焊接结构工程强度简介

目前轻钢结构及钢网架在我国被广泛用于各类建筑物中，由于它的广泛应用，在一定程度上促进了我国现代工业的发展。在轻钢及网架的生产过程中，焊接结构被广泛采用。大量实践及研究发现，焊接结构有其自身的规律性，如不能正确掌握，焊接结构应用将受到限制，甚至会造成人们生命财产的巨大损失。因此，技术人员进行设计及验证时，为满足工况需要，应从下边三个方面考虑：

一、在考虑整体应力计算的同时要考虑局部形状的设计计算；

二、考虑焊接结构工作特点，即结构合理又顺应其工作特点；

三、焊接结构的设计与工艺制造实施相一致，即设计中要考虑焊接工艺的实施，反过来工艺实施要考虑设计意图。依据焊接学科研究成果结合徐州市轻钢结构和网架生产企业的实践经验，本文就不同荷载条件下焊接结构、接头的工作性能、影响因素、结合试验结果为焊接结构的选材、设计和制造提供参考见证；在焊接结构常见的断裂部分，将从裂纹产生、扩展和止裂特性出发，重点介绍焊接结构防断设计选材原则；焊接结构失效分析，是从焊接结构强度设计失败的一个侧面，对破坏的构件进行分析，找出构件失效原因，为改善焊接结构设计提供参考资料。

（一）常见的焊接接头和焊缝类型

1.焊接接头

在焊接结构中，通常可采用不同形式焊接接头，有些接头形式是焊接工艺所特有的，有些是用铆接或螺栓接头套用来的。一般说来前者可更好地符合焊接结构工作性能的要求。常见的焊接接头有对接接头、T接头、角接头和搭接接头四种基本类型。

对接接头：不同板厚的对接接头形式不同，一般薄板可采用卷边接头，或采用不开坡口单面焊缝形式，板厚增加可采用带垫板不开坡口的单面焊缝接头，但推荐采用不带垫板的双面焊缝对接接头。为了保证焊透，对接接头可在单面开坡口或双面开坡口后焊接，坡口形状有v形、u形、x型和K型等。

对于埋弧自动焊工艺可采用与手弧焊相同的对接接头形式，但坡口上的尺寸参数有一定的变化，如下图。

T形接头：同样有开坡口和不开坡口等形式，在该类接头中采用不开坡口角焊缝施焊类型最为广泛，一般可采用等角或不同焊脚尺寸的角焊缝。 角接头：其特性介于对接接头和T形接头之间，接头中焊缝可接近于对接焊缝和角焊缝。 搭接接头：这种焊缝由铆接或螺栓接头转化而来。搭接接头中一般要用角焊缝施焊，它可以是侧面焊缝、瑞面焊缝或是联合焊缝、塞焊也是搭接接头焊接方法之一。

2.焊缝

焊缝是由不同形式的焊接成形，主要分为对接焊缝（平面对接及曲面对接）角焊缝两种。

焊缝按其外表面形状可以分为上凸及平面形状，而角焊缝除上述两种外，还可采用下凹焊缝。经大量的焊缝成形试验发现，上凸焊缝表面上看似乎是加强了焊缝，加大了焊缝的截面积，实际上，上凸焊缝对接头的工作是不利的，不能增大焊接截面的抗拉强度，这是因为在荷载作用下，上凸焊缝使传力线发生歪扭。在焊缝向基体金属过渡处产生应力集

中而使焊缝与基体金属结合处断裂。为了提高对接焊缝的工作性能，可采用焊缝外形，这有利于力线的均匀传递，减少应力集中。对于角焊缝，可采用下凹焊缝，该焊缝外型使焊缝向基体金属形成平滑过渡，可有效地减少应力集申，因而可较大的提高焊接接头工作性能。

轻钢结构大都是角焊缝，故在实际生产中宜采用下凹焊缝而网架构件多宜采用上焊缝，可有效地提高焊接强度减少破坏。