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1、课前提问,1、影响钢材机械性能的因素有哪些？,答：（1）化学成分的影响（2）冶炼、浇注、轧制的影响（3）钢材硬化的影响（4）复杂应力的影响（5）应力集中的影响（6）残余应力的影响（7）温度的影响（8）钢材的疲劳,2、钢结构常用的钢材的规格有哪些？,答：钢板、热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型钢、压型钢板,3、I20表示什么含义？Q235-AF表示什么含义？,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。,钢结构连接的种类及其特点,螺栓连接,焊接,焊缝连接的常识,角焊缝连接,对
2、接焊缝连接,焊接残余变形和残余应力,焊条与局部焊件熔化、冷却，凝结成焊缝。是现代钢结构最主要的连接方法。,1 焊缝连接的常识,一、焊接方法,电弧焊(埋弧焊),(3)CO2气体保护焊以C02为保护气体，使被熔 化的金属不与空气接触。,(4)气压焊以氧-乙炔火焰加热(5)电阻点焊(6)闪光对焊(7)电渣压力焊(8)埋弧压力焊,手工焊原理 自动焊原理,电阻点焊,焊材的基本知识,1、焊条（1）焊条的种类：碳钢焊条、低合金钢焊条，其牌号有E43型、E50型和E55型等。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材相适应。一般为：对Q235钢采用E43型焊条；对Q345采用E50型，对Q390和Q420钢采用E55型。
3、（2）焊条的命名方法：E表示焊条，后面的数字表示焊条熬敷金属最小抗拉强度2、焊丝自动或半自动埋弧焊采用的焊丝应与主体金属强度相适应，即应使熔敷金属的强度与主体金属的强度相等。,二、焊缝连接的分类,1、按焊缝的性质,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,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,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
4、位置,俯（平）焊、立焊、横焊、仰焊其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。,三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别,1、焊缝连接的缺陷,常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透,焊缝质量检验方法分：外观检查、超声波探伤检 验、X射线检验。,2、焊缝质量检验,3、焊缝质量等级,焊缝质量分三级:一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x射线检验都合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；三级焊缝需外观检查合格。,四、焊缝的符号及标注方法,2、基本（图形）符号3、辅助符号,焊缝符号：引出线、基本符号，必要时加上辅助符号。1、引出线由带箭头的指引线和两条基准
5、线组成（其中一条为实线，一条为虚线）,某次培训，有人迟到5分钟，大家纷纷求情，培训师说：“不行，会前强调不允许迟到，大家都说没问题。他要为承诺负责，只能站在门外听。”培训进行了5个小时，迟到者也在门外站了5个小时。富有爱心的残暴，是每个管理者必须具备的一种品质，只有这样才能维护承诺的尊严和制度的严肃性。,课前提问,1、钢结构常用的连接方式有哪些？2、焊条牌号E43表示什么含义？如何选择焊条？3、焊缝按照性质分为哪些种类？,2 对接焊缝连接,一、对接焊缝的形式和构造,对接焊缝坡口的型式,1、对接焊缝的形式,应用：板厚为t t10mm 时，用 a）、b)工字形 t=1020mm 时，用 c）、d)
6、单边V、V字形 t20mm 时，用 g)、f)、h)X、K、U字形,为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板,（1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去t(t为较薄焊件的厚度)。,2、对接焊缝的构造处理,(2)变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1:2.5或1：4（对于承受动力荷载且需要计算疲劳的结构）的斜面，避免应力集中。,(3)对接焊缝又可分为焊透的和未焊透的两种焊缝。焊透的对接焊缝强度高，传力性能好，一般对接焊缝多采用焊透的，只有构件较厚，内力较小时，方可采用未焊透的焊缝。,焊缝强度与焊接方法、
7、焊条型号、被焊接构件钢材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。,焊缝的强度设计值（N/mm2）,3、焊缝的强度设计值,二、对接焊缝连接的计算,1.轴心受力的对接焊缝,（1）直缝验算截面矩形，只有正应力。,焊缝抗拉强度质检分级由“钢结构工程施工及验收规范”规定，分I、II、III级。达到 I、II级质量时（x光射线检查），焊缝抗拉设计强度和母材相同，III级质量（只外观检查）的抗拉设计强度约为I、II级的0.85。,或,对接连接正焊缝若加引弧板施焊，且质量达到一、二级，则无需焊缝抗拉强度验算。只有以下两种情况，才需对正焊缝进行抗拉强度验算：a.未使用引弧板施焊；b.III级焊缝质量。正
8、焊缝长度不够时可增加焊缝长度或改用斜焊缝。三级检验标准时，当tan1.5 时，不需要验算焊缝强度。,（2）斜焊缝验算截面矩形，有、。,或,焊缝长度方向与作用力方向间夹角。斜焊缝计算长度。对接焊缝抗剪设计强度。“规范”规定 时，不检算焊缝强度。,例1、图示两块Q235钢板为对接焊缝连接；采用手工电弧焊，焊条为E43，焊缝质量为三级。已知板截面为460mm10mm,承受轴心拉力设计值N850KN，试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。,解、因Q235钢、板厚t=10mm16mm、对接焊缝、三级，故由附表13可知ftw=185N/mm2。因N=850KN,lw=460-2t=460-210=440mm，
9、t=10mm，故N/（lwt）850103/（44010）193.2N/mm2ftw=185N/mm2。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足要求。需采取措施。,例2、如下图，除在施焊时采用引弧板和引出板外，其余条件同例1，焊缝质量为三级。试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。,解、因Q235钢、板厚t=10mm16mm、对接焊缝、三级，故由附表13可知ftw=185N/mm2。因N=850KN，lw=460mm，t=10mm，故N=ftw（lwt）185（46010）851000N N 850103N。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力满足要求。,例3、图示两块轴心受拉Q235不等厚钢板采用对接焊缝连
10、接；手工电弧焊，焊条为E43，焊缝质量为三级。已知板宽度均为550mm，厚度分别为20mm、16mm,承受恒载标准值N1180KN，试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。,解、因Q235钢、较小板厚t=16mm、对接焊缝、三级，故由附表13可知ftw=185N/mm2。因Nk=1180KN,N=1.351180=1593KN，lw=550-2t=550-216=518mm，t=16mm，故N/（lwt）1593103/（51816）192.2N/mm2ftw=185N/mm2。所以该构件焊缝的轴心受拉承载力不满足要求。需采取措施。,练习1、图示两块轴心受拉Q235不等厚钢板采用对接焊缝连接；手工电
11、弧焊，焊条为E43，焊缝质量为三级，采用引弧板和引出板施焊。已知板宽度均为550mm，厚度分别为20mm、16mm,承受恒载标准值N1180KN，试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。,练习2、图示两块轴心受拉Q235不等厚钢板采用对接焊缝连接；手工电弧焊，焊条为E43，焊缝质量为二级。已知板宽度均为550mm，厚度分别为20mm、16mm,承受恒载标准值N1180KN，试验算该构件焊缝的轴心受拉承载力。,2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝,焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或以下部分截 面对中性轴的面积矩,分别验算、,（1）矩形截面,（2）工字形截面,问题特点：在腹板和翼缘
12、连接处（1点），、均较大。除按式（3-2,3-3）对max、max进行检算外，还要用最大折算应力进行检算。折算应力验算公式：(规范规定公式),1、1受拉区1点的正应力、剪应力。系数1.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提高10%。,例3-1 某6m跨度简支梁的截面和荷载如图示。在距支座2.4m处有翼缘和腹板的拼接连接，试验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。,q=240KN/m,2.4m,6m,计算（1）计算截面几何量与外力,V=720-240 x2.4=144kN,M=7202.4-240 x2.4x1.2=1036.8kNm
13、,(2)强度验算 确定焊缝强度设计值查规范，ftw=185,fvw=125 最大应力验算,N=240 x6/2=720kN,折算应力验算 1点弯曲正应力和剪应力,1点折算应力,满足验算要求。,例3-2 设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材Q235，焊条E43型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强度。偏心力N=400kN（间接动力荷载引起），e=25cm。采用引弧板施焊。,V=N=400kN,M=Ne=40025=10000kNcm,(2)强度验算 确定焊缝强度设计值 查规范，ftw=175,fvw=120 最大应力验算,计算:（1）计算截面几何量与外力,折算应力验算 1点弯曲正应力和剪应力,1点
14、折算应力,满足验算要求。,练习1 设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材Q235，焊条E43型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强度。偏心力N=350kN（间接动力荷载引起），e=300mm。采用引弧板施焊。,练习2 某8m跨度简支梁的截面和荷载如图示。在距支座1.2m处有翼缘和腹板的拼接连接，试验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。,q=150KN/m,1.2m,8m,3 角焊缝连接,一、角焊缝的形式和构造,1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分),（1）直角焊缝,（a）普通焊缝（b）平坡焊缝（c）深熔焊缝,一般采用（a）。但（a）应力
15、集中较严重，在承受动力荷载时采用（b）、（c）。,a),c),b),直角焊缝：=900,普通焊缝：两焊脚尺寸都等于hf，常用。但应力集中较严重（a、b处材料突变严重）。,平焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5hf而成。易焊，应 力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。,凹焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。,图中，hf较小焊脚尺寸，he焊缝有效厚度。并有，he=0.7hf，he总是450喉部截面上的最小高度。,（2）斜角角焊缝,主要用于钢管连接中,我们主要讨论直角焊缝,侧焊缝（a图）：外力与焊缝轴线平行，端焊缝（b图）：外力与焊缝轴线垂
16、直，斜焊缝（c图）：外力与焊缝轴线斜交。,按照作用力和焊缝关系，直角角焊缝分为：,2 角焊缝的构造,不应太小 否则不能焊透，导致实际承载力不足 焊缝冷却太快容易开裂,角焊缝焊脚尺寸 hf,不应太大 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿,（1）角焊缝截面尺寸,焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸,2角焊缝的构造,最大焊脚尺寸hf,max,（1）角焊缝截面尺寸,hf,max1.2t1 式中:t1-较薄焊件厚度。,对于板件边缘的角焊缝：,当 t6mm时，hf,maxt；当 t 6mm时，hf,max t-(12)mm；,对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔
17、短径的1/3,2 角焊缝的构造,最小焊脚尺寸hf,min,（1）角焊缝截面尺寸,式中:t2-较厚焊件厚度。,当t24mm时,hf,min=t2另:对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;,2 角焊缝的构造,侧缝的最大计算长度,（1）角焊缝截面尺寸,当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。,角焊缝的最小计算长度,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！,2 角焊缝的构造,搭接连接的构造要求,角焊缝截面尺寸,板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：A、为避
18、免应力传递过分弯折导致应力不均：,B、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：,不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！,2 角焊缝的构造,搭接连接的构造要求,C、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。,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。,2.角焊缝的构造要求,X190,二、角焊缝连接的基本受力分析,1、应力分析,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。,有效截面焊缝两焊脚面交线（aa）与有效厚度he组成的截面（
19、下图中adda）。,（1）侧焊缝,这些剪应力实际分布不均。试验表明两头大中间小。考虑到出现塑性后应力重分布，规范规定在焊缝长度范围内按均匀分布计算。,有效截面上只有与焊缝长度方向平行的剪应力。,（2）端（正面）焊缝,有效截面上与焊缝长度方向垂直的正应力和剪应力。,正面角焊缝刚度大，破坏时变形小，强度比侧缝高，但塑性变形能力比侧缝小，常呈脆性破坏。,三、角焊缝连接的计算,1、钢板受轴心力作用时的计算,侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝,端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝,两方向力综合作用的角焊缝,f正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受静力荷载或间接动力荷载的结构取1.22，对直接承受
20、动力荷载的结构取1.0。,斜角焊缝的计算,简化可按侧面角焊缝计算，取=1.0。,例1 设计图例3-3所示一双盖板的对接接头。已知钢板截面250 x14,盖板截面为2-200 x10,受轴心力N=700kN（静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。,解：确定焊缝的焊脚尺寸hf,hfmax=t-(12)mm=10-(12)mm=89mm（施焊时一般难以焊满整个厚度）且 hfmax 1.2 tmin=1.210=12mm(防止产生较大的残余应力和焊接变形）hf hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷却过快产生翠硬组织）所以hf 取8mm,1、采用侧面角焊缝,因用双盖板，接头
21、一侧共有4条焊缝，每条焊缝所需计算长度为：,盖板总长：L（200+28）2+10=442mm,取L450mm,验算构造要求：,=200mm60hf=60 x8=480mm,8hf=64mm（焊缝长度与焊脚的比值不宜过大，当比值过大时两端会首先出现裂缝，此时焊缝中间部分还未发挥其承载能力，也不宜过小，过小时焊缝起落弧的弧坑相距太近，使焊缝不够可靠）,（为避免应力传递过分弯折而使构件中应力过分不均，应使每条侧面焊缝的长度大于它们之间的距离)t=10mm190mm,不满足构造要求。（为了避免焊缝收缩时引起板件的拱曲过大，还宜使b12mm)或190mm（当t=12mm),2、采用三面围焊,正面角焊缝所
22、能承担的内力N为：,接头一侧所需侧缝的计算长度为：,盖板总长：L（73.3+8）x2+10=172.6mmm,取180mm.,3、采用菱形盖板,为使传力较平顺和减小拼接盖板四角处焊缝的应力集中，可将拼接盖板做成菱形。一般先确定盖板的尺寸,两条端缝：lw1=100mm四条侧缝：lw2=（70-8）mm四条斜缝：lw3=（502+502）0.5 71mm,连接一侧共能承担的内力：N1+N2+N3=720.7KN700KN,所需盖板总长：L（50+70）x2+10=250mm,比三面围焊的矩形盖板长度有所增加，但改善了连接的工作性能。,例2(类似)验算图例3-3所示连接的强度。已知板宽400mm，厚
23、18mm,受轴心力N=1425kN（静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。取hf=8mm。采用三面围焊 情形一 两块矩形盖板宽340mm，厚12mm。情形二 两块菱形盖板宽340mm，厚12mm。,例题2,（1）矩形盖板,分 析,取左半焊件和其上焊缝为分离体，依焊缝性质，三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊缝，且具有对轴力作用线的对称性。将轴心力N分解到焊缝各部分：N1、N2。N1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。N2端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。,起弧：d，cd=240-落弧：a,ab=240-bc=340静荷载：端焊缝有1.22,查规范确定ffw，从书附录一附表1-3中，焊条E43、角焊缝、Q
24、235钢，查出焊缝强度设计值，得 ffw=160 推演验算公式侧焊缝：N1ffwhelw1（公式3-2a）端焊缝：N21.22ffwhelw2（公式3-3a）N1、N2合成N，N=N1+N2 N ffwhe（lw1+1.22lw2）N ffwhe（lwab+lwcd+1.22lwbc）N ffw0.78(232+232+1.22340)2,验 算,数值计算得，判断该计算值是否小于等于ffw。结果，154.3 ffw=160 结论 满足强度要求。,（2）菱形盖板,分 析,取左半焊件和其上焊缝为分离体，因对称，轴心力N被分解到焊缝各部分的N1、N2、N3。N1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。N2斜焊
25、缝上，与焊缝轴线夹角为的力。=arctg(120/280)25 N3端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。,假定起落弧分别在侧焊缝的两部分上，焊缝长度各为：55-tmm。,验 算,确定ffw 查规范得 ffw=160N/mm2 推演验算公式对侧焊缝：N1ffwhelw1(公式3-2a)对端焊缝：N21.22ffwhelw2(公式3-3a)对斜焊缝：N3fffwhelw3(公式3-4a)N1、N2、N3合成N，有 N=N1+N2+N3 所有焊缝的有效厚度相等，he=0.7hf，N ffw he(lw1+1.22lw2+f lw3),数值计算查表得 f=1.03（=25）算 lw1=4(55-8)=447
26、mm lw2=2100mm lw3=4305mm代入计算,判断该计算值是否小于等于ffw。结果，150 ffw=160,结论：满足强度要求。,练 习1:如下图所示，试设计一双矩形盖板三面围焊的对接接头。已知钢板截面250 x16,盖板截面为2-200 x12,受轴心力N=800kN（静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。,练 习2:验算下图所示连接的强度。已知板宽400mm，厚16mm,采用两块矩形盖板连接，盖板宽340mm，厚10mm。受轴心力N=1500kN（直接动荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。取hf=8mm。,2、角钢受轴心力作用的角焊缝计算,（1）两面侧焊缝,（2
27、）三面围焊,端部正面角焊缝能传递的内力为：,（3）“L”型焊缝,N2=0N1=N-N3,例1 设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连 接角焊缝。受动力荷载N=575kN。钢材Q235，手 工焊，焊条E43型。,例题1（双角钢与节点板间的连接）,分 析,目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊缝总长度应满足强度要求。特点：角钢肢背和肢尖焊缝长度（lw1、lw2）分别为总焊缝长度lw的k1、k2倍。,（1）只有侧焊缝,确定焊缝强度设计值ffw 查规范得 ffw=160N/mm2 计算焊缝总长lw 1)拟定焊脚尺寸hf 根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟定hf
28、=6mm，则有he=0.7hf。且同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。2)计算焊缝总长 由式(3-2a)（注意双角钢，单面长度应除2）,计 算,设计角钢肢背和肢尖焊缝长度lw1、lw2 1）确定轴力分配系数k1、k2 本问题属于不等边角钢长边相连，查表2-8（书 p.44），得 k1=0.65 k2=0.35 2）肢背、肢尖焊缝计算长度 lw1=0.65428=278mm lw2=0.35428=150mm 3）肢背、肢尖焊缝设计长度 lw1=278+2hf=290mm lw2=150+2hf=162mm,加2hf是考虑起落弧。,分 析,目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作：焊脚尺寸
29、根据经验拟定；焊缝总长度应满足强度要求。特点：端焊缝长度为b，角钢肢背和肢尖焊缝长度（lw1、lw2）,（2）、三面围焊,确定焊缝强度设计值ffw 查规范得 ffw=160N/mm2 计算焊缝总长lw 1)拟定焊脚尺寸hf 根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟定hf=6mm，则有he=0.7hf。且同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。2)计算焊缝总长 由式(3-2a)和（3-3b）（注意双角钢，单面长度应除2）,计 算,设计角钢肢背和肢尖焊缝长度lw1、lw2 1）确定轴力分配系数k1、k2已经有 k1=0.65 k2=0.35 2）肢背、肢尖焊缝计算长度（式3-10c、3-10d）
30、lw1=0.65428-160/2=298mm若所受荷载非 lw2=0.35428-160/2=70mm 直接动力荷载,3）肢背、肢尖焊缝设计长度 可以这样算吗?lw1=298+6=204mm，取205mm。lw2=70+6=76mm,加6mm是考虑起弧或落弧。,练习1 设计下图所示双不等边角钢和节点板间的连 接角焊缝。已知角焊缝采用三面围焊，承受静力荷载N=600kN。钢材Q235，手工焊，焊条E43型。,练习1（双角钢与节点板间的连接）,3、弯矩、剪力和轴心力共同作用下的T形连接角焊缝计算,焊缝受M、V、N作用,a),剪力V与焊缝轴线平行，构成侧焊缝受轴力作用的状态，在有效截面上产生均匀分
31、布剪应力f。轴力N与焊缝轴线垂直，形 成垂直于焊缝方向的均匀分布应 力fN,（3-28）,在M作用下，有效截面上产生垂直于焊缝方向且按三角形分布的应力M We角焊缝有效截面绕x轴（图）的抵抗矩。,（3-30）,在1点处，有垂直于焊缝长度方向的最大应力f，且,例3-6 设计牛腿与钢柱间的连接角焊缝（周遍围焊），并验算角焊缝强度。钢材Q235，手工焊，焊条E43型。偏心力N=400kN（间接动力荷载引起），e=25cm。,例题3-6(角焊缝受偏心剪力),计 算,确定焊缝强度设计值ffw 查规范得 ffw=160N/mm2 作用在焊缝上的力素计算 V=N=400103N M=Ne=40025104=
32、10000104 N-mm 拟定焊脚尺寸hf 考虑到牛腿腹板厚为10mm，受间接动力荷载。设计 hf=8mm，并将所有焊脚尺寸取相同值。计算焊缝截面抗剪面积Af惯性矩Ix,Af=0.783602=4032mm2 Ix=0.78200(205.6-5.6/2)22+0.78(95-5.6)(180-5.6/2)24+0.7836032/12=19897104mm4 确定危险点，计算危险点应力 由应力分布图知，腹板上端焊缝和翼缘下 侧焊缝交点最危险，该点至中性轴距离为 y=180mm。各项应力为：,所以该构件强度满足要求,例3-5 设计图例3-5中节点板和预埋钢板间的角焊缝。偏心力P=150kN（
33、静荷载）。钢材Q235，手工焊，焊条E43型。,例题3-5（角焊缝受偏心力）,分 析,目标：设计节点板和预埋钢板间的角焊缝（设计焊脚 尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造 要求确定。）操作：焊脚尺寸根据经验拟定；验算焊缝强度。特点：荷载P不通过焊缝截面形心，使焊缝受轴力N、剪力V、弯矩M。属于角焊缝受弯矩、剪力、轴心力共同作用的情形。用式（3-11a）、（3-11b）计算。,焊缝强度富裕量较大是因为节点板尺寸较大的缘故，而节点板尺寸常由其它构造要求决定。,4 焊接残余变形和残余应力,一、现象和及其产生的原因,1、现象 焊件局部弯曲或翘曲。,2、应力分布,焊接残余应力是一组自平衡应力。,3、
34、产生原因,不均匀降温。,二、对结构的影响,1、降低结构刚度 压应力存在降低结构刚度、降低屈曲应力。,2、导致脆性破坏 发生三向应力。,3、发生焊接残余变形 引起附加内力，降低屈曲强度。,4、不影响静力强度 自平衡应力。,三、减少焊接残余变形和应力的方法,（一）设计方面,焊缝尺寸应适当、不要随意加大焊脚尺寸：焊缝应尽可能对称布置且不宜过分集中(图a)和三向相交。遇到以上情况时应采取措施加以改善(图b、c),1、合理焊接顺序；,(二)制造加工方面,2、对称焊缝、对称施焊；,3、采用预先反变形；,一、对接焊缝连接的计算,1.轴心受力的对接焊缝,（1）直缝验算截面矩形，只有正应力。,复习,（2）斜焊缝
35、验算截面矩形，有、。,或,焊缝长度方向与作用力方向间夹角。斜焊缝计算长度。对接焊缝抗剪设计强度。“规范”规定 时，不检算焊缝强度。,2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝,焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或以下部分截 面对中性轴的面积矩,分别验算、,（1）矩形截面,（2）工字形截面,问题特点：在腹板和翼缘连接处（1点），、均较大。除按式（3-2,3-3）对max、max进行检算外，还要用最大折算应力进行检算。折算应力检算公式：规范规定采用以下公式：,1、1受拉区1点的正应力、剪应力。系数1.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提高10%。,3、受M、N和V共同作用的对接焊缝,M,验算截面,叠加成，然后与一起形成：和共同作用下的计算（按第2类计算）,二、角焊缝连接的计算,1、受轴心力作用时的计算,侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝,端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝,两方向力综合作用的角焊缝,f-正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受静力荷载或间接动力荷载的结构取1.22，对直接承受动力荷载的结构取1.0,斜角焊缝的计算,简化可按侧面角焊缝计算，取=1.0。,（2）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算,端部正面角焊缝能传递的内力为：,
