第3章钢结构连接(第2讲角焊缝连接计算及焊接应力与变形)

第 三 章

上节课内容回顾1、钢结构连接的种类及特点 2、对接焊缝的构造和计算。

本次课内容1、角焊缝的构造 2、角焊缝的计算 3、焊接残余应力和焊接变形

§3.3 角焊缝的构造与计算一、角焊缝的形式和受力分析 1、角焊缝的形式 (1)按焊缝长度和作用力方向分为：侧面角焊缝、正 面角焊缝和斜向角焊缝。

侧面角焊缝

正面角焊缝

(2)按两焊脚边夹角大小分为：直角角焊缝和斜角角 焊缝。

直角角焊缝hf

hf

hf

hf 普通式

1.5hf 平坡式

hf 凹面式

(2)斜角角焊缝按he=hf cos α 2

对于α>135 或α<60 斜o

o

hf

按he=0.7hf

α hf

α

hf

hf按he=hf cos α 2

角角焊缝,除 钢管结构外, 不宜用作受 力焊缝。

hf

按he=0.7hf

α hf

α hf

hf

(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 N N剪应力τf

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。

B. 破坏形式

(2)正面角焊缝 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。斜 向 角 焊 缝 动 态 演 示

二、角焊缝的构造 1、最大焊脚尺寸hf,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≤1.2t1(钢管结构除外) 式中: t1---较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：

当 t≤6mm时，hf,max≤t;当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm; thf

t1

t

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:

h f ,min 1.5 t 2式中: t2----较厚焊件厚度

(计算数值只进不舍！ )

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t2≤4mm时, hf,min=t2

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：

l w 60h f注：1、当实际长度大于以上值时，计算时不予考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。

4.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：

l w 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： 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 bb

B、为了避免焊缝横向收 缩时引起板件的拱曲 太大，规范规定：

b 16t( 1 t 1 12mm ) 或190mm (t 1 12mm )

t1

t2

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。

lw2hf t1 b 5t1且25

t2

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。