐渐消失， 同时， 在高温产生的压缩变 形保留下来， 即堆焊金属冷却下来后比原始长度要缩短。 同样道理， 缩短时也受到原来末加 热钢板边缘堆焊时的应力与变形 图 3-1