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1、1,焊接接头的设计,(1)焊接接头的设计特点 优良的接头设计是防止结构破坏的条件之一。实际受力十分复杂的接头，进行设计应考虑以下问题：1)焊接结构应该优先采用接头(焊缝)形式简单、应力集中小、不破坏结构连续性的，即不使或很少使力线密集或出现转折的接头和焊缝形式。对接接头是最符合上述条件的，因此应优先考虑采用；其次，应考虑采用T形(十字)接头；搭接接头则应避免采用，但如上述在一些静载的、不是很重要的结构中为了施工方便仍有采用。2)尽量将焊接接头布置在工作载荷较小处，以及构件几何尺寸和形状不变的地方。3)角焊缝的焊脚尺寸不宜过大，搭接角焊缝不宜过长。应力分布沿角焊缝截面是不均匀的，截面越大，应力分
2、布不均匀的程度越大，故大截面的角焊缝承载能力低。而焊接材料与工时消耗却随焊脚尺寸成平方地增加。在搭接接头中，正面角焊缝的刚度大于侧面角焊缝，实际强度也大，所以具有正、侧面角焊缝的联合搭接角焊缝中的应力分布不均，侧面角焊缝沿焊缝长度方向的应力分布也不均，故对重要的结构、变形能力差的接头要注意。,3,(1)焊接接头的设计特点-续,4)钢板在厚度方向上(Z向)性能差，因此组成T形(十字)接头，如要在厚度方向上传递外力，应选用Z向钢。5)焊接接头刚度大，焊缝未达屈服前变形量很小，故对于作为铰接点的接头(如桁架的节点)可能产生高的附加应力，此时应采取诸如减小焊接截面、改变焊缝位置等措施来增加接头的柔性。
3、6)充分考虑制造厂的条件，提高设计接头的工艺性。如：使焊接结构的接头种类少，采用的焊接方法种类少，接头尺寸单一；施工时的可达性好（包括焊接时的可达性、焊接完成后的可检验性）；施焊性好等等。7)计算接头时不考虑应力分布不均及焊接残余应力，下面还要介绍到这种计算是作了一些假定和简化。对于工作条件苛刻，如在低温或动载下或接头刚度大的场合，则要适当考虑这些因素。而对于在腐蚀环境下工作的焊接结构的接头，接头的细节设计也需要特殊考虑（见第4章）。,4,(2)焊接接头静载强度的计算,对接接头强度计算：图5-9为典型对接接头及其受力情况，可按表5-8的公式进行计算（P180）。计算不考虑接头中的应力集中(应力
4、分布不均)和焊接残余应力，并认为工作应力沿焊缝是均匀分布的。图5-9a不同厚度两板对接，厚度差(-1)超过规定值时(允许厚度差14mm)，需在厚板上削出斜面，斜面长L3(-1)，也可两面削出斜面。,1)以许用应力法为基础的计算,5,搭接接头强度的计算：,图5-10为搭接接头及受力情况。搭接接头都是角焊缝组成的，其强度计算主要是计算角焊缝的强度。（对接接头强度计算主要是验算对接焊缝的强度）,图5-10 角(塞)焊缝构成的搭接接头及其受力 a)、b)、c)分别为正面、侧面、联合搭接，均承受拉(压)力 d)、e)、f)分别为正面、侧面、联台搭接，均承受面内弯矩 g)、h)分别为塞焊和电铆焊搭接接头，
5、均承受拉(压)力,6,搭接角焊缝计算中的4个假定：(1)对于角焊缝的形状（图5-3），都将内接等腰直角三角形的高K0作为计算厚度。不计及焊缝的凸凹度，也不考虑熔深的差别，K00.7K，K为焊脚尺寸。当熔深较大，如埋弧焊时，可考虑K00.8K，甚至等于K。(2)角焊缝一律按计算截面，即计算厚度截面处受切应力破坏来计算，即使接头承受弯矩，抵抗弯矩产生的应力亦假定为切应力，见表5-8中，式(5-12)、式(5-15)、式(5-17)等等。(3)不考虑正、侧面角焊缝上应力的差别和焊缝应力分布的不均，这给计算带来方便。由于侧面搭接焊缝随焊缝长度的增加，应力不均匀程度增大，上述计算规定限制计算焊缝的长度。
6、(4)限制角焊缝最小焊脚尺寸，一般不小于4mm；当板厚小于4mm，则焊脚尺寸可与板厚相同。图5-10各种搭接接头强度的计算见表5-8。,图5-3 直角焊缝的截面形状,7,T形接头强度的计算：图5-7，T形（十字）接头可由角焊缝构成(图a)，这种接头会产生应力集中；也可由对接焊缝，如开K形坡口(图b)焊缝构成，后者应力集中要小得多。表5-8所列包括两种焊缝的强度计算。可以看出，角焊缝的强度计算与搭接角焊缝的强度计算是一样的，而后者又和对接焊缝强度的计算相同。（P182）,图5-7 T形(十字)接头的应力分布由I形坡口角焊缝构成的接头 开K形坡口角焊缝构成的接头,8,T形接头承受压力时，由于立板可
7、与盖板抵紧，承受压力能力大为提高(图5-11a)，可用表5-8中式(5-20)进行强度计算。集中力既不平行、又不垂直于焊缝（图5-11d），可以将作用力分解成两部分，分别进行强度计算，如表5-8中式(5-26)。（和式5-22对比）,9,（1）对接接头静载强度计算公式,10,（2）搭接接头静载强度计算公式,11,（3）T型接头静载强度计算公式,抗弯 截面模量,W：横截面的弯曲截面系数；I：惯性矩。,公式推导：,例题1,如图所示T型接头焊件，受到工作载荷F为5.6KN，h为80mm，l为200mm，试校验焊缝是否安全?（K=10mm，=150Mpa=0.6）。解：1Pa=1N/m2，1MPa=1
8、N/mm2,所以安全。,例题2,如图所示吊耳，若在30斜上方有10KN的载荷，试校验焊缝是否安全?（K=10mm，=160Mpa，=0.6）,（3）T型接头静载强度计算公式-续,根据GB 500172003钢结构设计规范，对于对接焊缝、直角角焊缝、斜角角焊缝(图5-13)和对接与角接的组合焊缝(图5-12)等形式。焊缝应根据结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况选用是否熔透和不同质量等级。如承受疲劳构件的对接焊缝均应焊透且焊缝质量为I、级；虽不计疲劳，但要求与母材等强，也要求焊透，并应不低于级的焊缝质量；重级工作制的吊车梁、起重量50t的中级工作制的吊车梁，腹板与盖板间的角焊缝，要求开坡口焊透等。焊缝强度计算公式（表5-9）。,2)极限状态设计法焊缝连接的计算,
