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1、第第4章章钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.1 4.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法 4.2 4.2 钢结构中所使用的焊接方法简介钢结构中所使用的焊接方法简介4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接焊接结构的特性和焊接连接4.4 4.4 焊缝代号焊缝代号( (或焊缝符号或焊缝符号) )4.5 4.5 对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造4.6 4.6 直角角焊缝的受力性能直角角焊缝的受力性能4.7 4.7 直角角焊缝的强度计算直角角焊缝的强度计算4.8 4.8 角焊缝的尺寸限制和构造要求角焊缝的尺寸限制和构造要求第第4章章钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.9 4.9 直角角焊缝连接
2、的计算直角角焊缝连接的计算4.10 4.10 斜角角焊缝连接的计算斜角角焊缝连接的计算4.11 4.11 部分焊透的对接焊缝连接的计算部分焊透的对接焊缝连接的计算4.12 4.12 焊缝的质量等级焊缝的质量等级4.13 4.13 焊缝残余应力和残余变形焊缝残余应力和残余变形4.14 4.14 国外设计规范中的某些规定国外设计规范中的某些规定 钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。因此，连接在钢结构中处于重各构件再通过安装连接架构成整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。
3、要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。制造方便和节约钢材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等，如下图。结构用的紧固件连接等，如下图。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.1 4.1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法 1、手工电弧焊、手工电弧焊这是最常用的一种焊接方法这是最常用的一种焊接方法 。通电后产生电弧使焊条中的焊丝熔。通电后产生电弧使焊条中的焊丝熔
4、化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊条药皮形成的化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气与熔化的液体金属接触，避免形成熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.2 4.2 钢结构中所使用的焊接方法简介钢结构中所使用的焊接方法简介手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝。
5、但生产效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的特别适于焊接短焊缝。但生产效率低，劳动强度大，焊接质量与焊工的技术水平和精神状态有很大的关系。技术水平和精神状态有很大的关系。手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材（或称主体金属）相适应，例如：手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材（或称主体金属）相适应，例如：对对Q235钢采用钢采用E43型焊条（型焊条（E4300E4328）；对）；对Q345钢采用钢采用E50型焊条型焊条（E5000E5048）；对）；对390钢和钢和Q420钢采用钢采用E55型焊条（型焊条（E5500E5518）。焊条型号中字母）。焊条型号中字母E表示焊条（表示焊条（elecfrodes)，前两
6、位数字为熔敷，前两位数字为熔敷金属的最小抗拉强度，后两位数字表示适用连接位置、电流及药皮类型金属的最小抗拉强度，后两位数字表示适用连接位置、电流及药皮类型等。等。 不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度不同钢种的钢材相焊接时，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢相适应的焊条。钢相适应的焊条。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.2 4.2 钢结构中所使用的焊接方法简介钢结构中所使用的焊接方法简介1 1、手工电弧焊、手工电弧焊 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。焊丝不涂药皮，但施焊种电弧焊方法。焊丝不涂药皮，但施焊端靠由焊
7、剂漏头自动流下的颗粒状焊剂端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的生产率。由于采用了自动或具有很高的生产率。由于采用了自动或半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，半自动化操作，焊接时的工艺条件稳定，焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的焊缝的化学成分均匀，故焊成的焊缝的质量好，焊件变形小。质量好，焊件变形小。埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属的力学性能相适应，并应符合现行国属的力学性能相适应，并应符合现行国家标准的规定。家标准的规
8、定。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.2 4.2 钢结构中所使用的焊接方法简介钢结构中所使用的焊接方法简介2 2、自动（或半自动）埋弧焊、自动（或半自动）埋弧焊1 1、焊丝转盘；、焊丝转盘；2 2、送丝电机；、送丝电机；3 3、焊剂漏斗、焊剂漏斗 4 4、电源；、电源；5 5、融化的焊剂；、融化的焊剂；6 6、焊缝金属、焊缝金属 7 7、焊件；、焊件；8 8、焊剂；、焊剂；9 9、移动方向、移动方向气体保护焊的焊缝熔化区没有气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清楚地看到焊缝成熔渣，焊工能够清楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射的，型的过程；由于保护气体是喷射的，有助
9、于熔滴的过渡；又由于热量集有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接速度快，焊件熔深大，故中，焊接速度快，焊件熔深大，故所形成所形成 的焊缝强度比手工电弧焊高，的焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。但不适用于在风较大的地的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。方施焊。4、其他：如电阻焊等、其他：如电阻焊等第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.2 4.2 钢结构中所使用的焊接方法简介钢结构中所使用的焊接方法简介3 3、气体保护焊、气体保护焊 气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰
10、性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。它直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护一种电弧熔焊方法。它直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介一、焊缝连接的特性一、焊缝连接的特性焊接连接焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：构造简单，节点复杂也可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加是：构造简单，
11、节点复杂也可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。 其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。温冷脆问题较为突出。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的
12、焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介一、焊缝连接的特性一、焊缝连接的特性裂纹裂纹 焊瘤焊瘤 烧穿烧穿 弧坑弧坑 气孔气孔夹渣夹渣 咬边咬边 未熔合未熔合 未焊透未焊透 焊接残余应力焊接残余应力焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形，在钢材冷却后这些部位残存的应力。它是构件未受荷载时的塑性变形，在钢材冷却后这些部位残存的应力。它是构件未受荷载时的应力，是自相平衡的内应力体系。应力，是自相平衡的内应力体系。l 正确选材、正确设计节点、正确选材、正确设计节点、施焊工艺严格、考核焊工。施焊工艺严格、考核焊
13、工。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介一、焊缝连接的特性一、焊缝连接的特性 焊接残余变形焊接残余变形在焊接和冷却过程在焊接和冷却过程中焊件产生的变形。中焊件产生的变形。l 使用前矫直，工使用前矫直，工厂预拼装。厂预拼装。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介一、焊缝连接的特性一、焊缝连接的特性 焊接接头的形式焊接接头的形式第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和
14、焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别对接连接对接连接 用拼接盖板的对接连接用拼接盖板的对接连接 搭接连接搭接连接T形连接形连接 T形连接形连接 角形连接角形连接 角形连接角形连接（角焊缝）（角焊缝） （对接焊缝）（对接焊缝） （角焊缝）（角焊缝） （角焊缝）（角焊缝） 焊缝的类别焊缝的类别1. 对接焊缝对接焊缝 位于板件同一平面内且截面相同，因而传力均匀平缓，没有明显的位于板件同一平面内且截面相同，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中且用料经济，但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡应力集中且用料经济，但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严
15、格的要求。口尺寸有严格的要求。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别 I形单边VU形双边U形 V形X形 K形坡口深度钝边尺寸坡口角度根部间隙 焊缝的类别焊缝的类别2. 角焊缝角焊缝 角焊缝（角焊缝（fillet welds）是最常用的焊缝。角焊缝按其与作用力的关）是最常用的焊缝
16、。角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。按其截面形式可分为直角角焊缝作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。和斜角角焊缝。第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别 焊缝的类别焊缝的类别3. 其它其它 第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结构的特性和焊接连接简介焊接结构的特性和焊接连接简介二、焊接接头的形式和焊缝的类别二、焊接接头的形式和焊缝的类别 图4.14 （a）塞焊缝（b）槽焊缝 （c）点焊缝第第4 4章章 钢结构的焊接连接钢结构的焊接连接4.3 4.3 焊接结
