第三章钢结构的连接焊缝连接
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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 。
3.钢结构的连接-焊缝解读
③所有焊缝承担的力N
C、采用L形围焊
l1 N1 e1 e2 b
N2 0
代入式3.21，3.22得:
N3
N
N 3 2k 2 N
( 3.23) ( 3.24)
x x
N 1 N N 3 k1 k 2 N
对于校核问题:
f1 f3
N1 f fw l w1he1 N3 f f fw l w 3 he 3
试验表明：侧面焊缝的破坏截面多在 45°截面； 正面焊缝的破坏截面多不在 45°截面； 正面焊缝的破坏强度大，也认为在 45°截面破坏。
1. 侧面焊缝的受力分析
N N N
V
M
N
e
将N转化为剪力 V 和 弯矩 M＝Ne，
M产生垂直于轴向方向的σ⊥，较小，忽略。 V产生沿轴向的τf ，τf 沿轴向分布不均， «规范»规定在规定的计算长度范围内是均匀分布的。 N f f fw ( 3 7) he l w 式中：he＝0.7hf ffw：角焊缝的设计强度（实际为抗剪设计强度）
b
要求：lw≥b (减小力线弯折程度)
lw
b 16t t 12mm 且： b 200mm t 12mm
目的防止横向收缩、起拱。
⑤ 围焊和绕角焊：
绕角焊：转角处构件应力集中，如 在此处起弧、落弧，可能出现弧坑 和咬肉现象，加大应力集中程度， 故采用绕角焊，减小应力集中程度。 2h f 或围起来。 2h f
l w min 8h f 40mm
lw过长 应力分布不均
l w max 60h f
lw
多余长度不计入lw，但焊接工字梁翼缘与腹板连 接处的焊缝、加劲肋与腹板的焊缝，不受此限。
C、采用L形围焊
l1 N1 e1 e2 b
N2 0
代入式3.21，3.22得:
N3
N
N 3 2k 2 N
( 3.23) ( 3.24)
x x
N 1 N N 3 k1 k 2 N
对于校核问题:
f1 f3
N1 f fw l w1he1 N3 f f fw l w 3 he 3
试验表明：侧面焊缝的破坏截面多在 45°截面； 正面焊缝的破坏截面多不在 45°截面； 正面焊缝的破坏强度大，也认为在 45°截面破坏。
1. 侧面焊缝的受力分析
N N N
V
M
N
e
将N转化为剪力 V 和 弯矩 M＝Ne，
M产生垂直于轴向方向的σ⊥，较小，忽略。 V产生沿轴向的τf ，τf 沿轴向分布不均， «规范»规定在规定的计算长度范围内是均匀分布的。 N f f fw ( 3 7) he l w 式中：he＝0.7hf ffw：角焊缝的设计强度（实际为抗剪设计强度）
b
要求：lw≥b (减小力线弯折程度)
lw
b 16t t 12mm 且： b 200mm t 12mm
目的防止横向收缩、起拱。
⑤ 围焊和绕角焊：
绕角焊：转角处构件应力集中，如 在此处起弧、落弧，可能出现弧坑 和咬肉现象，加大应力集中程度， 故采用绕角焊，减小应力集中程度。 2h f 或围起来。 2h f
l w min 8h f 40mm
lw过长 应力分布不均
l w max 60h f
lw
多余长度不计入lw，但焊接工字梁翼缘与腹板连 接处的焊缝、加劲肋与腹板的焊缝，不受此限。
A钢结构的连接(焊缝)
fw — — 角焊缝强度设计值 fw由角焊缝抗剪条件确定 ， 所以公式右边相当于角焊 缝抗拉强度设计值。
沿焊缝长度方向的力Nx ， 在有效截面上引起平行于焊 缝长度方向的剪应力 f 。
直角角焊缝的计算
则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：
f —— 正面角焊缝的强度设计值增大
系数 。静载时 f ＝1 .22 ，对直接承受
当焊件厚度 hf=tx
tm≤4mm时，则取
2 . 式最中大tm焊ax 脚为较尺厚寸焊件h的f m厚ax度（mm)
tmin为较薄焊件的厚度。
板件厚度为t1 的板件边缘焊缝尚应满足：
(1)
当t1≤6mm时，h r ≤ t
(2)
当t 1>6mm时，hf≤t1-(1～2)mm。
为什么焊脚尺寸不能过小？
焊脚尺寸过小 ，在施焊过程中高温的焊缝热量很快被焊件吸收， 焊缝冷却过快 ， 焊缝金属易产生硬组织 ，焊缝易变脆。
强度计算（焊透的对接焊缝）
1 、承担轴心力
2 、承担弯矩和剪力
在正应力和剪应力同时作用点处： 1. 1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适当提高系数 。
采用斜焊缝时（三级焊缝）
当
时 ， 即 6≤67.2 时
斜焊缝与钢板等强 。
规范规定 ， 当斜焊缝与作用力N间的夹角 符合tg 56 . 3º)时 ， 可不验算其强度 。 工程中通常取 =45º 。
V
eF
1
2
MM
h1 h h2 x
x
2’
σf1 σf2
τf
h1
对于2点：
强度验算公式：
h 2— 腹板焊缝的实际长度； l w2—腹腹板板焊焊缝缝的的计计算算长长度度 ; he2—腹板焊缝截面有效高度。
沿焊缝长度方向的力Nx ， 在有效截面上引起平行于焊 缝长度方向的剪应力 f 。
直角角焊缝的计算
则直角角焊缝在各种应力综合作用下的计算公式为：
f —— 正面角焊缝的强度设计值增大
系数 。静载时 f ＝1 .22 ，对直接承受
当焊件厚度 hf=tx
tm≤4mm时，则取
2 . 式最中大tm焊ax 脚为较尺厚寸焊件h的f m厚ax度（mm)
tmin为较薄焊件的厚度。
板件厚度为t1 的板件边缘焊缝尚应满足：
(1)
当t1≤6mm时，h r ≤ t
(2)
当t 1>6mm时，hf≤t1-(1～2)mm。
为什么焊脚尺寸不能过小？
焊脚尺寸过小 ，在施焊过程中高温的焊缝热量很快被焊件吸收， 焊缝冷却过快 ， 焊缝金属易产生硬组织 ，焊缝易变脆。
强度计算（焊透的对接焊缝）
1 、承担轴心力
2 、承担弯矩和剪力
在正应力和剪应力同时作用点处： 1. 1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适当提高系数 。
采用斜焊缝时（三级焊缝）
当
时 ， 即 6≤67.2 时
斜焊缝与钢板等强 。
规范规定 ， 当斜焊缝与作用力N间的夹角 符合tg 56 . 3º)时 ， 可不验算其强度 。 工程中通常取 =45º 。
V
eF
1
2
MM
h1 h h2 x
x
2’
σf1 σf2
τf
h1
对于2点：
强度验算公式：
h 2— 腹板焊缝的实际长度； l w2—腹腹板板焊焊缝缝的的计计算算长长度度 ; he2—腹板焊缝截面有效高度。
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 。
《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。
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力 外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:
12312 1.1ftw （3-4）
式中 : 1、1——为腹板与翼缘 交接处的正应力和剪应力。
1.1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适 当提高系数。
弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
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。
轴力、弯矩和剪力作用的对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
牛腿处对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，
铆钉连接
铆钉连接
19世纪20～30年代出现铆钉连接。把铆钉 加热到1000～1500℃，用铆钉枪铆合。
优点
*塑性和韧性较好； *传力可靠，质量易于检查和保证； *可用于承受动载的重型结构。
缺点
*工艺复杂，噪音大，劳动条件差，用钢量大； *现已很少采用。
栓钉连接
栓（焊）钉连接
*栓钉将钢板与混凝土板连接起来； *栓钉承受剪力。
钢结构常用的焊接方法
钢结构常用的焊接方法
电弧焊 埋弧焊 电渣焊 气体保护焊 电阻焊
熔化焊
手工电弧焊
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。 优点：方便，适用于任意空间 位置的焊接，特别适用于在高 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，生产效率低。
夹角，其计算公式为：
Nlsw tinftw或fcw
钢结构设计手册
不适于风大的地方施焊。
4、电阻焊等 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。 适用于薄壁型钢的焊接，板叠厚 度不超过12mm。焊点主要承受剪 力，抗拉能力较差。
2 3
6 1
4
5
电阻焊
1 电源 2 导线 3 夹头 4 焊件 5 压力 6 焊逢
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 • 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三 级。 • 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、 γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验 （辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际 尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
• 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料 等级为 8.8级或10.9级。
• 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高 强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。
4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结
构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。
•搭接：不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料
•T形连接（顶接）：组合截面
•角部连接：箱形截面
盖板对接
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
三、焊缝形式 按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类。 对接焊缝：焊缝和两个被连接件的平行面相连。 角焊缝：焊缝和两个被连接件的相交面相连。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第三章钢结构连接角焊缝设计
(3) 在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角 焊缝。断续角焊缝之间的净距，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。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 15 页
3.3.3 角焊缝受力特点
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 16 页
侧焊缝受力特点 f
f
lw
he
第三章钢结构连接角焊缝设计
2hf
必
b≤16t （t >12mm）
b≤190mm（t ≤ 12mm）
当宽度b超过此规定时，应加正面角焊缝或...
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 12 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
t1
t2
5t1,25
在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第5页
Ae
hf
hf
有效截面（破坏截面）面积 Ae= he lw =0.7hf lw
第三章钢结构连接角焊缝设计
第6页
角焊缝截面
（3）按焊缝方向与受力方向分
侧焊缝 （与力平行）
端焊缝 （与力垂直）
第三章钢结构连接角焊缝设计
第7页
3.3.2 角焊缝的构造要求
（1）、（2）角焊缝焊脚尺寸 hf
（5）角焊缝的最小计算长度lwmin
lwm in8hf,且 40m m
当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的要 求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好。
第三章钢结构连接角焊缝设计
第 11 页
3.3.2 角焊缝截面尺寸
（6）搭接连接的构造要求
lw
A、角焊缝的端部位于构件转角处
钢结构第三章 钢结构连接方法标准版资料
指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头 指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号 和焊缝尺寸等。
焊缝符号
焊缝符号
续表
补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ”表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝；
螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。
因此，对焊缝质量应按其受力性质和所处部位进行分级。
（二）焊缝符号集及标注方法
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符 号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。
基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表 示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝；
补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ” 表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝；
螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号和焊缝尺寸等。 对接焊缝和角焊缝的构造； 钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊以及气体保护焊等。 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。
由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。
（a）
（b）
Ⅲ级检验项目规定只对全部焊缝做外观检查，即检验焊缝实际尺寸是否符合要求和有无外观缺陷；
钢结构常用的焊接方法、焊缝连接；
在传递剪力时，连接变形大，但传递拉力的性能尚好，操作无需特殊设备，成本低。
优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
焊缝符号
焊缝符号
续表
补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ”表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝；
螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。
因此，对焊缝质量应按其受力性质和所处部位进行分级。
（二）焊缝符号集及标注方法
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符 号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。
基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表 示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝；
补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ” 表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝；
螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号和焊缝尺寸等。 对接焊缝和角焊缝的构造； 钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊以及气体保护焊等。 自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。
由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。
（a）
（b）
Ⅲ级检验项目规定只对全部焊缝做外观检查，即检验焊缝实际尺寸是否符合要求和有无外观缺陷；
钢结构常用的焊接方法、焊缝连接；
在传递剪力时，连接变形大，但传递拉力的性能尚好，操作无需特殊设备，成本低。
优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
19年新钢结构连接第3章
34
步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2）
k1N
lw1
N
k2N
lw2
查得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35
肢背角焊缝所承受的内力
N1=373.75kN
肢尖角焊缝所承受的内力
N2=201.25kN
2019/10/20
35
步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw2）
强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
2019/10/20
8
3.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式
焊缝连接型式：对接、搭接、T形连接和角接
焊缝连接型式
2019/10/20
9
焊缝型式：对接焊缝和角焊缝
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。
(
f
f
)2
2 f
f
w f
f 1.22
正面角焊缝强度增大系数，直接承受 动力荷载时为1.0
20
3.3.3 常用连接方式的角焊缝计算
1. 受轴心力焊件的拼接板连接
仅侧面角焊缝：
f
N he lw
f
w f
仅正面角焊缝：
f
he
N lw
f
f
w f
2019/10/20
2019/10/20
27
[分析] 方法一： 假定焊脚尺寸----焊缝长度----拼接盖板尺寸
步骤1：假定焊脚尺寸（hf） 角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。
最大焊脚尺寸：规范规定，当t>6mm时，hf≦t-(1～2)mm，t为 较薄焊件的厚度
(整理)第三章_钢结构的连接
第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题载F 级。
图解：1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置()()()()8.7910524010101605.127105240510101601≈⨯-+⨯-⨯⨯-+⨯⨯-=ymm2.1708.792502=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特征()()()244548.7111677.415.0245.0241121223≈⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯≈x I cm 4 腹板焊缝计算截面的面积： ()5.2315.024=⨯-=wA cm 22．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。
将力F 向焊缝截面形心简化得：F Fe M 160==（KN ·mm ）F V =（KN ） 查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2点a 的拉应力 Ma σ，且要求 Ma σ≤w t f18552.01024558.7910160431===⨯⨯⨯==w tx M af F F I My σ N/mm 2 解得：7.355≈F KN点b 的压应力 Mb σ ，且要求 Mb σ≤w c f21511.11024552.17010160432===⨯⨯⨯==w c x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：7.193≈F KN由F V =产生的剪应力 V τ ，且要求V τ≤wV f12543.0105.231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f()()()wt V M bf F F 1.143.0311.132222=⨯+=+τσ解得： 2.152≈F KNF =420KN ，图3．Ⅱ．3 对接焊缝受偏心力作用 解：分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力F 产生的弯矩M 和轴心拉力N 的共同作用，在M 作用下，a 点产生最大的拉应力Mσ，b 点产生最大的压应力Mσ；在N 作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为Nσ。
3.钢结构的连接-焊缝
x
对于校核问题:
f1
f2
N1 f fw l w1he1 N2 f fw l w 2 he 2
N1 N2
l1 e1
N
b
e2
l2
对于设计问题:
x
x
l l
w1
N1 w he 1 f f N2 he 2 f fw
l1 l w 1 2h f 1 l 2 l w 2 2h f 2
③所有焊缝承担的力N
L 2l 10 410 mm
练习1:设计用拼接盖板的对接连接。已知钢板宽 b1=270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板厚度t2＝16mm，该连 接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值），钢材Q235－ B，手工焊、E43焊条。
分别用两面侧焊和 三面围焊设计
解： 确定hf 取hf＝10 mm
lw
( 3.11)
2
2
Nx
θ
lw
f
N cos he l w
Ny
( 3.12)
N
代入式3.8验算焊缝强度，即:
f f w 2 f f f
2
N
( 3.8)
例3.3:承受轴心拉力的板件，采用上下两块拼接板并采 取角焊缝三面围焊连接。已知板件宽b1=400mm，厚度 t1=18mm，承受静力轴心拉力N=1425kN；两块拼接板的宽 度b2=340mm，厚度t2=12mm；钢材为Q235，手工焊、E43 焊条，试确定盖板尺寸。 解： 确定焊脚尺寸hf 贴边角焊缝应满足：
对于设计问题:
l
w1
N1 he 1 f fw N3 f f fw he 3
l1 l w 1 h f 1 l3 lw 3 h f 3
第三章 钢结构的连接
max f t w或f cw
max
平焊 质量好
立焊 质量一般
横焊
仰焊 质量差
5.焊缝符号和标注方法
在钢结构施工图上要用焊缝代号标明焊缝形式、尺寸和辅助
要求。
焊缝代号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。 具体有关代号规定和详细说明，可参照《建筑结构制图标准 》（GB/T 50105—2001）和《焊接符号表示法》（GB 324— 88）。
t
斜向受力的对接焊缝
对接焊缝斜向受力是指作用力通过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈 夹角，其计算公式为：
N sin f t w 或 f cw l wt
N cos f vw l wt
l’w——斜焊缝计算长度。加引弧板时，l’w＝b/sinq；不加引弧板时，l’w＝ b/sinq－2t。
易于采用自动化，生产效率高。
（2）缺点：位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆；
在焊件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构
工作有不利的影响； 焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有
可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。
2. 常用的电弧焊的基本原理和设备
包括手工电弧焊、自动埋弧电弧焊和半自动埋弧电弧焊。
N M max N M f t w Aw Ww
Vmax S w max f vw I wt
（3. 6a）
（3.6b）
翼缘与腹板相交处焊缝的折算应力：
N M 1 2 3 12 1.1 f t w
式中：
（3.7）
M1
M h0 Ww h
(2)自动（或半自动）埋弧焊
①原理：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。
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侧面角焊缝 （侧缝）
斜向角焊缝
2. 分类二
• 直角角焊缝 • 斜角角焊缝
• 直角角焊缝
hf hf
hf
hf
(a)普通型
1.5hf
(b)平坦型a b源自hf(c)凹面型一般采用（a）。但（a）应力集中较严重，在承受动 力荷载时采用（b）、（c）。
• 直角角焊缝
hf
B E
D 45°
C
A
hf
图中
hf—焊脚尺寸（焊缝根角至焊缝外边的尺寸）， he—焊缝有效厚度。 并有
• 自动、半自动埋弧焊
焊丝转盘 熔渣
送丝器
、、、、、、
、 、 、
、
、
焊剂
、 、、、、、、、、、 、
焊件
焊剂漏斗
埋弧自动焊
A、焊丝的选择应与焊件等强度。 B、优、缺点：
优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊 接质量好。
缺点：设备投资大，施工位置受限等。
2. 气体保护焊
• 焊接速度快，熔化深度大
式中: tmin---较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,则应满足以下要求：
当 t1≤6mm时，hf,max≤t1；
当 t1>6mm时，hf,max≤t1-(1~2)mm； t1
hf tmi
n
t1
hf
tmin
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:
• 可手工焊，也可自动化操作 • 目前工厂很常用的焊接方法 • 室外施焊要有避风措施，防止气孔、焊接缺陷
二、焊缝连接的形式
1、按焊缝的构造分
对接焊缝,角焊缝
对接焊缝
被连接板件1
被连接板件2
对接焊缝
角焊缝
2、按两焊件的相对位置分
3、对接焊缝按受力与焊缝方向分 a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交
也最好，仰焊最差。
a) 焊条
b)
c)
d)
俯焊
立焊
横焊
仰焊
三、焊缝的缺陷及焊缝质量检验
1. 焊缝缺陷
2. 焊缝质量检验
四、焊缝代号 ➢ 作用
表明焊缝型式、尺寸和辅助要求
➢ 表示方法
由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成
§3.2 角焊缝的构造和计算
一、 角焊缝的形式和构造
1. 分类一
正面角焊缝 （端缝）
Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)
B、焊条的表示方法
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。
4、角焊缝按受力与焊缝方向分
a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行 c) 斜缝: 作用力与焊缝长度方向斜交
a)
N b)
c) N
N θ
角焊缝的种类
5、按焊缝连续性 a）连续焊缝：受力较好 b）断续焊缝：易发生应力集中
6、按施工位置
俯焊、立焊、横焊、仰焊
其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量
§3.1 焊接方法和焊接连接形式 一、 焊接方法
1. 电弧焊
焊机
• 手工电弧焊
焊条
焊钳
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。
• 手工电弧焊 A、焊条的选择
Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048)
lw 60h f
受静力荷载
lw 40h f
受动力荷载
4）侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝 不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：
lw 8h f 且不得小于40mm
5）搭接连接的构造要求
当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：
第3章 钢 结 构 的 连 接
钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢 结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经 济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之 间应保持正确的相互位置。
一、钢结构连接的基本方法
二、各连接方式的特点
连接 方式
焊接 连接
优点
构造简单 省工省料 施工快速 连接的密闭性好
D. 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。
二、角焊缝的工作性能及强度
焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以 外的部分去掉，按有效厚度he确定最危险截面（顺着焊缝方 向的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算。
A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力
不均，规范规定：
lw
lw b
B、为了避免横向收缩时引
b
起板件的拱曲太大，规范规
定：
b 16（t1 t1 12mm）
t1
t2
或190mm（t1 12mm）
C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕 角焊，且转角处必须连续施焊。
lw
2hf b
he =0.7hf， he—总是450斜面上的最小高度。
• 斜角角焊缝 （d）斜锐角焊缝
d)
（e）斜钝角焊缝
e)
（f）斜凹面角焊缝
f)
主要用于钢管连接中
我们主要讨论直角焊缝
3.角焊缝的构造要求
1）最大焊脚尺寸h f,max
为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应
力和残余变形，hf,max应满足以下要求: hf,max≤1.2tmin（钢管结构除外）
hf ,min 1.5 t max
式中: tmax----较厚焊件厚度 另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm;
对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm; 当tmax≤4mm时, hf,min=t
3）侧面角焊缝的最大计算长度
侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均， 两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。 如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的 长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
螺栓 连接
施工简单 装拆方便
铆钉 连接
塑性韧性好 动力性能好 传力可靠
缺点
备注
受材料和操作的影响大 最基本 对钢材材性要求较高 最广泛
费料 开孔截面削弱 螺栓孔加工 精度要求高
费料费工
很少 应用
§3.1 焊接方法和焊接连接形式 §3.2 角焊缝的构造和计算 §3.3 对接焊缝的构造和计算 §3.4 焊接残余应力和焊接残余变形 §3.5 螺栓连接的构造 §3.6 C级普通螺栓连接的工作性能和计算 §3.7 高强螺栓连接的工作性能和计算