2012年二級(jí)結(jié)構(gòu)工程師:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

　　角焊縫的構(gòu)造要求和計(jì)算$lesson$

　　角焊縫按其與作用力的關(guān)系可分為： 正面角焊縫焊縫長(zhǎng)度方向與作用力垂直; 側(cè)面角焊縫 焊縫長(zhǎng)度方向與作用力平行; 斜焊縫 焊縫長(zhǎng)度方向與作用力方向成一角度; 圍焊縫 正面、側(cè)面、斜焊縫組成的混合焊縫。

　　側(cè)面角焊縫 主要承受剪 應(yīng)力，塑性較好，彈性模量低，強(qiáng)度也較低。 傳力線通過時(shí)產(chǎn)生彎折， 應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向的分 布不均勻，呈兩端大而中 間小的狀態(tài)。 焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力分布不均 勻性越顯著，但在屆臨塑 性工作階段時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力重分布，可使應(yīng)力分布的 不均勻現(xiàn)象漸趨緩和。

　　正面角焊縫 受力復(fù)雜，截面中的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，焊根處存在著很嚴(yán)重的應(yīng)力集中。 正面角焊縫的破壞強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫，但塑性變形 能力差。 斜焊縫的受力性能和強(qiáng)度值介于正面角焊縫和側(cè)面角 焊縫之間。

　　角焊縫的構(gòu)造要求

　　1. 最小焊腳尺寸 焊腳尺寸過小，施焊時(shí)冷卻速度過快，產(chǎn)生淬硬組織， 導(dǎo)致母材開裂。 焊腳尺寸

　　h f ≥ 1.5 t 2

　　t2為較厚焊件厚度(mm)，焊腳尺寸取整數(shù)。 自動(dòng)焊熔深較大，最小焊腳尺寸可減小1mm;T形連接的單面角焊縫，增加1mm;當(dāng)焊件厚度小于或等于 4mm時(shí)，取與焊件厚度相同。

　　2 最大焊腳尺寸 避免焊縫收縮時(shí)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力和殘余變形，熱影 響區(qū)擴(kuò)大，產(chǎn)生熱脆，較薄焊件燒穿，除鋼管結(jié)構(gòu)外 h f ≤ 1.2t1 焊腳尺寸 t1為較薄焊件厚度(mm)。 板件邊緣的焊縫：板件厚度t》6mm時(shí)，hf≤t-(1~2) mm t≤6mm時(shí)，取hf≤t。 不等角焊角尺寸。

　　3 角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度 焊腳尺寸大而長(zhǎng)度較小時(shí)，焊件的局部加熱嚴(yán)重，焊縫 起滅弧所引起的缺陷相距太近，以及焊縫中可能產(chǎn)生的其他缺陷(氣孔、非金屬夾雜等)，使焊縫不夠可靠。 搭接連接的側(cè)面角焊縫，如果焊縫長(zhǎng)度過小，由于力線彎折大，會(huì)造成嚴(yán)重應(yīng)力集中。 為了使焊縫能夠具有一定的承載能力，側(cè)面角焊縫或正 面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf和40mm。

　　4 側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度 側(cè)面角焊縫在彈性階段沿長(zhǎng)度方向受力不均勻，兩端 大中間小。焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力集中越明顯。 若焊縫長(zhǎng)度適宜，兩端點(diǎn)處的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度后， 繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻。 若焊縫長(zhǎng)度超過某一限值時(shí)，有可能首先在焊縫的兩 端破壞，故一般規(guī)定側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度 lw≤60hf 當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于上述限值時(shí)，其超過部分在計(jì)算中不 予考慮。 若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布，比如焊接梁翼緣板與 腹板的連接焊縫，計(jì)算長(zhǎng)度可不受上述限制。

　　5 搭接連接的構(gòu)造要求 當(dāng)板件端部?jī)H有2條側(cè)面角焊縫時(shí)，連接的承載力與b/lw 有關(guān)，B為兩側(cè)焊縫的距離，lw為側(cè)焊縫長(zhǎng)度。當(dāng)b/lw》 1時(shí)，連接的承載力隨著b/lw比值的增大而明顯下降。為使連接強(qiáng)度不致過分降低，要求b/lw≤1。 避免焊縫橫向收縮，引起板件向外發(fā)生較大拱曲， b不宜大于16t(t》12mm)或190mm(t≤12mm)，t為較薄焊 件的厚度。 搭接連接中，僅采用正面角焊縫時(shí)，搭接長(zhǎng)度不得小于 焊件較小厚度的5倍，也不得小于25mm。

　　6 斷續(xù)角焊縫的構(gòu)造要求 角焊縫沿長(zhǎng)度方向：連續(xù)角焊縫、斷續(xù)角焊縫。連續(xù)角焊縫 受力性能較好，主要的形式。 斷續(xù)角焊縫 起、滅弧處容易引起應(yīng)力集中，只用于次 要構(gòu)件的連接或受力很小的連接中。間斷角焊縫的間 斷距離l不宜過長(zhǎng)，以免連接不緊密，潮氣侵入引起構(gòu) 件銹蝕。受壓構(gòu)件中應(yīng)滿足l≤15t;受拉構(gòu)件中l(wèi)≤30t，t 為較薄焊件的厚度。

　　7 減小角焊縫應(yīng)力集中的措施 端部搭接采用三面圍焊時(shí)，在轉(zhuǎn)角處截面突變，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，如在此處起滅弧，可能出現(xiàn)弧坑或咬肉 等缺陷，從而加大應(yīng)力集中的影響。故所有圍焊的轉(zhuǎn) 角處必須連續(xù)施焊。 對(duì)于非圍焊情況，當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)地作長(zhǎng)度為2hf的繞角焊。

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