角焊缝的构造和计算 2

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1、3.4角焊缝的构造和计算一、角焊缝的构造1.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的围焊缝。12.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90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。两焊脚边的夹角α不是90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。2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。但是

2、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，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，此种凹形表面不易开裂，且动力性能较好。3正面角焊缝的根部(图中的“A”点)和趾部(图中的“B”点)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趾处斜边与水平边夹角而变。增大熔深和减小夹角均可大大降低应力集中系数。4对直接承受动态荷载结构

3、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1:3(=18.4)。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，我国现规范根据实际情况规定两焊脚尺寸比例为1:1.5(长边顺内力方向)。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(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图(b)所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图(c)）。5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

4、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60hf。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

5、。6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，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。所以三面围焊与两面侧焊相比，破坏时较为突然，且塑性变形较小

6、。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。7图3-4-6角焊缝的应力（a）侧面角焊缝；(b)正面角焊缝83.角焊缝的尺寸限制(1)焊脚尺寸最小焊脚尺寸：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，规定式中，t为较厚板件的厚度，单位mm，计算时小数点以后均进为1mm；考虑到低氢型焊条施焊的焊缝焊渣层厚，保温条件较好，t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

7、，故最小焊脚尺寸可较上式的规定减小1mm；而T形连接的单面角焊缝可靠性较差，应增加1mm；当焊件厚度≤4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同，即hf≥4mm。9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“过烧”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hf≤1.2tmin,tmin为较薄焊件的厚度（图3-4-7（a））。对板件厚度为t的边缘角焊缝（图3-4-7（b）），若焊脚尺寸hf=t，在施焊时容易产生咬边现象，不易焊满全厚度。因此规定，当t>6mm时，取hf≤t-(1～2)mm；当t≤6mm，由于一般用小直

8、径焊缝施焊，技术较易掌握，可采用与焊件等厚的角焊缝，即hf≤t。如果另一焊件厚度t’