(二)焊接连接的构造和计算
1.连接形式和焊缝形式
连接形式有对接、搭接和T形连接三种基本形式(图11-102)。

 构成的口内,成为被连接板件截面的组成部分(图11-102a、d)。角焊缝指焊缝金属填充在由连接板件构成的直角或斜角区域内(图11-102b,c)。板件构成为直角时称为直角角焊为锐角或钝角时称为斜角角焊缝。直角角焊缝最常用。
由对接焊缝构成的对接,构件位于同一平面,截面无显著变化,传力直接,应力集中钢板和焊条用量省。但要求构件平直,板较厚时(≥10mm)还要对板的焊接边缘进行加工,故较费工。角焊缝连接,由于板件相叠,截面突变,应力集中较大,且较费,但施工简便,因而应用较普遍。T形连接板件相互垂直,一般采用角焊缝,直接承受 荷载时应采用对接焊缝。
2. 焊缝代号
钢结构图纸中用焊缝代号标注焊缝形式、尺寸和辅助要求。焊缝代号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。图形符号表示焊缝剖面的基本形式。当引出线的箭头指向焊缝所在的一面时,应将图形符号和焊缝尺寸等注在水平横线的上面;当箭头指向对应焊缝所在的另一面时,则应将图形符号和焊缝尺寸标注在水平横线下面。表11—38给出了几个常用的焊缝代号标注方法。
 3.对接焊缝连接的构造和计算
(1)对接焊缝的构造
 1) 对接焊缝的坡口形式,应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》的要求选用。
 2) 在对接焊缝的拼接处:当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时,应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角(如图11-103)。
 3) 对接焊缝的起点和终点,常因不能熔透而出现凹形焊口,为避免其受力而出现裂纹及应力集中,对于重要的连接,焊接时应采用引弧板,将焊缝两端引至引弧板上,然后再将多余的部分割除(图11-104)。

 (2)对接焊缝的计算
1)对接焊缝的强度 《钢结构工程施工质量验收规范》对焊缝的质量检验标准分成三级:—、二级要求焊缝不但要通过外观检查,同时要通过X光或g射线的—、二级检验标准;三级则只要求通过外观检查。能通过—二级检验标准的焊缝,其质量为一、二级,焊缝的抗拉强度设计值相同;未通过一、二级检验标准或只通过外观检查的对接焊缝,其质量均属于三级,焊缝的抗拉强度设计值为焊件强度设计值的0.85倍。当对按焊缝承受压力或剪力时,焊缝中的缺陷对强度无明显影响。因此,对接焊缝的抗压和抗剪强度设计值均与焊件的抗压和抗剪强度设计值相同。
2)对接焊缝的计算
对接焊缝截面上的应力分布与焊件截面上的应力分布相同,按力学中计 算杆件截面;应力的方法计算焊缝截面的应力,并保证不超过焊缝的强度设计值。
对接焊缝在轴向力(拉力或压力)作用下(图11—105a),假没焊缝截面上的 应力是均匀分布的,按下式计算:


 2)角焊缝的尺寸限制
a角焊缝的焊脚尺寸
最小焊脚尺寸。角焊缝最小焊脚尺寸hfmin取1.5而(t——较厚焊件的厚度,单位mm)。但对于自动焊,最小焊脚尺寸可减小lmm;对T形连接的单面角焊缝应增加lmm。当焊件厚度小于或等于4mm时,最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同。
最大焊脚尺寸。角焊缝的最大焊脚尺寸hfmax=1.2‘(t——较厚焊件的厚度,图11—108);但焊件(厚度为t)边缘的最大焊脚尺寸为(图11—108b):当t≤6mm时,hfmax=t;当t>6mm时,hfmax=t —(1-2mm)。
  计算长度限制。

3)其他构造要求
a.在直接承受动力荷载的结构中,角焊缝应采用平坡凸形(图11-106b)或凹面形(图11-106c);对正面角焊缝焊脚尺寸的比例宜为1:15(长边顺内力方向),对侧面角焊缝可为1:1。
b.当板件的端部仅采用两侧面角焊缝时,每条侧面角焊缝长度不宜小于侧面角焊缝之间的距离;同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t(t>12mm)或200mm(当t≤12mm),t为较薄焊件厚度。
c.在搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍,并不得小于25mm。
d.在次要构件或次要焊缝连接中,如计算所需的焊缝长度过小时,可采用断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距不应大于15t(对受压构件)或30t(对受拉构件),t为较薄焊件的厚度。
e.杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊(图11-109a),也可采用三面围焊 (图11-109b);对角钢杆件还可采用L形围焊(图11-109c)。所有围焊的转角处必须连续计算长度限制。



  2)构造要求:螺栓间距过大时,构件接触面不严密,当湿度较大时,潮气易侵入,使钢材锈蚀,故螺栓间距不能过大
 3)施工要求:布置螺栓时,还要考虑用扳手拧螺栓的可能性。
根据上述三个方面的要求, 《钢结构规范》规定了螺栓排列的最大、最小容许距离
 (见《规范》表8.3.4)。
 (3)螺栓及孔的图例

 抗剪普通螺栓连接有五种可能的破坏形式:
a.当螺栓直径较小,板件较厚时,螺栓可能被剪断(图11—114a);
b.当螺栓直径较大,板件相对较薄时,构件孔壁可能被挤压破坏(图11-114b);
c.当栓孔对构件的削弱过大时,构件可能在削弱处被拉断(图11—114c);
d.当螺栓杆过长时,螺栓杆可能发生过大的弯曲变形而使连接破坏(图11-114d);
e.当端距过小时,板端可能受冲剪而破坏(图11—114e)。
上述五种情况中,后两种情况可以采取构造措施防止,如被连接构件板重叠厚度不大 于5倍的螺栓直径,可以避免螺栓过度弯曲破坏;端距不小于2倍螺栓的孔径,可以避免 构件端部板被剪坏。前三种情况则须通过计算来保证。  2)抗剪普通螺栓连接的计算。
  a. 一个抗剪螺栓的承载力设计法