角焊缝的构造和计算.ppt

钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.4 角焊缝的构造和计算一、角焊缝的构造一、角焊缝的构造1. 1.角焊缝的分类角焊缝的分类焊缝长度方向垂直于力作用方向的焊缝称为正面角焊缝（亦称焊缝长度方向垂直于力作用方向的焊缝称为正面角焊缝（亦称 端焊缝）、平行于力作用方向的焊缝称为侧面角焊缝（亦称侧端焊缝）、平行于力作用方向的焊缝称为侧面角焊缝（亦称侧 焊缝）、既不垂直也不平行的为斜焊缝，以及由它们组合而成焊缝）、既不垂直也不平行的为斜焊缝，以及由它们组合而成 的围焊缝的围焊缝1 1钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算2.角焊缝的截面形式及受力特点当角焊缝两焊脚边的夹角为当角焊缝两焊脚边的夹角为9090 时，称为直角角焊缝，即一时，称为直角角焊缝，即一般所指的角焊缝，是建筑结构中最常用的角焊缝般所指的角焊缝，是建筑结构中最常用的角焊缝 两焊脚边的夹角两焊脚边的夹角α α不是不是9090 时的焊缝称为斜角角焊缝。

斜角角时的焊缝称为斜角角焊缝斜角角焊缝主要应用于钢管结构中焊缝主要应用于钢管结构中 2 2钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算角焊缝的表面一般做成凸形，但对直接承受动力荷载结构中角焊缝的表面一般做成凸形，但对直接承受动力荷载结构中 的角焊缝，为了减少应力集中，常将焊缝表面做成凹形但的角焊缝，为了减少应力集中，常将焊缝表面做成凹形但 是经验表明，由于凹形表面收缩时拉应力较大，容易在焊后是经验表明，由于凹形表面收缩时拉应力较大，容易在焊后 产生裂纹，而凸形焊缝收缩时反而不容易开裂如用手工焊产生裂纹，而凸形焊缝收缩时反而不容易开裂如用手工焊 ，因施焊成型极为困难，采用凹形表面更不合适所以手工，因施焊成型极为困难，采用凹形表面更不合适所以手工 焊应采用直线形表面，或先焊微凸表面再用砂轮打磨为直线焊应采用直线形表面，或先焊微凸表面再用砂轮打磨为直线 形表面当用自动焊时，由于电流强度大，金属熔化速度快形表面当用自动焊时，由于电流强度大，金属熔化速度快 ，熔深大，焊缝金属冷却后自然形成凹形表面，此种凹形表，熔深大，焊缝金属冷却后自然形成凹形表面，此种凹形表 面不易开裂，且动力性能较好。

面不易开裂，且动力性能较好3 3钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算正面角焊缝的根部正面角焊缝的根部( (图中的图中的“ “A”A”点点) )和趾部和趾部( (图中的图中的“ “B”B”点点) )都都有很大的应力集中应力集中系数随根部的熔深大小和焊有很大的应力集中应力集中系数随根部的熔深大小和焊 趾处斜边与水平边夹角趾处斜边与水平边夹角 而变增大熔深和减小夹角而变增大熔深和减小夹角 均可均可 大大降低应力集中系数大大降低应力集中系数 4 4钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算对直接承受动态荷载结构中的正面角焊缝，根据国内外的试验对直接承受动态荷载结构中的正面角焊缝，根据国内外的试验 资料，认为为了满足疲劳强度的要求，最好两焊脚尺寸比例为资料，认为为了满足疲劳强度的要求，最好两焊脚尺寸比例为 1:3(1:3( =18.4=18.4 ) )但施工单位反映，焊缝表面坡度愈小施焊愈困但施工单位反映，焊缝表面坡度愈小施焊愈困难，需要多次堆焊才能形成，这样反而影响焊缝质量。

因此，难，需要多次堆焊才能形成，这样反而影响焊缝质量因此， 我国现规范根据实际情况规定两焊脚尺寸比例为我国现规范根据实际情况规定两焊脚尺寸比例为1:1.5(1:1.5(长边顺长边顺 内力方向内力方向) )但有些国家的规定更为严格但有些国家的规定更为严格 直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图 (a)(a)）在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用）在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用 图图 (b)(b)所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图 (c)(c)））5 5钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好，大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好， 弹性模量低，强度也较低传力线通过侧面角焊缝时产生弯折弹性模量低，强度也较低传力线通过侧面角焊缝时产生弯折 ，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小 的状态。

焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但随着进入塑的状态焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但随着进入塑 性工作阶段会产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐性工作阶段会产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐 趋缓和我国规范根据实践经验，认为侧面角焊缝的长度限值趋缓和我国规范根据实践经验，认为侧面角焊缝的长度限值 应与焊脚尺寸有关，因此规定最大计算长度为应与焊脚尺寸有关，因此规定最大计算长度为60hf60hf如果内力如果内力沿侧面角焊缝全长分布，计算长度可不受上述限制，它包括焊沿侧面角焊缝全长分布，计算长度可不受上述限制，它包括焊 接组合梁翼缘板与腹板的纵向焊缝、支承加劲肋与腹板的连接接组合梁翼缘板与腹板的纵向焊缝、支承加劲肋与腹板的连接 焊缝等过去动力荷载作用下侧焊缝的最大长度控制较静力荷焊缝等过去动力荷载作用下侧焊缝的最大长度控制较静力荷 载的严，近年来经过试验研究，证明对静载或动载可以不加区载的严，近年来经过试验研究，证明对静载或动载可以不加区 别，统一取某个规定值别，统一取某个规定值6 6钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算正面角焊缝受力更复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力正面角焊缝受力更复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力 ，焊根处存在着很严重的应力集中。

这一方面由于力线弯折，，焊根处存在着很严重的应力集中这一方面由于力线弯折， 另一方面由于在焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂另一方面由于在焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂 缝的尖端正面角焊缝的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑缝的尖端正面角焊缝的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑 性变形要差些而斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝性变形要差些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，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊和侧面角焊缝之间，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊 缝高构件端部与节点板的连接焊缝可用两面侧焊和三面围焊，围焊构件端部与节点板的连接焊缝可用两面侧焊和三面围焊，围焊 中有正面角焊缝和侧面角焊缝，正面角焊缝的静力强度较高、中有正面角焊缝和侧面角焊缝，正面角焊缝的静力强度较高、 刚度较大，而侧面角焊缝的静力强度较低但塑性较好所以三刚度较大，而侧面角焊缝的静力强度较低但塑性较好所以三 面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小 但是对构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与但是对构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与 两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高。

两面侧焊相比，焊缝附近的构件主体金属疲劳强度较高7 7钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算图图3-4-6 3-4-6 角焊缝的应力角焊缝的应力（（a a）侧面角焊缝；）侧面角焊缝；(b) (b) 正面角焊缝正面角焊缝8 8钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.角焊缝的尺寸限制 (1) (1) 焊脚尺寸焊脚尺寸 ØØ 最小焊脚尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊最小焊脚尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊 缝冷却速度过快而产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产缝冷却速度过快而产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产 生裂纹这种现象在低合金高强度钢中尤为严重据此并参生裂纹这种现象在低合金高强度钢中尤为严重据此并参 考国内外资料，规定考国内外资料，规定式中，式中，t t为较厚板件的厚度，单位为较厚板件的厚度，单位mmmm，计算时小数点以后均进，计算时小数点以后均进 为为1mm1mm；考虑到低氢型焊条施焊的焊缝焊渣层厚，保温条件；考虑到低氢型焊条施焊的焊缝焊渣层厚，保温条件 较好，较好，t t可采用较薄焊件的厚度。

埋弧焊的热量较集中，因而可采用较薄焊件的厚度埋弧焊的热量较集中，因而 熔深较大，故最小焊脚尺寸可较上式的规定减小熔深较大，故最小焊脚尺寸可较上式的规定减小1mm1mm；而；而T T形形 连接的单面角焊缝可靠性较差，应增加连接的单面角焊缝可靠性较差，应增加1mm1mm；当焊件厚度；当焊件厚度 ≤ ≤4mm4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同，即时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同，即hf≥4mmhf≥4mm9 9钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算ØØ 最大焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过大，否则易使母材最大焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过大，否则易使母材 形成形成“ “过烧过烧” ”现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残 余应力所以规定余应力所以规定h hf f≤1.2t≤1.2tminmin, t, tminmin为较薄焊件的厚度（图为较薄焊件的厚度（图3-4-73-4-7（（a a））对板件厚度为））对板件厚度为t t的边缘角焊缝（图的边缘角焊缝（图3-4-73-4-7（（b b）），若焊）），若焊 脚尺寸脚尺寸h hf f=t=t，在施焊时容易产生咬边现象，不易焊满全厚度。

在施焊时容易产生咬边现象，不易焊满全厚度 因此规定，当因此规定，当t>6mmt>6mm时，取时，取h hf f≤t-(1≤t-(1～～2)mm2)mm；当；当t≤6mmt≤6mm，由于，由于一般用小直径焊缝施焊，技术较易掌握，可采用与焊件等厚一般用小直径焊缝施焊，技术较易掌握，可采用与焊件等厚 的角焊缝，即的角焊缝，即h hf f≤t ≤t如果另一焊件厚度如果另一焊件厚度t’12mmt>12mm时时) )或或b≤190mm (b≤190mm ( 当当t≤12mmt≤12mm时时) )如果b b不能满足此规定，应加正面角焊缝或者加不能满足此规定，应加正面角焊缝或者加 槽焊槽焊( (下图下图 (c))(c))或者圆孔焊或者圆孔焊( (下图下图(d))(d))1515钢结构钢结构/ / 第第3 3章章 钢结构的连接钢结构的连接 /$3.4 /$3.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算Ø 角焊缝的围焊和绕角焊 （（a a）两边侧焊；）两边侧焊；(b) (b) 三边围焊三边围焊 ；；(c) L(c) L形围焊；形围焊；(d) (d) 绕角焊绕角焊在非围焊的情况下，角焊缝的端部正好在构件连接的转角在非围焊的情况下，角焊缝的端部正。