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第三章 钢结构的连接
3.4 角焊缝的构造与计算
3.4.1 角焊缝的形式和应力分布
（1）角焊缝的形式：直角角焊缝、斜角角焊缝
（a）直角角焊缝
（b）斜角角焊缝
对于α>135度或α<60度斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
（2）直角角焊缝的受力分析
（a）侧面角焊缝（侧焊缝）
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低，塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越大剪应力分布越不均匀。
（b）正面角焊缝
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差，但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%–55%以上。
正面角焊缝的破坏形式分为：焊缝撕裂，焊缝与主板脱裂、焊缝与副板脱裂。
3.4.2 角焊缝的构造
（1）最小焊脚尺寸hf,min
为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求：
式中: t2—-较厚焊件厚度
另：对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm；
对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm；
当t2≤4mm时，hf,min=t2；
（2）最大焊脚尺寸hf,max
为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，hf,max应满足以下要求：
式中: t1—较薄焊件厚度；
对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
当 t≤6mm时，hf,max≤t；
当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；
（3）侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：
（4）侧面角焊缝的最大计算长度
侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
注：
（ a）当实际长度大于以上值时，计算时不予考虑；
（b）当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
（5） 搭接连接的构造要求
当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：
（ a）为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，规范规定： lw≥b；
（b）为了避免焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，规范规定：
b≤16t1 （t1>12mm）
或 b≤190mm （t1≤12mm）
（c）当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且转角处必须连续施焊。
（d）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，且不得小于25mm。
3.4.3 角焊缝的计算
（1）角焊缝强度计算的一般表达式
试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在45o截面，故通常将45o截面作为计算截面，作用在该截面上的应力如下图所示：
在复杂应力状态下，其强度条件应满足：
直角角焊缝的强度计算公式：
将3—9、3—10式，代入3—11式得：
βf—正面角焊缝强度增大系数；静载时取1.22，动载时取1.0。
（2）轴心力作用时盖板连接的角焊缝计算
对于正面角焊缝，τf=0，由3—10式得：
对于侧面角焊缝，σf=0，由3—5式得：
对于三面围焊缝
正面角焊缝所承受的内力
侧面角焊缝所承受的内力
以上各式中：
he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。
（3）轴心力作用时角钢连接的角焊缝计算
（a）仅采用侧面角焊缝连接
由力及力矩平衡得：
故：
强度计算：
（b）采用三面围焊
由力及力矩平衡得：
余下的计算与仅采用侧面角焊缝连接计算相同。
（c）采用L形围焊
令3-26中N2=0得：
即可采用3-23、3-29计算L形焊缝
（4）N、M、V共同作用下的角焊缝计算
在N、M、V、共同作用时，焊缝上端点处最危险，该点焊缝应满足：
其中
（5）T、V共同作用下的角焊缝计算
将F向焊缝群形心简化得:
V=F
T=F(e1+e2)
假定：
（a）被连接件绝对刚性，焊缝为弹性，即：T作用下被连接件有绕焊缝形心旋转的趋势；
（b）T作用下焊缝群上任意点的应力方向垂直于该点与焊缝形心的连线，且大小与r成正比；
（c）在V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。
故：该连接的设计控制点为A点和A’点。
T作用下A点应力：
将其沿x轴和y轴分解：
剪力V作用下，A点应力：
将3-35、3-36、3-37代入3-13得，A点应满足：
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第一章 钢结构概述
第二章 钢结构的材料
第三章 钢结构的连接
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