1、角焊縫及其計算型式及分類截面形式:普通型（等邊凸形）、平坦型（不等邊凹形）、凹面形兩焊腳邊夾角 ：直角角焊縫、斜角角焊縫、焊縫長度與作用方向 1.側(cè)面角焊縫（側(cè)縫） 側(cè)縫主要承受剪力，應(yīng)力狀態(tài)叫單純，在彈性階段，剪應(yīng)力沿焊縫長度方向分布不均勻，兩端大中間小，且焊縫越長越不均勻，但側(cè)縫塑性好。 2正面角焊縫（端縫） 端縫連接中傳力線有較大的彎折，應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜，正面角焊縫沿焊縫長度方向分布比較均勻，但焊腳及有效厚度面上存在嚴重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以其破壞屬于正應(yīng)力和剪應(yīng)力的綜合破壞，但正面角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質(zhì)較脆。3斜向角焊縫斜向角焊縫

2、受力情況較復(fù)雜，其性能介于側(cè)縫和端縫之間，常用于桿件傾斜相支的情況，也用在板件較寬，內(nèi)力較大連接中。4周圍角焊縫主要為了增加焊縫的長度和使焊縫遍及板件全寬，而把板件交搭處的所有交搭線盡可能多的加以焊接，成為開口或封閉的周圍角焊縫。構(gòu)造及要求。4.1.最小焊腳尺寸 4.2.最大焊腳尺寸 貼邊處滿足  4.3.角焊縫最小長度 4.4.側(cè)面角焊縫最大計算長度 4.5.板件端部僅有兩條角焊縫時每條側(cè)面角焊縫的計算長度 4.6.搭接連接中搭接長度應(yīng)滿足 而且不宜采用一條正面角焊縫來傳力。 4.7.在次要構(gòu)件和焊縫連接中，允許采用斷續(xù)角焊縫，各段間距滿足以

3、保證整體受力。角焊縫連接計算基本計算公式軸心作用下的角焊縫計算軸心作用下角鋼的角焊縫計算彎矩，剪力和軸心力共同作用下角焊縫計算（T形接頭）彎矩，剪力和軸心力共同作用下角焊縫計算（搭接形接頭）1. 端縫、側(cè)縫在軸向力作用下的計算： （1）端縫      垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力；       he 角焊縫有效厚度；       lw 角焊縫計算長度，每條角焊縫取實際長度減10mm（每端減5mm）； ffw 角焊縫強度設(shè)計值； bf 系數(shù)，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，bf =1.22，直接承受動力

4、荷載bf =1.0。  （2）側(cè)縫            tf 沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力。 2. 角鋼桿件與節(jié)點板焊接連接，承受軸向力N： （1）    角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點板連接的焊縫計算K1、 K2焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1 、N2 分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。 （2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點板連接的焊縫計算 （圖） 端部正面角焊縫能傳遞的內(nèi)力為： （3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)點板連接的焊縫計算 （圖）           由 N2 = 0得： 3. 彎矩

5、、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫:彎矩M作用下，x方向應(yīng)力 剪力作用下，y方向應(yīng)力 軸力N作用下x方向應(yīng)力 M、V和N共同作用下，焊縫上或下端點最危險處應(yīng)滿足： 式中：如果只承受上述M、N、V的某一、兩種荷載時，只取其相應(yīng)的應(yīng)力進行驗算。4. 牛腿在彎矩、剪力共同作用下的角焊縫連接計算:MVe 翼緣豎向剛度較差，不能承受剪力，所以全部剪力均由豎向焊縫承受，彎矩由翼緣與腹板角焊縫共同承受。點1：點2：點3：5. 扭矩、剪力、軸力共同作用下搭接連接角焊縫:    扭矩T作用下各點應(yīng)力計算（以A點為例）： Ix+Iy為焊縫計算截面對形心的極慣性矩，rx、ry為焊縫角點到焊縫

6、形心的坐標距離。   V作用下A點   N作用下A點   A點合應(yīng)力： ，   要求：注意計算時需判斷應(yīng)力最大點！鋼結(jié)構(gòu)的連接(一) 焊縫的缺陷形式 ·    鋼板用縱橫十字交叉或T形交叉焊縫拼接 ·    角焊縫的承載力計算公式來源   ·    外力和角焊縫長度方向成夾角 時的斜焊縫計算   ·    鋼管節(jié)點連接焊縫構(gòu)造與計算   ·    角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內(nèi)力分配

7、系數(shù)   ·    搭接連接的角焊縫在扭矩、剪力作用下的計算假定   ·    未焊透對接焊縫連接的構(gòu)造要求和計算   ·    圓鋼與平板、圓鋼與圓鋼之間的焊縫 1、焊縫的缺陷形式 （圖）     2、鋼板用縱橫十字交叉或T形交叉焊縫拼接 鋼板的拼接，當采用對接焊縫時，縱橫兩方向可采用十字形交叉或T形交叉。當為T形交叉時，交叉點的間距a不小于200mm （圖）3、角焊縫的承載力計算公式來源 角焊縫受力后的應(yīng)力分布很復(fù)雜。目前主要以試驗為基礎(chǔ)，經(jīng)偏于安全地

8、修正后，建立角焊縫最小截面（450方向的有效截面）上三個相互垂直的應(yīng)力之間的強度條件公式。 式中： 作用于焊縫有效截面上，垂直于焊縫軸線方向的正應(yīng)力和剪應(yīng)力； 作用于焊縫有效截面上，平行于焊縫軸線方向的剪應(yīng)力； 角焊縫的強度設(shè)計值。作用在焊縫上的外力N可分解成 Nx、Ny和Nz。 x和y軸都垂直于焊縫長度方向并平行于兩個直角邊（焊腳），z軸沿焊縫長度方向，如圖。大多數(shù)情況，Ny0（或Nx0）， 則破壞截面上沿x方向（或y方向）的正應(yīng)力為 ，沿z方向的剪應(yīng)力為 ，且式中：he 角焊縫的有效厚度；  lw 角焊縫的計算長度，取實際長度減去10mm。從圖中可見，有效截面與焊腳邊所在截面成4

9、5°，因而整理后可得：從上式可見，正面角焊縫承載力是側(cè)面角焊縫的1.22倍，比試驗得到的1.351.55倍要小。這是因為上述是通過偏于安全地修正的。考慮到正面角焊縫 的塑性較差，故鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中的直角角焊縫，不宜考慮正面角焊縫強度的提高，即公式中的系數(shù)1.22，改為1.0。因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范寫成更一般的形式： 式中： 按焊縫有效截面計算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力； 按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；    正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)：對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)。4、外力和角焊縫長度

10、方向成夾角 時的斜焊縫計算對于外力和焊縫軸線組成 角的斜焊縫，如圖所示，可直接用斜焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù) ，這時：5、鋼管節(jié)點連接焊縫構(gòu)造與計算 鋼管結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接型式主要是采用對接連接，如圖，鋼管結(jié)構(gòu)中的支管與主管連接焊縫沿鋼管全周一般采用斜角角焊縫；也可部分采用角焊縫，部分采用對接焊縫圖（b）、（c）、（d）分別為圖（a）中a、b、c點處斜角角焊縫的截面型式。支管管壁與主管管壁之間的夾角如圖（a）， 的區(qū)域宜采用對接焊縫或帶坡口的角焊縫。支管與主管的連接焊縫應(yīng)沿全周連續(xù)焊接，并平滑過渡。支管與主管的連接焊縫不論采用角焊縫還是對接焊縫，計算時可視為全周角焊縫。角焊縫的焊腳尺寸 hf 不宜大

11、于支管壁厚的兩倍。 鋼管節(jié)點連接焊縫計算公式為： 式中：  N 支管的軸心力；   hf 角焊縫的焊腳尺寸，hf 2ts ；   t、ts 主管、支管壁厚；       角焊縫的強度設(shè)計值；        lw 支管與主管相交線長度。 當 ds/d 0.65時： 當 ds/d >0.65時： 式中： d 、ds 主管、支管外徑；            支管軸線與主管軸線的夾角。 支管與主管表面的相交線，是一條空間曲線，精確計算此空

12、間曲線的長度很麻煩，不便于工程應(yīng)用。上面式子可計算出相交線長度的近似值，而且偏于安全，完全滿足工程要求。 6、角鋼與節(jié)點板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù) 角鋼類型    分配系數(shù)    角鋼肢背 K1    角鋼肢尖 K2 等邊角鋼    0.70    0.30 不等邊角鋼（短邊相連）    0.75    0.25 不等邊角鋼（長邊相連）    0.65    0.35 7、搭接連接的角焊縫在扭矩、剪力作用下的計算假定

13、搭接連接的角焊縫在扭矩和剪力共同作用下的計算采用下列假定：被連接件是絕對剛性的，而角焊縫是彈性的；被連接件繞形心 O旋轉(zhuǎn)，角焊縫群上任意一點處的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力的大小與連線距離 r 成正比。   8、未焊透對接焊縫連接的構(gòu)造要求和計算 下列情況可能會采用未焊透的對接焊縫： 連接焊縫受力很小或不受力，焊縫主要起連系作用，而且要求焊接結(jié)構(gòu)外觀齊平美觀，這時就不必做成焊透的對接焊縫，可用不焊透的對接焊縫；連接焊縫受力較大，采用焊透的對接焊縫，其強度又不能充分利用；而采用角焊縫時，焊腳又過大，這時宜采用坡口加強的角焊縫。 不焊透的對接焊縫截面型式如圖所示。由于未焊透，在

14、連接處存在著縫隙，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴重，可能使 這里的焊縫脆斷。不焊透的對接焊縫實際上與角焊縫的工作類似。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ1788）規(guī)定：不焊透的對接焊縫的強度按角焊縫強度公式計算，在垂直于焊縫長度方向的壓力作用下，取 ；其他情況取 。 焊縫有效厚度 he 的取值為 V形坡口 時，取he=s； 時，取he=0.75s U形、J形坡口，取he=s 式中，s 為坡口根部至焊縫表面的最短距離（不考慮焊縫的余高）； 為V形坡口的角度。 焊縫有效厚度 he 應(yīng)滿足 為坡口所在焊件的較厚板件厚度，單位為mm。 9、圓鋼與平板、圓鋼與圓鋼之間的焊縫 圓鋼與平板、圓鋼與圓鋼之間的焊縫如圖。其抗剪強度計算為：

15、  式中： N 作用在連接處的軸心力；   lw 焊縫的計算長度；      he焊縫的有效厚度，對于圓鋼與平板的連接，he =0.7hf ，圓鋼與圓鋼的連接， 分別為大圓鋼、小圓鋼的直徑， a 為焊縫表面到兩個圓鋼公切線的距離。 圓鋼與圓鋼、圓鋼與鋼板間的焊縫有效厚度，不應(yīng)小于0.2倍圓鋼直徑（當焊接兩圓鋼的直徑不同時，取平均直徑）或3mm，并不大于1.2倍平板厚度，焊縫計算長度不應(yīng)小于20mm。 10、連接板剛度對普通受拉螺栓中拉力的影響 （圖） 在受拉的連接接頭中，普通螺栓所受拉力的大小和被連接板件的剛度有關(guān)。假如被連接板件的剛度很大，如

16、圖（a）所示的情況。連接的豎板端受拉力 2N1 ，因被連接板件無變形，所以一個螺栓所受拉力 Pf =N1 。實際被連板件的剛度常較小，受拉后和拉力垂直的角鋼水平肢發(fā)生較大的變形，因而在角鋼水平肢的端部因杠桿作用而產(chǎn)生反力 Q ，如圖（b）所示。根據(jù)平衡條件 ，即可求得可見，由于杠桿作用的存在，使抗拉螺栓的負擔加重了。 為了簡化計算，規(guī)范中把普通螺栓的抗拉設(shè)計強度定得比較低，以考慮螺栓負擔加重這一不利影響。而且，設(shè)計中應(yīng)設(shè)加勁肋等構(gòu)造措施來提高角鋼的剛度，如圖（c）（d）所示。11、高強度螺栓連接受拉時，預(yù)拉力的變化（圖）高強度螺栓受拉的工作情況如圖所示。圖（a）所示為已施加預(yù)拉力的高強度螺栓，

17、在承受外拉力作用之前的受力狀態(tài)。此時，螺栓桿受預(yù)拉力P，摩擦面上作用著壓力C。根據(jù)平衡條件 ，得 C = P 。即摩擦面上的壓力C等于預(yù)拉力P。 圖（b）所示為高強度螺栓承受外拉力 N0t時的受力狀態(tài)。假設(shè)螺栓和被連接板件保持彈性性能。螺栓受外拉力 N0t 后，螺栓桿中的拉力由原來的P增加到 Pf 。此時，螺栓桿又被拉長，即螺栓桿伸長一個增量 ；由于螺栓桿被拉長，使原先被P壓縮的板件相應(yīng)地有一個壓縮恢復(fù)量 ，板件間的壓力就由原來的C 降為Cf 。也就是說，當螺栓受外拉力 N0t 作用后，螺栓桿中的拉力將增加，而接觸面間的壓力卻隨之降低。根據(jù)平衡條件 ，得 在板厚 范圍內(nèi)螺栓桿與板的變形相同：

18、即螺栓桿的伸長增量等于板件壓縮的恢復(fù)量。 設(shè)螺栓桿的截面面積為 Ab ，摩擦面面積為Au ，螺栓和被連接板件的彈性模量都為E ,則 將 C = P、Cf = PfN0t 代入上式中，整理后得 通常 Au 比 Ab 大很多倍，如取Au / Ab=10 ，代入上式，得 將上式中的拉力項 N0t 除以荷載分項系數(shù)的平均值1.3，得到設(shè)計外拉力 Nt ，即： Nt=1.0N0t 。 當設(shè)計外拉力 Nt=P 時，Pt =1.07P 。這就是說，當加于螺栓連接的外拉力不超過 P 時，高強度螺栓桿內(nèi)的拉力增加得不多，可以認為螺栓桿內(nèi)的原預(yù)拉力基本不變。鋼結(jié)構(gòu)的材料1.   強度設(shè)計值f  

19、; 鋼材的強度承載力極限為屈服點f y ，稱為鋼材抗拉（壓、彎）強度標準值，除以材料分項系數(shù) 之后，即得強度設(shè)計值 。 2.   屈服點 f y 作為結(jié)構(gòu)鋼材靜力強度承載力極限的依據(jù) （1）   它是鋼材開始塑性工作的特征點。鋼材屈服后，塑性變形很大，極易被人們察覺，可及時處理，避免發(fā)生破壞。 （2）   從屈服到鋼材破壞，整個塑性工作區(qū)域比彈性工作區(qū)域約大200倍，且抗拉強度和屈服點之比（強屈比） ，是鋼結(jié)構(gòu)極大的后備強度，使鋼結(jié)構(gòu)不會發(fā)生真正的塑性破壞，比較安全可靠。在高層鋼結(jié)構(gòu)中，用于八度地震區(qū)時，為了保證結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，要求鋼材的強屈比不得低于1.

20、5。 3.   伸長率 和面縮率 伸長率 是鋼材沿長度的均勻變形和頸縮區(qū)的集中變形的總和，所以它不能代表鋼材的最大塑性變形能力。斷面收縮率是衡量鋼材塑性的一個比較真實和穩(wěn)定的指標，但是在測量時容易產(chǎn)生較大的誤差。因而鋼材標準中往往只   采用伸長率為塑性保證要求。 4.   沖擊試驗試件的缺口形式鋼材沖擊韌性的數(shù)值，隨試件刻槽（缺口）的形式和試驗機的種類不同而相差很大。以前我國規(guī)定采用梅氏U型缺口的試件，現(xiàn)用夏氏V型缺口。而其它國家分別采用圖示三種類型的缺口。 （圖） 5.   平面應(yīng)力狀態(tài)和立體應(yīng)力狀態(tài)（圖）由上式可見，當三個主應(yīng)力同號，它們的絕對值又

21、接近時，即使 、 、 的絕對值很大，大大超過屈服點，但由于其差值不大，折算應(yīng)力并不大，材料就不易進入塑性狀態(tài)，有可能直至材料破壞時還未進入塑性狀態(tài)。相反，當主應(yīng)力中有異號應(yīng)力，或同號的兩個應(yīng)力差較大時，當最大的應(yīng)力尚未達到   f y 時，折算應(yīng)力就已達到   f y 而進入塑性狀態(tài)了。 因此，鋼材在多軸應(yīng)力狀態(tài)下，當處于同號應(yīng)力場時，鋼材易產(chǎn)生脆性破壞；而當處于異號應(yīng)力場時鋼材將發(fā)生塑性破壞。 一般鋼結(jié)構(gòu)中，厚度不大，可忽略沿厚度方向的應(yīng)力 ，則為平面應(yīng)力狀態(tài)。 （圖） 如果鋼材受純剪時， ，由極限屈服狀態(tài)為，則有，即得：鋼材的剪切屈服點鋼材的抗剪強度設(shè)計值  

22、 鋼結(jié)構(gòu)的計算原理1超屈服荷載作用 結(jié)構(gòu)在較少次數(shù)（少于104次）的高強度（部分材料進入屈服狀態(tài)）反復(fù)荷載作用下因損傷累積而造成的斷裂稱為超屈服荷載累積損傷斷裂或低周疲勞斷裂。 2應(yīng)力幅和循環(huán)次數(shù)的關(guān)系 （圖）     3疲勞計算的構(gòu)件和連接分類 項次    簡圖    說明    類別 1 無連接處的主體金屬 1）軋制工字鋼 2）鋼板   a）兩側(cè)為軋制邊或刨邊   b）兩側(cè)為自動、半自動切割邊（切割質(zhì)量標準應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范一級標準）     1 1 2 2

23、       橫向?qū)雍缚p附近的主體金屬 1）焊縫經(jīng)加工、磨平及無損檢驗（符合鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范一級標準） 2）焊縫經(jīng)檢驗，外觀尺寸符合一級標準    23 3        不同厚度（或?qū)挾龋M向?qū)雍缚p附近的主體金屬， 焊縫加工成平滑過渡并經(jīng)無損檢驗符合一級標準     2 4        縱向?qū)雍缚p附近的主體金屬， 焊縫經(jīng)無損檢驗及外觀尺寸檢查均符合二級標準     2 5    

24、    翼緣連接焊縫附近的主體金屬（焊縫質(zhì)量經(jīng)無損檢驗符合二級標準） 1）單層翼緣板 a）自動焊 b）手工焊 2）雙層翼緣板       2 3 3 6        橫向加勁肋端部附近的主體金屬 1）肋端不斷?。ú捎没睾福?2）肋端斷弧     4 5 7        梯形節(jié)點板對焊于梁的翼緣、腹板以及桁架構(gòu)件處的主體金屬，過渡處在焊后鏟平、磨光，圓滑過渡，不得有焊接起弧、滅弧缺陷       5 8        矩形節(jié)點板用角焊縫連于構(gòu)件翼緣或腹板處的主體金屬， l >150mm     7 9        翼緣板中斷處的主體金屬（板端有正面焊縫）    7 10   &#