第八章 钢结构的连接(焊接)1
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钢结构的连接焊缝
角部连接：[图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：主要有对接焊缝和角焊缝（连续角焊缝和间断续角
焊缝）。
对接焊缝：分为正对接焊缝[图3.5(a)]和斜对接焊缝[图3.5(b)]。
角焊缝：可分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝[图3.5(c)] 。
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：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。它直接依靠保护 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。
特点：气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能
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 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。
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
角焊缝的对接连接：图3.4(b)所示为用双层盖板和角焊缝
3.2.4 焊缝代号（参考p195~197《焊缝符号表示方法》GB324-88)
《建筑结构制图标准》规定：焊 缝代号由引出线、图形符号和辅 助符号三部分组成。引出线由横 线和带箭头的斜线组成。箭头指 到图形上的相应焊缝处，横线的 上面和下面用来标注图形符号和 焊缝尺寸。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
倾斜角焊缝受力状态:
而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。
3．3 角焊缝的构造与计算
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：主要有对接焊缝和角焊缝（连续角焊缝和间断续角
焊缝）。
对接焊缝：分为正对接焊缝[图3.5(a)]和斜对接焊缝[图3.5(b)]。
角焊缝：可分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝[图3.5(c)] 。
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：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。它直接依靠保护 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。
特点：气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能
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 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。
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
角焊缝的对接连接：图3.4(b)所示为用双层盖板和角焊缝
3.2.4 焊缝代号（参考p195~197《焊缝符号表示方法》GB324-88)
《建筑结构制图标准》规定：焊 缝代号由引出线、图形符号和辅 助符号三部分组成。引出线由横 线和带箭头的斜线组成。箭头指 到图形上的相应焊缝处，横线的 上面和下面用来标注图形符号和 焊缝尺寸。
3.2 焊接方法和焊缝连接形式
倾斜角焊缝受力状态:
而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。
3．3 角焊缝的构造与计算
钢结构的连接(焊接_螺栓连接)
9
二、焊接连接形式和焊缝形式 1.焊接连接形式 单击图片3-2播放
对接
10
单击图片3-3播放
搭接
11
2.焊缝形式 （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
12
3. 焊缝位臵
13
三、焊缝缺陷及焊缝质量检查
1.焊缝缺陷
14
2.焊缝质量检查 外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；
23
单击图片3-6播放
24
二、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种；
动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受
力方向的连接焊缝；
N t N
对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视 为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算； 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。
3
N
3.2 焊接连接的特性
一、钢结构常用焊接方法 1.手工电弧焊 原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。
焊条 焊钳
A、焊条的选择： 焊条应与焊件
焊机
保护气体
钢材相适应。
焊件
电弧
熔池 导线 4
单击图片3-1播放
5
Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode)
4.焊缝代号
详细参见表3-1，图3-13
20
3.3 对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造
1、对接焊缝的坡口形式:
对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和
钢结构的三种连接方式
钢结构的三种连接方式一、引言钢结构是现代建筑中广泛应用的一种结构体系。
在钢结构中，连接是至关重要的组成部分，它决定了整个结构的稳定性和安全性。
本文将介绍钢结构的三种连接方式。
二、焊接连接1. 焊接连接原理焊接是将金属材料熔化并使其凝固后形成连接的方法。
在钢结构中，常用电弧焊、气焊和激光焊等方式进行连接。
2. 焊接连接优点（1）强度高：焊接连接可以保证较高的强度和刚度。
（2）美观：焊接后无明显螺纹或孔洞，外观美观。
（3）耐腐蚀：由于焊接后没有其他材料插入，所以耐腐蚀性能较好。
3. 焊接连接缺点（1）施工难度大：需要有专业技能和设备进行施工。
（2）对材料要求高：需要严格控制材料的质量和尺寸等参数。
（3）不可逆转：一旦完成焊接，就无法更改或调整。
三、螺栓连接1. 螺栓连接原理螺栓连接是通过将两个或多个钢构件用螺栓连接起来的方法。
通常使用高强度螺栓进行连接。
2. 螺栓连接优点（1）方便拆卸：由于螺栓连接可以拆卸，所以在维护和更换部件时非常方便。
（2）适用范围广：适用于各种形状和尺寸的构件。
（3）施工简单：不需要专业技能和设备，施工简单。
3. 螺栓连接缺点（1）强度低：与焊接相比，螺栓连接的强度较低。
（2）易松动：在长期使用过程中容易松动，需要定期检查和维护。
四、铆接连接1. 铆接连接原理铆接是通过将钢构件用铆钉固定在一起的方法。
铆钉通常由铝合金或不锈钢制成。
2. 铆接连接优点（1）适用范围广：适用于各种形状和尺寸的构件。
（2）强度高：与螺栓相比，铆接的强度更高。
（3）施工简单：不需要专业技能和设备，施工简单。
3. 铆接连接缺点（1）不可拆卸：铆接连接后无法拆卸，需要重新加工或更换部件时比较困难。
（2）易产生裂纹：在铆接过程中容易产生裂纹，需要严格控制材料的质量和尺寸等参数。
五、结论钢结构的连接方式有焊接连接、螺栓连接和铆接连接三种。
每种连接方式都有其优缺点，应根据具体情况选择合适的方式进行连接。
在施工过程中，应严格控制材料的质量和尺寸等参数，确保连接的安全性和稳定性。
钢结构的连接方式
§3-1钢结构的连接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。
钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等（图3.1.1）。
3.1.1 焊缝连接一、焊缝连接的特点焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。
其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。
二、钢结构常用的焊接方法1、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法（3.1.2）。
通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。
电弧提供热源，使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。
由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。
焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。
手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适于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，焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。
手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材（或称主体金属）相适应，例如：对Q235钢采用E43型焊条（E4300～E4328）；对Q345钢采用E50型焊条（E5000～E5048）；对390钢和Q420钢采用E55型焊条（E5500～E5518）。
焊条型号中字母E表示焊条类型等。
不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢相适应的焊条。
第8-2章 钢结构的连接计算
第八章 钢结构的连接计算第二节 普通螺栓连接一、 普通螺栓的抗剪承载力抗剪螺栓的四种破坏情况：螺栓杆剪切破环；孔壁挤压或承压破坏；构件强度破坏；螺栓杆弯曲。
一般板连接钢材总厚度小于5倍螺栓直径，不会发生螺栓杆弯曲破坏。
抗剪螺栓的承载力设计值：),min()4/(min2b cb v bv b c b c b v v b v N N Nf t d N f d n N =⋅∑⋅==π其中：n v -螺栓受剪面数，单剪时n v =1；双剪时n v =2；t ∑ -同一受力方向承压构件的较小厚度，单剪时取min(t 1,t 2)双剪时取min(2t 1,t 2)；d-螺栓直径；f v b-普通螺栓抗剪强度设计值，查P68表3-5； f c b -普通螺栓孔壁承压强度设计值，查P68表3-5； 注意：螺栓沿受力方向的连接程度l 1太长时，各螺栓受力严重不均匀，两端的螺栓受力大于中间螺栓可能首先达到极限承载力而引起破坏。
规范规定：当l 1>15d 0时，螺栓承载力设计值应乘以折减系数：7.0),150/(1.101≥-=取d l β二、 抗剪螺栓的计算1．构件受轴心力时，轴力N 穿过螺栓群形心，螺栓均匀受剪， 每个螺栓的剪力为：N v =N/n ，n-螺栓个数；min minmin//b v b v b v v N N n N N n N N =≥≤取2．螺栓群受扭矩Tb v i i i N y x Tr r Tr N ≤+∑=∑=)/(/22max 2max max其中：r i -第i 个螺栓离螺栓群形心的连线距离；x i 、y i -第i 个螺栓对螺栓群形心的x 坐标、y 坐标； T-螺栓群形心处的扭矩；3．螺栓群受扭受剪：扭矩T ，剪力F x ，F yn F N nF N x Fxix y Fy iy //==)/()/(2222i i i T ix i i i Tiy y x Ty N y x Tx N +∑=+∑=min 22)()(b v T ix Fx ix T iy Fy iy i N N N N N N ≤+++=其中：F x 、F y -螺栓群形心处的x 向剪力、y 向剪力；三、 抗拉螺栓的计算1．一个抗拉螺栓的承载力设计值最不利截面为螺栓有效截面，螺栓有效直径d e ，有效截面面积4/2e e d A π=d e 、A e 根据螺栓直径查P109表4-1。
钢结构工程试题与答案
第八章钢结构工程试题及答案一、填空题：1.在钢结构构件的零件放样中, 样板和样杆是下料、制弯、铣边、制孔等加工的依据。
2.在制作样板和样杆时，要增加零件加工时的加工余量，焊接构件要按工艺需要增加焊接收缩量。
高层建筑钢结构按设计标高安装时，柱子的长度还必须增加荷载压缩的变形量。
3. 钢材切割下料方法有气割、机械剪切和锯切等。
4. 气割所使用的氧气纯度对氧气消耗量、气割速度和质量起决定性的影响。
5. 钢材的矫平可分为冷矫和热矫的方法。
6. 钢材边缘加工分刨边、铣边和铲边三种。
7. 钢结构的连接方法有焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接等，目前应用最多的是焊接和高强螺栓连接。
8. 药皮焊条手工电弧焊的电源按电流可分为交流、直流两种，以及交直流两用的特殊形式。
手工电弧焊电源按其使用方式分类有单站式和多站式。
9. 焊接材料选用的原则有：等强度原则、等韧性原则、等成分原则和工作条件。
10. 焊接工艺参数有电源极性、弧长与焊接电压、焊接电流、焊接速度、运条方式和焊接层次。
11. 高强度螺栓从外形上可分为大六角头高强度螺栓（即扭矩型高强度螺栓）和扭剪型高强度螺栓两种。
高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈总称为高强度螺栓连接副。
12. 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时，宜按先栓后焊的方式施工。
13. 大六角头高强度螺栓连接副一般采用扭矩法和转角法紧固。
14. 多层及高层钢结构工程上节钢柱安装时，上节钢柱就位后，按照先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度的顺序校正。
15. 上节钢柱安装与校正时，位移调整应使钢柱定位轴线从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上。
16. 国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB 8923—88）将除锈等级分成喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈、火焰除锈三种类型。
17. 钢结构防腐涂装常用的施工方法有刷涂法和喷涂法两种。
18. 钢结构防火涂料按涂层的厚度分为两类：①B类，属薄涂型钢结构防火涂料，涂层厚度一般为2mm～7mm，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，耐火极限一般为0.5h～2h，故又称为钢结构膨胀防火涂料。
第八章 钢结构
验算公式：
N f An
式中， N—荷载引起的轴心拉力或压力 An—净截面面积 f—钢材抗拉或抗压设计强度
二、轴心受力构件的刚度
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的
l0 i
式中 构件最不利方向的长细比，一般为 两主轴方向长细比的较大值.x = lox/ ix，y = loy/ iy lo-----相应方向的构件计算长度 i -----相应方向的截面回转半径
低合金钢： Q×××质量等级（A～E）
如Q235-A· F、Q345-C
6. 钢材的选择
（1）结构或构件的重要性； （2）荷载的种类（静荷载或动荷载）； （3）连接方法（焊接或非焊接）；
（4）工作条件（温度，腐蚀等）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷 含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊 接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷 弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有 常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结 构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
压弯构件广泛的用于柱子，如工业建筑中的厂
房框架柱。它们不仅要承受上部结构传下来的 轴向压力，同时还受有弯矩和剪力。
二、结构用钢的种类 1. 化学成分
普通碳素钢 Q235 普通低合金钢 Q345、Q390、Q420
2. 炉种 平炉 氧气顶吹转炉 成本高，质量好（6小时100t左右） 成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 脱氧程度 沸腾钢（F） 脱氧较差 镇静钢（Z） 脱氧充分 半镇静钢（b） 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间 特殊镇静钢（TZ）
N f An
式中， N—荷载引起的轴心拉力或压力 An—净截面面积 f—钢材抗拉或抗压设计强度
二、轴心受力构件的刚度
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的
l0 i
式中 构件最不利方向的长细比，一般为 两主轴方向长细比的较大值.x = lox/ ix，y = loy/ iy lo-----相应方向的构件计算长度 i -----相应方向的截面回转半径
低合金钢： Q×××质量等级（A～E）
如Q235-A· F、Q345-C
6. 钢材的选择
（1）结构或构件的重要性； （2）荷载的种类（静荷载或动荷载）； （3）连接方法（焊接或非焊接）；
（4）工作条件（温度，腐蚀等）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷 含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊 接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷 弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有 常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结 构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
压弯构件广泛的用于柱子，如工业建筑中的厂
房框架柱。它们不仅要承受上部结构传下来的 轴向压力，同时还受有弯矩和剪力。
二、结构用钢的种类 1. 化学成分
普通碳素钢 Q235 普通低合金钢 Q345、Q390、Q420
2. 炉种 平炉 氧气顶吹转炉 成本高，质量好（6小时100t左右） 成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 脱氧程度 沸腾钢（F） 脱氧较差 镇静钢（Z） 脱氧充分 半镇静钢（b） 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间 特殊镇静钢（TZ）
钢结构的连接(课后习题)
第 2 章 钢结构的连接一、选择题1 直角角焊缝的强度计算公式 w c f l h N =t ≤ w f f 中，he 是角焊缝的——。
(A)厚度 (B)有效厚度 (C)名义厚度 (D)焊脚尺寸2 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时——。
(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响。
(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取 f b ＝1．22 3 等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为——。
(A)0．7 (B)0．75 (C)0．65 (D)0．354 直角角焊缝的有效厚度 c h ——。
(A)0．7 f h (B)4mm (C)1．2 f h (D)1．5 fh 5 在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于——·(A)60 f h (B)40 f h (C)80 f h (D)120 fh 6 角钢和钢板间用侧焊搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同 时，————。
(A)角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等(B)角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝(C)角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝(D)由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用7 不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力 N 之间的夹角满足——。
(A) q tan £1．5 (B) q tan >l，5 (C)q ≥70º (D) q ＜70º8 产生焊接残余应力的主要因素之一是——·(A)钢材的塑性太低 (B)钢材的弹性模量太高(C)焊接时热量分布不均 (D)焊缝的厚度太小9 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用 Q345 时，焊条选用——。
(A)E55 (B)E50 (C)E43 (D)前三种均可10 焊缝连接计算方法分为两类，它们是——。
(A)手工焊缝和自动焊缝 (B)仰焊缝和俯焊缝(C)对接焊缝和角焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝11 焊接结构的疲劳强度的大小与——关系不大。
钢结构钢结构的连接课件.ppt
f
w f
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N lw
f
w f
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f
f
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2 f
f
w f
钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
钢结构钢结构的连接课件
y1
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
同济大学第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
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：622325010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ⨯===<=⨯ 最大剪应力：33224125101084.11024.3/120/464721012w 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。
图8-84 习题8.5 图8-84-1 焊缝截面计算简图解：（注：焊缝上下翼缘长度114mm 有些问题，应取2130210110l t mm -=-⨯=，黄钜枝06年6月19日）此注错误，应取消。
罗烈08年10月28日如图8-84-1，截面特性计算如下：2(11425242882)0.75667.2f A h mm =⨯+⨯+⨯⨯= 228820.73225.6w f A h mm =⨯⨯=32741288288[2882114(16)252()4]0.77.913101222f f I h mm =⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=⨯焊缝受力：247.5N kN =；247.5V kN =； 49.5M V e kN m =⋅=⋅ 应力验算：危险点为a 、b 两点，下面分别验算： 对a 点： 32247.51043.67/5667.2N aN N mm A σ⨯===62749.510160100.09/7.91310M a af My N mm I σ⨯⨯===⨯ 2243.67100.09143.76/195.2/N Mw a a f f N mm f N mm σσβ+=+=<=对b 点：32247.51076.73/3225.6V bw V N mm A τ⨯=== 243.67/N Nb a N mm σσ==62749.51014490.16/7.91310M b bf My N mm I σ⨯⨯===⨯22133.87/160/w f N mm f N mm =<=故焊缝强度满足要求。
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2.焊缝质量检查
外观检查(visual inspection)：检查外观缺陷和几何尺寸； 内部无损检验(non-destruction test) ：检验内部缺陷。 注:内部检验主要采用超声波(ultrasonic inspection) ， 有时还用磁粉检验(magnetic particle )荧光检验等辅助 检验方法。还可以采用X射线(X-radiography)或γ射 线透照或拍片。
引弧板
3）当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡 度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过 度，减小应力集中。
.5 1:2 ≤ :2 ≤1 .5
3.对接焊缝的优缺点
【优点】用料经济、传力均匀、无明显的应力集中， 利于承受动力荷载。 【缺点】需剖口，焊件长度要求精确。
钢结构常用焊接方法
第 八 章
(Connections)
要求
1.了解钢结构连接的种类及各自的特点； 2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算 方法及构造要求； 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。
【优点】不削弱截面，方便施工，连接刚度大，密 封性好； 【缺点】材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
f
f
α h
α
hf
f
h
按 h
f e
= h
f
co s α 2
h
按 h
e
= 0 .7 h
f
f
α h
α h
f
hf
f
(a )
(b )
斜 角 角 焊 缝 a ） 锐 角 角 焊 缝 ； b ） 钝 角 角 焊 缝
2.直角角焊缝的受力分析
（1）侧面角焊缝（侧焊缝）
A. 应力分析
剪应力τf
N
N
lw
【试验表明】侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较 低，塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故 剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf 越大剪应力分布越不均匀。
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 主要的连接方法。
一、焊缝连接
§8.1
钢结构的连接方法
对接焊缝连接 (butt welding)
角焊缝连接 (fillet welding)
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 正对接焊缝(a)：作用力方向与 对接焊缝 焊缝方向正交。 斜对接焊缝(b)：作用力方向与 焊缝方向斜交。 角焊缝按受力与焊缝方向分： 正面角焊缝：作用力方向与 焊缝长度方向垂直。 角焊缝 侧面角焊缝：作用力方向与 焊缝长度方向平行。 斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。
《钢结构工程施工及验收规范》规定： 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级 和三级。 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数 量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
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；
3.焊缝质量等级及选用
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊 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。
2．电阻焊
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。
3．电渣焊
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生 的电阻热作为热源，将填充金属和 母材熔化，凝固后形成金属原子间 牢固连接。 缺点是输入的热量大，接头在高温 下停留时间长、焊缝附近容易过 热，焊缝金属呈粗大结晶的铸态组 织，冲击韧性低，焊件在焊后一般 需要进行正火和回火热A. 应力分析
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差， 但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。
B. 正面角焊缝的破坏形 式
（3）斜角焊缝
斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面角焊缝之间。
二、角焊缝的构造
1、最大焊脚尺寸hf,max(leg size)
hf
t t1
hf
t1
2、最小焊脚尺寸hf,min
为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬 硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
VS w 3 V = = ⋅ ≤ fVw I w t 2 lw t (8 − 4)
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。
（2）工字形截面梁对接连接计算
τmax
M V 1 焊缝截面 σ1
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式8-4要求； B、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应力 尚应满足：
1）受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。 2）三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强 度为母材强度的85%，三级检验的焊缝的强度低于母材。 3）一、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度 相等。
1.轴心力作用下的对接焊缝计算
N w w σ= ≤ f t 或f c lw t
(8 − 1)
N
lw
焊缝缺陷及焊缝质量检查 1.焊缝缺陷(weld defect)
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(crack)、焊瘤、烧穿、弧坑、 气孔(porosity)、夹渣(slag inclusion)、咬边 (undercut)、未熔合、未焊透(lack of penetration) 等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。
二、对接焊缝的计算
焊透（full penetration） 对接焊缝分为 部分焊透（partial penetration） （自学）
动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受 力方向的连接焊缝；
N t N
对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视 为与母材相同，不予计算。三级焊缝需进行计算； 对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。 记住啦！ 【强调】对接焊缝的强度！！！
• 19世纪20-30年代出现铆钉连 接。把铆钉加热到10001500oC，用铆钉枪铆合。
§8.2 对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造
1.对接焊缝的坡口形式
对接焊缝的焊件常做坡口（edge preparation）， 坡口形式与板厚和施工条件有关。 可不做坡口,采用直边缝···················t<6mm(手工焊) ···················t<10mm(埋弧焊) 宜采用单边V形和双边V形坡口··········t=7~20mm 宜采用U形、K形、X形坡口···············t>20mm t--焊件厚度
B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode) 第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) 第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点 【优点】方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 【缺点】质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度 大，效率低。
（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。 （４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
4.焊缝代号(welding symbol)
σ + 3τ ≤ 1.1 ft
2 1 2 1
w
(8 − 7)
1.1的含义 是什么？
【系数1.1】 考虑最大折算应力只在局部出现，而将强度设 计值适当提高系数。 【说明】工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由 上、下翼缘承担，剪应力主要由腹板承担，这使得截 面上各处的材料能达到充分的利用。
例题：
§8.3 角焊缝的构造与计算
1. 电弧焊
焊钳 焊条 焊机 保护气体
焊件
电弧
熔池 导线
原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。
记 住 啦
A、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材相适应。 Q235钢选择——E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择——E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择——E55型焊条(E5500--5518)
N
t
式中： (A) N—轴心拉力或压力； t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度； ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。 当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图B。
N
Nsinθ θ t
lw
N
Ncosθ
σ
=
N s in θ lw t N cosθ lw t
(B)
≤ ≤ f t w 或 f cw f vw (8 − 2 ) (8 − 3 )
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
1.焊缝形式
（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
2. 焊缝的方位
（不是“竖焊”）
（不是“俯焊”）
3.焊接连接形式
平接
搭接 顶 接
顶接
焊接的优点 * * * * 构造简单，任何形式的构件都可直接相连； 用料经济，不削弱截面； 制作加工方便，可实现自动化操作； 连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。 焊接的缺点 * 焊缝附近有热影响区，钢材的金相组织发生改变，导致局部 材质变脆； * 焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏、降低压杆稳定的临 界荷载，残余变形使结构形状、尺寸发生变化； * 焊接裂缝一经发生，便容易扩展到整体； * 低温冷脆问题较为突出。