41-45钢结构的焊缝连接课件

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1、第第4章章 钢结构的焊缝连接钢结构的焊缝连接4.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法一、一、焊缝连接焊缝连接 对接焊缝连接对接焊缝连接优点：不削弱截面优点：不削弱截面,方便施工方便施工,连接刚度大；连接刚度大；缺点：材质易脆缺点：材质易脆,存在残余应力存在残余应力,对裂纹敏感对裂纹敏感.角焊缝连接角焊缝连接焊缝连接焊缝连接,螺栓连接螺栓连接,铆钉连接铆钉连接,销钉连接销钉连接.二、螺栓连接二、螺栓连接 分为：分为：普通螺栓连接普通螺栓连接 高强度螺栓连接高强度螺栓连接N 优点：连接刚度大优点：连接刚度大,传力可靠；传力可靠；三、铆钉连接三、铆钉连接缺点：对施工技术要求很高缺点：对施工技术要求很

2、高,劳劳动强度大动强度大,施工条件差施工条件差,施工速施工速度慢度慢.4.2 焊接方法焊接方法在钢结构的焊缝连接方法中,目前应用最多的是手工电弧焊、自动埋弧焊和气体保护焊.一一.手工电弧焊手工电弧焊电焊机：交流、直流电焊机：交流、直流.直流电焊机直流电焊机,正极释放正极释放的热量高于负极的热量高于负极.正极正极接于焊件接于焊件,负极接于焊负极接于焊条称为正接条称为正接,反之为反反之为反接接.原理：利用电弧产生热量原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形熔化焊条和母材形 成焊缝成焊缝.焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊把焊把保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧2.2.焊条的选择焊条的选择 焊条应与焊

3、件钢材相适应焊条应与焊件钢材相适应.1.1.焊条外药皮的作用焊条外药皮的作用A.A.施焊时施焊时,在电弧外围产生大量气体和在焊缝外面形在电弧外围产生大量气体和在焊缝外面形成焊渣成焊渣,使高温的焊缝金属与空气隔离使高温的焊缝金属与空气隔离,防止氧、氮等防止氧、氮等有害气体进入焊缝有害气体进入焊缝,使焊缝变脆；使焊缝变脆；B.B.可补充焊件母材中因高温和冶金反应而损失的有益可补充焊件母材中因高温和冶金反应而损失的有益成分成分.Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E

4、5000-5048)(E5000-5048)Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)3.3.焊条的表示方法：焊条的表示方法：E焊条第第1 1、2 2位数字表示焊条钢丝的最小抗拉强度位数字表示焊条钢丝的最小抗拉强度kgf/mm2kgf/mm2第第3 3、4 4位数字表示药皮的类型、适用焊接位置、电流位数字表示药皮的类型、适用焊接位置、电流.不同钢种的钢材焊接不同钢种的钢材焊接,宜采用与低强度钢材相适应的焊条宜采用与低强度钢材相适应的焊条.缺点：质量波动大缺点：质量波动大,要求焊工等级高要求焊工等级高,劳动强度大劳动强度大,效率低效率

5、低.优点：方便优点：方便,特别在高空和野外作业特别在高空和野外作业,小型焊接小型焊接.4.4.优缺点优缺点二二.自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊、焊丝转盘焊丝转盘送丝机送丝机焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊裸焊丝裸焊丝自动焊机自动焊机焊丝的补给是自动的焊丝的补给是自动的.自动焊焊机的移动是自动自动焊焊机的移动是自动的的,半自动焊焊机的移动依半自动焊焊机的移动依靠人工靠人工.1.1.焊丝的选择应与焊件等强度焊丝的选择应与焊件等强度.2.2.优缺点优缺点 优点：自动化程度高优点：自动化程度高,焊接速度快焊接速度快,劳动强度低劳动强度低,焊接焊接质量好质量好.缺点：设

6、备投资大缺点：设备投资大,施工位置受限等施工位置受限等.三三.气体保护焊气体保护焊优缺点优缺点 优点：焊接速度快优点：焊接速度快,焊接质量好焊接质量好.缺点：施工条件受限制等缺点：施工条件受限制等.4.3 焊接结构的特性和焊缝连接焊接结构的特性和焊缝连接一一.焊接结构的优点与螺栓连接相比焊接结构的优点与螺栓连接相比1.焊缝连接不需钻孔焊缝连接不需钻孔,截面无削弱；不需额外的截面无削弱；不需额外的连接件连接件,构造简单；焊缝连接省工料构造简单；焊缝连接省工料,经济效经济效益好益好.2.焊接结构密闭性好、刚度和整体性都较大焊接结构密闭性好、刚度和整体性都较大.3.有些节点钢管之间的有些节点钢管之间

7、的Y形和形和T形连接只有形连接只有焊缝连接才能实现焊缝连接才能实现.二二.焊接结构的缺点焊接结构的缺点1.焊缝附近的热影响区钢材变脆焊缝附近的热影响区钢材变脆,硬度增大硬度增大,塑塑性与韧性降低性与韧性降低.2.焊缝易存在各种缺陷焊缝易存在各种缺陷.3.焊接结构存在的局部裂纹易扩展到整体焊接结构存在的局部裂纹易扩展到整体.4.焊接后焊接后,构件内将存在焊接残余应力构件内将存在焊接残余应力,可使构件受荷时可使构件受荷时部分截面提前进入塑性部分截面提前进入塑性,降低受压时构件的稳定临界降低受压时构件的稳定临界应力应力.5.焊接后焊接后,由于不均匀胀缩而使构件产生焊接残余变形由于不均匀胀缩而使构件产

8、生焊接残余变形.三三.应对焊接结构缺点的措施应对焊接结构缺点的措施1.正确选用钢材牌号正确选用钢材牌号.焊接结构的钢材必须具有良好的焊接结构的钢材必须具有良好的可焊性可焊性.2.正确设计焊接节点正确设计焊接节点.3.选择正确的焊接参数选择正确的焊接参数,严格执行焊接工艺严格执行焊接工艺.4.定期考核焊工定期考核焊工.5.加强焊缝的检验和验收工作加强焊缝的检验和验收工作.四四.焊接接头的形式和焊缝形式焊接接头的形式和焊缝形式1.焊接接头的形式焊接接头的形式角角形形连连接接T形连接形连接对接对接搭接搭接对接焊缝和角焊缝是构成焊缝的两种主要焊缝对接焊缝和角焊缝是构成焊缝的两种主要焊缝.角形连接角形连

9、接十字形连接十字形连接1对接焊缝对接焊缝正对接焊缝正对接焊缝2角焊缝角焊缝T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝2.2.焊缝形式焊缝形式五五.焊接位置焊接位置焊条运行与焊缝的相对位置称为焊接位置焊条运行与焊缝的相对位置称为焊接位置.焊接位置和焊缝位置不同焊接位置和焊缝位置不同.4.4 焊缝代号焊缝符号焊缝代号焊缝符号本课程焊缝代号采用焊缝符号表示法本课程焊缝代号采用焊缝符号表示法GB324中的规定中的规定.焊缝符号的组成：焊缝符号由指引线和表示焊缝符号的组成：焊缝符号由指引线和表示焊缝截面形状的基本符号组成焊缝截面形状的基本符号组成,必要时还可加必要时还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符

10、号上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号.焊件上的V形对接焊缝指引线、焊缝的基本符号指引线、焊缝的基本符号.箭头线箭头线基准线基准线焊缝符号焊缝符号箭头线箭头线基准线基准线焊缝符号焊缝符号1.指引线指引线指引线一般由带箭头的指引线箭头指引线一般由带箭头的指引线箭头线和两条相互平行的基准线组成线和两条相互平行的基准线组成.均为均为细线细线.基准线一般与图纸底边平行基准线一般与图纸底边平行,特殊条件特殊条件下也可以与图纸底边垂直下也可以与图纸底边垂直.虚线基准线可以在实线基准线的上侧虚线基准线可以在实线基准线的上侧或下侧或下侧.允许箭头线弯折一次允许箭头线弯折一次.焊件上的V形对接焊缝箭头线箭头线基准

11、线基准线焊缝符号焊缝符号箭头线箭头线基准线基准线焊缝符号焊缝符号2.基本符号基本符号表示焊缝的形状表示焊缝的形状.基本符号与基准线的相对位置是基本符号与基准线的相对位置是:如果焊缝在接头的箭头侧如果焊缝在接头的箭头侧,基本符号应标在基本符号应标在基准线的实线侧基准线的实线侧;当不用虚线基准线时当不用虚线基准线时,应标在应标在实线的上方实线的上方.如果焊缝在接头的非箭头侧如果焊缝在接头的非箭头侧,基本符号应标基本符号应标在基准线的虚线侧在基准线的虚线侧;当不用虚线基准线时当不用虚线基准线时,应标应标在实线基准线的下方在实线基准线的下方.标双面对称焊缝时标双面对称焊缝时,基准线可只画实线一条基准线

12、可只画实线一条.当为一单面的对接焊缝如当为一单面的对接焊缝如V形焊缝、形焊缝、U形形焊缝焊缝,则箭头线应指向有坡口一侧则箭头线应指向有坡口一侧.3.辅助符号辅助符号表示焊缝表面形状的符号表示焊缝表面形状的符号.4.补充符号补充符号为了说明焊缝的某些特征为了说明焊缝的某些特征.5.焊缝尺寸焊缝尺寸有关焊缝横截面的尺寸如角焊缝的焊有关焊缝横截面的尺寸如角焊缝的焊脚尺一寸脚尺一寸hf等一律标在焊缝基本符号的等一律标在焊缝基本符号的左侧左侧.有关焊缝长度方向的尺寸如焊缝长度有关焊缝长度方向的尺寸如焊缝长度等一律标在焊缝基本符号的右侧等一律标在焊缝基本符号的右侧.对接焊缝的坡口角度、根部间隙等尺对接焊缝

13、的坡口角度、根部间隙等尺寸标在焊缝基本符号的上侧或下侧寸标在焊缝基本符号的上侧或下侧.上述标注方法只适用于表达两个焊件相互焊上述标注方法只适用于表达两个焊件相互焊接的焊缝接的焊缝.如为三个或三个以上的焊件两两相如为三个或三个以上的焊件两两相连连,其焊缝符号及尺寸应分别标注其焊缝符号及尺寸应分别标注.如十字形如十字形接头是三个焊件相连接头是三个焊件相连,其连接焊缝就应按下图其连接焊缝就应按下图所示标注所示标注.4.5 对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝一一.对接焊缝的构造对接焊缝的构造1.1.对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式对接焊缝用于对

14、接接头和T形接头时,传力最直接,焊缝受力明确,不产生应力集中,构造简单.随着板厚的增加,为了能焊透焊缝和节省焊缝金属,对焊件边缘需做坡口.对接焊缝又叫坡口焊缝.t10mmt10mm时时,不做坡口不做坡口,采用采用型焊缝；型焊缝；t20mmt20mm时时,采用采用 VV形坡口；形坡口；tt20mm20mm时时,采用采用U U形、形、X X形或形或K K形坡口形坡口.（a）t t（b）t tb（C）p pt t（d）t t（e）t tt t（f）t t（g）t t：焊件的厚度：焊件的厚度2.坡口尺寸坡口尺寸 对接焊缝坡口各部分的尺寸按照行业标准对接焊缝坡口各部分的尺寸按照行业标准建筑钢结构焊接技术

15、规程建筑钢结构焊接技术规程JGJ2002的的规定采用规定采用.bHpt：坡口角度；b：根部间隙；p：钝边；H：坡口深度图：图：V V形焊缝坡口形焊缝坡口3.3.单面施焊时单面施焊时,背面需进行一次补焊背面需进行一次补焊.如无条件进行封底焊如无条件进行封底焊,则应在正面施焊时则应在正面施焊时在焊缝的根部加设临时的垫板在焊缝的根部加设临时的垫板.4.4.对接焊缝的起、灭弧点容易出现缺陷对接焊缝的起、灭弧点容易出现缺陷,故一般故一般在焊缝两端设置引弧板在焊缝两端设置引弧板.焊完后焊完后,用气割将其用气割将其切去切去.5.5.当板件厚度或宽度相差大于当板件厚度或宽度相差大于4mm4mm时时,应做坡度不

16、大于应做坡度不大于1:2.51:2.5 或或1:41:4 的斜角的斜角,以平缓过度以平缓过度,减小减小应力集中应力集中.当厚度不同时当厚度不同时,焊缝的坡口形式根据较薄焊缝的坡口形式根据较薄焊件的厚度选择焊件的厚度选择.1:2.51:2.5宽度不同宽度不同厚度不同厚度不同6.6.采用对接焊缝拼接钢板时采用对接焊缝拼接钢板时,纵横两方向的对接焊缝纵横两方向的对接焊缝,可采用十可采用十字形交叉或字形交叉或T T形交叉形交叉.当采用当采用T T形交叉时形交叉时,交叉点间距不得小于交叉点间距不得小于200mm.200mm.十字形交叉十字形交叉200 200T形交叉形交叉二二.对接焊缝的强度对接焊缝的强

17、度焊缝质量等级焊缝质量等级钢结构工程施工质量验收规范对焊缝质量等级作了钢结构工程施工质量验收规范对焊缝质量等级作了如下规定如下规定.对设计要求全焊透的焊缝应作外观缺陷检查；对设计要求全焊透的焊缝应作外观缺陷检查；一级焊缝要求对每条焊缝长度的一级焊缝要求对每条焊缝长度的100%进行超声波探伤；进行超声波探伤；二级焊缝则要求对每条焊缝长度的二级焊缝则要求对每条焊缝长度的20%且不小于且不小于200mm进行超声波探伤；进行超声波探伤；三级焊缝则要求仅作外观检查三级焊缝则要求仅作外观检查,不进行超声波检查不进行超声波检查.外观检查外观检查,对一级、二级焊缝不允许存在如表面气孔、对一级、二级焊缝不允许存

18、在如表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等各种缺陷夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等各种缺陷,一级焊缝不一级焊缝不应有咬边应有咬边,未焊满和根部收缩等缺陷未焊满和根部收缩等缺陷.对二级和三级焊对二级和三级焊缝不允许存在裂纹及焊瘤缝不允许存在裂纹及焊瘤,其余的缺陷如咬边和未焊其余的缺陷如咬边和未焊透等则规定了其存在的不同程度透等则规定了其存在的不同程度.由以上这些规定可以看出由以上这些规定可以看出:符合一、二级质量等级的焊符合一、二级质量等级的焊缝缝,其缺陷或是不存在或是不严重其缺陷或是不存在或是不严重,因而因而ftw可与焊件可与焊件母材的母材的f相同相同;符合三级质量等级的焊缝符合三级质量等级的焊缝,其

19、其ftw应较母应较母材低材低,取取ftw=0.85f.三三.对接焊缝的连接计算对接焊缝的连接计算 对接焊缝分为焊透和部分焊透两种对接焊缝分为焊透和部分焊透两种.这里主这里主要介绍焊透焊缝的设计计算要介绍焊透焊缝的设计计算.动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝垂直受力方向的连接焊缝.对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同度可视为与母材相同,当构件满足强度要求时当构件满足强度要求时不予计算不予计算.三级焊缝需进行计算；三级焊缝需进行计算；对接焊缝可视作焊件的一部分对接焊缝可视作焊件

20、的一部分,故其计算方法故其计算方法与构件强度计算方法相同与构件强度计算方法相同.质量等级为三级的对接焊缝：当为高空安装质量等级为三级的对接焊缝：当为高空安装焊缝时焊缝时,规范中规定的强度设计值乘以折减系规范中规定的强度设计值乘以折减系数数0.9；当为无垫板的单面施焊对接焊缝时；当为无垫板的单面施焊对接焊缝时,规范中规定的强度设计值乘以折减系数规范中规定的强度设计值乘以折减系数0.85.1.1.轴心受力的对接焊缝计算轴心受力的对接焊缝计算轴心力指作用力通过焊件截面形心轴心力指作用力通过焊件截面形心,并垂直并垂直于焊缝长度方向于焊缝长度方向,其计算公式为：其计算公式为：lN NN Nt对接接头N

21、NN NltT T形接头形接头2.斜向受力的对接焊缝的计算斜向受力的对接焊缝的计算 当钢板在轴心力作用下当钢板在轴心力作用下,对接焊缝质量等级为三级、对接焊缝质量等级为三级、强度不满足强度不满足4-1式时式时,改用斜焊缝改用斜焊缝.lw厚度为厚度为tNNb3.受剪力作用的对接焊缝的计算受剪力作用的对接焊缝的计算 受剪是指作用力通过焊缝形心受剪是指作用力通过焊缝形心,且平行于焊缝长且平行于焊缝长度方向度方向,其计算公式为：其计算公式为：对于梁柱节点处的牛腿对于梁柱节点处的牛腿,假定假定剪力由腹板承受剪力由腹板承受,且剪力均匀且剪力均匀分布分布,其计算公式为：其计算公式为：VVAw4.4.弯矩和剪

22、力共同作用的对接焊缝计算弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算弯矩和剪力作用下焊缝正应力和剪应力的分布弯矩和剪力作用下焊缝正应力和剪应力的分布如下图所示如下图所示.弯矩作用下焊缝截面弯矩作用下焊缝截面A A点正应力最点正应力最大大,其计算公式为：其计算公式为：MVAC图图a aMV图图b bABC剪力作用下焊缝截面上剪力作用下焊缝截面上C C点剪应力最大点剪应力最大,可按式可按式4-34-3计算计算.对于工字型、箱型等构件对于工字型、箱型等构件,在腹板与翼缘交接处在腹板与翼缘交接处,焊焊缝截面的缝截面的B点同时受有较大的正应力点同时受有较大的正应力1和较大的剪和较大的剪应力应力1作用作用,还应计算折算应力还应计算折算应力.其公式为其公式为:系数系数1.11.1考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。5.5.轴力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝计算轴力、弯矩和剪力共同作用下的对接焊缝计算th0h+-轴力和弯矩作用下对焊缝产生正应力,剪力作用下产生剪应力,其计算公式为：对于工字型、箱型截面对于工字型、箱型截面,还要计算腹板与翼缘交界处的折算还要计算腹板与翼缘交界处的折算应力应力,其公式为：其公式为：学习工具学习工具又土又木又土又木APP