2012年二级结构工程师:钢结构设计原理

　　角焊缝的构造要求和计算$lesson$

　　角焊缝按其与作用力的关系可分为： 正面角焊缝焊缝长度方向与作用力垂直; 侧面角焊缝 焊缝长度方向与作用力平行; 斜焊缝 焊缝长度方向与作用力方向成一角度; 围焊缝 正面、侧面、斜焊缝组成的混合焊缝。

　　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。 传力线通过时产生弯折， 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，但在届临塑 性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的 不均匀现象渐趋缓和。

　　正面角焊缝 受力复杂，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。 正面角焊缝的破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形 能力差。 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。

　　角焊缝的构造要求

　　1. 最小焊脚尺寸 焊脚尺寸过小，施焊时冷却速度过快，产生淬硬组织， 导致母材开裂。 焊脚尺寸

　　h f ≥ 1.5 t 2

　　t2为较厚焊件厚度(mm)，焊脚尺寸取整数。 自动焊熔深较大，最小焊脚尺寸可减小1mm;T形连接的单面角焊缝，增加1mm;当焊件厚度小于或等于 4mm时，取与焊件厚度相同。

　　2 最大焊脚尺寸 避免焊缝收缩时产生较大的残余应力和残余变形，热影 响区扩大，产生热脆，较薄焊件烧穿，除钢管结构外 h f ≤ 1.2t1 焊脚尺寸 t1为较薄焊件厚度(mm)。 板件边缘的焊缝：板件厚度t》6mm时，hf≤t-(1~2) mm t≤6mm时，取hf≤t。 不等角焊角尺寸。

　　3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线弯折大，会造成严重应力集中。 为了使焊缝能够具有一定的承载能力，侧面角焊缝或正 面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm。

　　4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。 若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。 若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度 lw≤60hf 当实际长度大于上述限值时，其超过部分在计算中不 予考虑。 若内力沿侧面角焊缝全长分布，比如焊接梁翼缘板与 腹板的连接焊缝，计算长度可不受上述限制。

　　5 搭接连接的构造要求 当板件端部仅有2条侧面角焊缝时，连接的承载力与b/lw 有关，B为两侧焊缝的距离，lw为侧焊缝长度。当b/lw》 1时，连接的承载力随着b/lw比值的增大而明显下降。为使连接强度不致过分降低，要求b/lw≤1。 避免焊缝横向收缩，引起板件向外发生较大拱曲， b不宜大于16t(t》12mm)或190mm(t≤12mm)，t为较薄焊 件的厚度。 搭接连接中，仅采用正面角焊缝时，搭接长度不得小于 焊件较小厚度的5倍，也不得小于25mm。

　　6 断续角焊缝的构造要求 角焊缝沿长度方向：连续角焊缝、断续角焊缝。连续角焊缝 受力性能较好，主要的形式。 断续角焊缝 起、灭弧处容易引起应力集中，只用于次 要构件的连接或受力很小的连接中。间断角焊缝的间 断距离l不宜过长，以免连接不紧密，潮气侵入引起构 件锈蚀。受压构件中应满足l≤15t;受拉构件中l≤30t，t 为较薄焊件的厚度。

　　7 减小角焊缝应力集中的措施 端部搭接采用三面围焊时，在转角处截面突变，会产生应力集中，如在此处起灭弧，可能出现弧坑或咬肉 等缺陷，从而加大应力集中的影响。故所有围焊的转 角处必须连续施焊。 对于非围焊情况，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为2hf的绕角焊。

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