Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2017/12/29,#,1,焊接接头的设计,1焊接接头的设计,(1),焊接接头的,设计特点,优良的接头设计,是防止结构破坏的条件之一。实际受力十分复杂的接头，进行设计应考虑以下问题：,1),焊接结构应该优先采用,接头,(,焊缝,),形式简单,、,应力集中小,、,不破坏结构连续性的,，即,不使或很少,使,力线密集或出现转折,的接头和焊缝形式。,对接接头,是,最符合,上述条件的，因此应优先考虑采用；其次，应考虑采用,T,形,(,十字,),接头,；,搭接接头,则应避免采用，但如上述在一些,静载的,、,不是很重要的结构,中为了施工方便仍有采用。,2),尽量将,焊接接头,布置,在,工作载荷较小处,，以及构件,几何尺寸和形状不变的地方,。,3),角焊缝,的,焊脚尺寸不宜过大,，,搭接角焊缝,不宜过长,。,应力分布沿,角焊缝,截面是不均匀的，,截面越大,，,应力分布不均匀的程度越大,，故,大截面的角焊缝,承载能力低,。而,焊接材料,与,工时消耗,却随焊脚尺寸成,平方,地增加。,在,搭接接头,中，,正面角焊缝,的,刚度大于,侧面角焊缝,，实际,强度也大,，所以具有,正、侧面角焊缝,的,联合搭接角焊缝,中的,应力分布不均,，,侧面角焊缝,沿,焊缝长度方向,的,应力分布也不均,，故,对重要的结构、变形能力差,的接头要,注意,。,(1)焊接接头的设计特点,2,3,(1),焊接接头的,设计特点,-,续,4),钢板在,厚度方向上,(Z,向,),性能差,，因此组成,T,形,(,十字,),接头，如要在厚度方向上,传递外力,，应选用,Z,向钢,。,5),焊接接头,刚度大,，焊缝,未达屈服前变形量很小,，故对于作为,铰接点的接头,(,如桁架的节点,),可能产生,高的附加应力,，此时应采取诸如,减小焊接截面,、,改变焊缝位置,等措施来增加接头的,柔性,。,6),充分,考虑制造厂的条件,，提高设计接头的,工艺性,。如：使焊接结构的,接头种类少,，采用的,焊接方法种类少,，,接头尺寸单一,；施工时的,可达性好,（包括焊接时的可达性、焊接完成后的可检验性）；,施焊性好,等等。,7),计算接头,时,不考虑应力分布不均,及,焊接残余应力,，下面还要介绍到这种计算是作了一些,假定和简化,。,对于,工作条件苛刻,，如在,低温或动载下,或,接头刚度大,的场合，则要适当,考虑这些因素,。而对于在,腐蚀环境下,工作的焊接结构的接头，接头的,细节设计,也需要,特殊考虑,（见第,4,章）。,3(1)焊接接头的设计特点-续 4,4,(2),焊接接头,静载强度,的,计算,对接接头,强度计算：,图,5-9,为典型对接接头及其受力情况，可按,表,5-8,的公式,进行计算（,P180,）。,计算,不考虑,接头中的,应力集中,(,应力分布不均,),和,焊接残余应力,，并认为,工作应力,沿焊缝是,均匀分布,的。,图,5-9a,不同厚度两板对接，厚度差,(-,1,),超过规定值时,(,允许厚度差,1,4mm),，需在厚板上削出斜面，斜面长,L3(-,1,),，也可两面削出斜面。,1),以,许用应力法,为基础的计算,4(2)焊接接头静载强度的计算 对接接头强度计,5,搭接接头,强度的计算：,图,5-10,为,搭接接头,及,受力情况,。,搭接接头,都是,角焊缝,组成的，其,强度计算,主要是计算,角焊缝的强度,。（,对接接头强度,计算主要是验算,对接焊缝的强度,）,图,5-10,角,(,塞,),焊缝构成的搭接接头及其受力,a),、,b),、,c),分别为正面、侧面、联合搭接，均承受拉,(,压,),力,d),、,e),、,f),分别为正面、侧面、联台搭接，均承受面内弯矩,g),、,h),分别为塞焊和电铆焊搭接接头，均承受拉,(,压,),力,5 搭接接头强度的计算：图5-10为搭接接头及受力,6,搭接角焊缝,计算中的,4,个,假定,：,(1),对于角焊缝的形状（图,5-3,），都将,内接等腰直角三角形的高,K,0,作为,计算厚度,。,不计及焊缝的凸凹度，,也,不考虑熔深的差别,，,K,0,0.7K,，,K,为焊脚尺寸。当熔深较大，如,埋弧焊,时，可考虑,K,0,0.8K,，甚至等于,K,。,(2),角焊缝一律按,计算截面,，即,计算厚度截面处,受,切应力,破坏来计算，即使接头承受,弯矩,，抵抗弯矩,产生的应力亦假定为,切应力,，见,表,5-8,中，式,(5-12),、式,(5-15),、式,(5-17),等等。,(3),不考虑,正、侧面角焊缝,上,应力的差别,和焊缝,应力分布的不均,，这给计算带来方便。由于,侧面搭接焊缝,随焊缝长度的增加，应力不均匀程度增大，上述计算规定,限制计算焊缝的长度,。,(4),限制角焊缝,最小焊脚尺寸,，一般,不小于,4mm,；,当板厚,小于,4mm,，则焊脚尺寸可与,板厚相同,。,图,5-10,各种,搭接接头,强度的计算见,表,5-8,。,图,5-3,直角焊缝的截面形状,6 搭接角焊缝计算中的4个假定：图5-3 直角焊,7,T,形接头,强度的计算：,图,5-7,，,T,形（十字）接头可由,角焊缝,构成,(,图,a),，这种接头会产生,应力集中,；也可由,对接焊缝,，如开,K,形坡口,(,图,b),焊缝构成，后者,应力集中要小得多,。,表,5-8,所列包括两种焊缝的,强度计算,。可以看出，,角焊缝,的强度计算与,搭接角焊缝,的强度计算是一样的，而,后者,又和,对接焊缝,强度的计算相同。（,P182,）,图,5-7 T,形,(,十字,),接头的应力分布,由,I,形坡口角焊缝,构成的接头,开,K,形坡口角焊缝,构成的接头,7 T形接头强度的计算：图5-7 T形(十字)接,8,T,形接头,承受压力,时，由于立板可与盖板,抵紧,，,承受压力能力大为提高,(,图,5-11a),，可用表,5-8,中式,(5-20),进行强度计算。,集中力既,不平行、又不垂直,于焊缝（图,5-11d,），可以将,作用力分解,成,两部分,，分别进行强度计算，如表,5-8,中式,(5-26),。（和,式,5-22,对比）,8 T形接头承受压力时，由于立板可与盖,9,（,1,）,对接接头,静载强度计算公式,9（1）对接接头静载强度计算公式,10,（,2,）,搭接接头,静载强度计算公式,10（2）搭接接头静载强度计算公式,11,（,3,）,T,型接头,静载强度计算公式,11（3）T型接头静载强度计算公式,抗弯 截面模量,dy,l,F,W,：横截面的,弯曲截面系数；,I,：,惯性矩,。,公式推导,：,抗弯 截面模量dylFW：横截面的弯曲截面系数；I：,12,例题,1,如图所示,T,型接头焊件，受到工作载荷,F,为,5.6KN,，,h,为,80mm,，,l,为,200mm,，试校验焊缝是否安全,?,（,K=10mm,，,=150Mpa ,=0.6,）。,解：,1Pa=1N/m,2,，,1MPa=1N/mm,2,所以安全。,例题1 如图所示T型接头焊件，受到工作载荷F为5.6,13,例题,2,100,30,P,1,P,P,2,如图所示吊耳，若在,30,斜上方有,10KN,的载荷，试校验焊缝是否安全,?,（,K=10mm,，,=160Mpa,，,=0.6,）,例题210030P1PP2如图所示吊耳，若在30斜上方有,14,（,3,）,T,型接头,静载强度计算公式,-,续,（3）T型接头静载强度计算公式-续,15,根据,GB 50017,2003,钢结构设计规范,，对于,对接焊缝、直角角焊缝、,斜角角焊缝,(,图,5-13),和,对接与角接的组合焊缝,(,图,5-12),等形式。焊缝应根据,结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,选用,是否熔透,和,不同质量等级,。,如承受,疲劳构件,的,对接焊缝,均应,焊透且焊缝质量为,I,、,级,；虽不计疲劳，但要求,与母材等强，也要求焊透,，并应,不低于,级,的焊缝质量；,重级工作制,的,吊车梁,、起重量,50t,的,中级工作制,的吊车梁，腹板与盖板间的,角焊缝,，要求,开坡口焊透,等。,焊缝强度,计算公式,（,表,5-9,）。,2),极限状态设计法,焊缝连接的,计算,根据GB 500172003钢结构设计规范，,16,