直角角焊缝及计算和构造

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1、直角角焊缝的计算和构造4 ．直角角焊缝的计算和构造 （ l ）基本概念 1 ）直角角焊缝的截面形状：如图 6-18 所示，因工程应用中多数属此，故常简称角焊缝。绝大多数角焊缝的两焊脚尺寸相等均为 hf ，焊缝表面略凸如图 6-18 （ a ）所示，少数因需要而采用不等焊脚尺寸或为凹面如图 6-18 （ b ）和图 6-18 （c）所示。2 ）角焊缝的有效截面 Ae：计算时不计及余高和熔深，假定焊缝截面为一等边直角三角形如图 6-18 所示（图中未示出熔深），取每条角焊缝的有效截面为 Ae=helw=0.7hflw。这里， hf 为焊脚尺寸（图 6 一 18), 0.7hf 为焊缝的计算厚度（或

2、称有效厚度）记作 he ;lw 是焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度 l 减去 2hf ，即取 lw =l 一 2hf ，以考虑焊接时起弧和熄弧处焊缝有缺陷的不利影响。3 ）侧面角焊缝：焊缝长度（轴线）与外力作用方向一致（平行）的焊缝称为侧面角焊缝，如图 6-19 所示。试验研究表明：侧面截面角焊缝主要受剪，强度较低，破坏通常发生在沿 45°方向的有效截面，因此强度较低，但塑性性能好；沿焊缝长度在有效截面上的剪应力分布不均匀，两端大，中间较小，焊缝愈长，不均匀分布的程度愈大，但由于塑性变形，在破坏前分布可逐渐趋向均匀。4 ）正面角焊缝：焊缝长度与外受力作用方向相垂直的焊缝称为正面角焊缝，如

3、图 6-19 所示。试验研究表明：正面角焊缝多轴受力（复杂应力状态），破坏通常不发生在 45°方向的有效截面，因此强度较侧面角焊缝为高，一般可高 1/3 左右，且刚度较大；沿焊缝长度在有效截面上的应力分布较均匀。（ 2 ）基本假定角焊缝中的应力分布较复杂，侧面角焊缝和正面角焊缝的受力性能不同，很难精确计算。因此，目前我国和国际上许多国家（地区）对角焊缝采用简化计算法，即计算时采用以下简化假定：1 ）每条角焊缝计算时的破坏截面为沿 45 °方向的有效截面，即为 he lw =0.7hflw。2 ）角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值取相同数值，规范中记作ffw。3 ）在轴心力（通过焊缝形心的拉力、

4、压力或剪力）作用下，沿焊缝长度有效截面上的应力均匀分布；弹性分析时，力矩（弯矩或扭矩）作用下焊缝有效截面上的应力按材料力学公式计算。大量试验和工程实践证明，上述三个基本假定是安全可靠的。（ 3 ）基本计算公式l ）在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向） :式中σf―按焊缝有效截面（ h elw ）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；τf―按焊缝有效截面（ helw ）计算，沿焊缝长度方向的剪应力；βf―正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构βf =1.22 ；对直接承受动力荷载的结构，βf =1.0。其他符号意义同前。（ 4 

5、）角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸包括焊脚尺寸和焊缝计算长度等。在设计角焊缝连接时，除满足强度要求外，还必须符合对其尺寸的限制和构造上的要求，见规范8.2.7-8.2.13.例：1．钢材的对接焊缝能承受的内力，下列哪一种说法是准确的? (A)能承受拉力和剪力；(B)能承受拉力，不能承受剪力(C)能承受拉力、剪力和弯矩；(D)只能承受拉力【答案】C【说明】钢材的对接焊缝能承受拉力、剪力和弯矩和扭矩等各种内力作用。2．钢结构手工焊接连接。下列哪种钢材与E43型焊条相适应?(A)Q235钢；(B)Q345钢；(C)Q390钢；(D)Q420钢【答案】A【说明】参见《钢结构设计规范》(GB500

6、17～2003)3．4．1条，表3．4．1—3。3．关于Q235钢，钢结构连接采用对接焊缝和角焊缝的抗剪强度设计值，下列哪一种说法是正确的? (A)两种焊缝的强度相同(B)对接焊缝比角焊缝强度高(C)对接焊缝比角焊缝强度低(D)两种焊缝形式不同，不可比较【答案】C【说明】参见《钢结构设计规范》(GB50017--2003)3．4．1条，表3．4．1-3，对接焊缝的抗剪强度设计值小于角焊缝的抗剪强度设计值。4.．钢结构焊件的角焊缝在弯矩、剪力及轴力共同作用下，其强度计算方法应对（）。 A ．各内力应分别进行验算 B ．剪力和轴力应叠加后进行验算；C ．弯矩和剪力应叠加后进行验算 D ．三种内力产

7、生的应力应全部叠加后进行计算提示：角焊缝在复杂应力状态下的强度计算，应将各种应力叠加后计算。答案： D.