【已作废】钢结构设计规范 GB50017-2003
7.1 焊缝连接
7.1.1 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级：
1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：
1) 作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；
2) 作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。
2 不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。
3 重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。
4 不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：
1)对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；
2)对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
7.1.2 对接焊缝或对接与角接组合焊缝的强度计算。
1 在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：
式中 N——轴心拉力或轴心压力；
lw——焊缝长度；
t——在对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹板的厚度；
ftw、fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
2 在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力：
注：1 当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合tanθ≤1.5时，其强度可不计算。
2 当对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去2t。
7.1.3 直角角焊缝的强度计算。
1 在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：
正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）：
2 在各种力综合作用下，σf和τf共同作用处：
式中 σf——按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
τf——按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；
he——角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊脚尺寸(图7.1.3)；
lw——角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw——角焊缝的强度设计值；
βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf＝1.22；对直接承受动力荷载的结构，βf＝1.0。
（根部间隙b、b1或b2≤1.5mm）或
（b、b1或b2＞1.5mm但≤5mm)。
图7.1.4-1 T形接头的斜角角焊缝截面
1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：
1) 作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；
2) 作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。
2 不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。
3 重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。
4 不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：
1)对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；
2)对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
7.1.2 对接焊缝或对接与角接组合焊缝的强度计算。
1 在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：
lw——焊缝长度；
t——在对接接头中为连接件的较小厚度；在T形接头中为腹板的厚度；
ftw、fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
2 在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力：
2 当对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去2t。
7.1.3 直角角焊缝的强度计算。
1 在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：
正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：
τf——按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；
he——角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊脚尺寸(图7.1.3)；
lw——角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw——角焊缝的强度设计值；
βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf＝1.22；对直接承受动力荷载的结构，βf＝1.0。
图7.1.3 直角角焊缝截面
7.1.4 两焊脚边夹角a为60°≤a≤135°的T形接头，其斜角角焊缝(图7.1.4)的强度应按公式(7.1.3－1)至公式(7.1.3－3)计算，但取βf＝1.0，其计算厚度为：（根部间隙b、b1或b2≤1.5mm）或（b、b1或b2＞1.5mm但≤5mm)。
图7.1.4-1 T形接头的斜角角焊缝截面
图7.1.4-2 T形接头的根部间隙和焊缝截面
7.1.5 部分焊透的对接焊缝(图7.1.5a、b、d、e)和T形对接与角接组合焊缝(图7.1.5c)的强度，应按角焊缝的计算公式(7.1.3-1)至公式(7.1.3-3)计算，在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，取βf＝1.22，其他受力情况取βf＝1.0，其计算厚度应采用：
V形坡口（图7.1.5a）：当a≥60°时，he＝s；当a＜60°时，he＝0.75s。
单边V形和K形坡口(图7.1.5b、c)：当a＝45°±5°，he＝s－3。
U形、J形坡口（图7.1.5d、e）：he＝s。
图7.1.5 部分焊透的对接焊缝和其与角焊缝的组合焊缝截面
s为坡口深度，即根部至焊缝表面（不考虑余高）的最短距离(mm)；a为V形、单边V形或K形坡口角度。
当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时(图7.1.5b、c、e)，抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。
条文说明
7.1.1 本条是为适应实际需要而新增的条款。条文对焊缝质量等级的选用作了较具体的规定，这是多年实践经验的总结。众所周知，焊缝的质量等级是《钢结构工程施工及验收规范》GBJ 205-83首先规定的。该规范及其修订说明颁布施行以来，很多设计单位即参照该施工规范修订说明第3.4.11条中对焊缝质量等级选用的建议和魏明钟教授编著的《钢结构设计新规范应用讲评》(1991年版)中对焊缝质量等级选用的意见进行设计的，但仍有一些设计人员由于对规范理解不深，在施工图中往往对焊缝质量提出不合理的要求，给施工造成困难。为避免设计中的某些模糊认识，特新增加本条的规定。本条内容实质上是对过去工程实践经验的系统总结，并根据规范修订过程中收集到的意见加以补充修改而成。条文所遵循的原则为：
1 焊缝质量等级主要与其受力情况有关，受拉焊缝的质量等级要高于受压或受剪的焊缝；受动力荷载的焊缝质量等级要高于受静力荷载的焊缝。
2 凡对接焊缝，除非作为角焊缝考虑的部分熔透的焊缝外，一般都要求熔透并与母材等强，故需要进行无损探伤。因此，对接焊缝的质量等级不宜低于二级。
3 在建筑钢结构中，角焊缝一般不进行无损探伤检验，但对外观缺陷的等级(见现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205附录A)可按实际需要选用二级或三级。
4 根据现行国家标准《焊接术语》GB/T 3375-94，凡T形、十字或角接接头的对接焊缝基本上都没有焊脚，这不符合建筑钢结构对这类接头焊缝截面形状的要求。为避免混淆，对上述对接焊缝应一律按《焊接术语》书写为“对接和角接组合焊缝”(下同)。
最后需强调的是本条规定与本规范表3.4.1-3的关系问题。本条是供设计人员如何根据焊缝的重要性、受力情况、工作条件和设计要求等对焊缝质量等级的选用作出原则和具体规定，而表3.4.1-3则是根据对接焊缝的不同质量等级对各种受力情况下的强度设计值作出规定，这是两种性质不同的规定。在表3.4.1-3中，虽然受压和受剪的对接焊缝不论其质量等级如何均具有相同的强度设计值，但不能据此就误认为这种焊缝可以不考虑其重要性和其他条件而一律采用三级焊缝。正如质量等级为一、二级的受拉对接焊缝虽具有相同的强度设计值，但设计时不能据此一律选用二级焊缝的情况相同。
另外，为了在工程质量标准上与国际接轨，对要求熔透的与母材等强的对接焊缝(不论是承受动力荷载或静力荷载，亦不论是受拉或受压)，其焊缝质量等级均不宜低于二级，因为在《美国钢结构焊接规范》AWS中对上述焊缝的质量均要求进行无损探伤，而我国规范对三级焊缝是不进行无损探伤的。
7.1.2 凡要求等强的对接焊缝施焊时均应采用引弧板和引出板，以避免焊缝两端的起、落弧缺陷。在某些特殊情况下无法采用引弧板和引出板时，计算每条焊缝长度时应减去2t(t为焊件的较小厚度)，因为缺陷长度与焊件的厚度有关，这是参照前苏联钢结构设计规范的规定。
7.1.3 角焊缝两焊脚边夹角为直角的称为直角角焊缝，两焊脚边夹角为锐角或钝角的称为斜角角焊缝。本条文规定的计算方法仅适用于直角角焊缝的计算。
角焊缝按它与外力方向的不同可分为侧面焊缝、正面焊缝、斜焊缝以及由它们组合而成的围焊缝。由于角焊缝的应力状态极为复杂，因而建立角焊缝计算公式要靠试验分析。国内外的大量试验结果证明，角焊缝的强度和外力的方向有直接关系。其中，侧面焊缝的强度最低，正面焊缝的强度最高，斜焊缝的强度介于二者之间。
国内对直角角焊缝的大批试验结果表明：正面焊缝的破坏强度是侧面焊缝的1.35～1.55倍。并且通过有关的试验数据，通过加权回归分析和偏于安全方面的修正，对任何方向的直角角焊缝的强度条件可用下式表达(图18)：
1 焊缝质量等级主要与其受力情况有关，受拉焊缝的质量等级要高于受压或受剪的焊缝；受动力荷载的焊缝质量等级要高于受静力荷载的焊缝。
2 凡对接焊缝，除非作为角焊缝考虑的部分熔透的焊缝外，一般都要求熔透并与母材等强，故需要进行无损探伤。因此，对接焊缝的质量等级不宜低于二级。
3 在建筑钢结构中，角焊缝一般不进行无损探伤检验，但对外观缺陷的等级(见现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205附录A)可按实际需要选用二级或三级。
4 根据现行国家标准《焊接术语》GB/T 3375-94，凡T形、十字或角接接头的对接焊缝基本上都没有焊脚，这不符合建筑钢结构对这类接头焊缝截面形状的要求。为避免混淆，对上述对接焊缝应一律按《焊接术语》书写为“对接和角接组合焊缝”(下同)。
最后需强调的是本条规定与本规范表3.4.1-3的关系问题。本条是供设计人员如何根据焊缝的重要性、受力情况、工作条件和设计要求等对焊缝质量等级的选用作出原则和具体规定，而表3.4.1-3则是根据对接焊缝的不同质量等级对各种受力情况下的强度设计值作出规定，这是两种性质不同的规定。在表3.4.1-3中，虽然受压和受剪的对接焊缝不论其质量等级如何均具有相同的强度设计值，但不能据此就误认为这种焊缝可以不考虑其重要性和其他条件而一律采用三级焊缝。正如质量等级为一、二级的受拉对接焊缝虽具有相同的强度设计值，但设计时不能据此一律选用二级焊缝的情况相同。
另外，为了在工程质量标准上与国际接轨，对要求熔透的与母材等强的对接焊缝(不论是承受动力荷载或静力荷载，亦不论是受拉或受压)，其焊缝质量等级均不宜低于二级，因为在《美国钢结构焊接规范》AWS中对上述焊缝的质量均要求进行无损探伤，而我国规范对三级焊缝是不进行无损探伤的。
7.1.2 凡要求等强的对接焊缝施焊时均应采用引弧板和引出板，以避免焊缝两端的起、落弧缺陷。在某些特殊情况下无法采用引弧板和引出板时，计算每条焊缝长度时应减去2t(t为焊件的较小厚度)，因为缺陷长度与焊件的厚度有关，这是参照前苏联钢结构设计规范的规定。
7.1.3 角焊缝两焊脚边夹角为直角的称为直角角焊缝，两焊脚边夹角为锐角或钝角的称为斜角角焊缝。本条文规定的计算方法仅适用于直角角焊缝的计算。
角焊缝按它与外力方向的不同可分为侧面焊缝、正面焊缝、斜焊缝以及由它们组合而成的围焊缝。由于角焊缝的应力状态极为复杂，因而建立角焊缝计算公式要靠试验分析。国内外的大量试验结果证明，角焊缝的强度和外力的方向有直接关系。其中，侧面焊缝的强度最低，正面焊缝的强度最高，斜焊缝的强度介于二者之间。
国内对直角角焊缝的大批试验结果表明：正面焊缝的破坏强度是侧面焊缝的1.35～1.55倍。并且通过有关的试验数据，通过加权回归分析和偏于安全方面的修正，对任何方向的直角角焊缝的强度条件可用下式表达(图18)：
式中 σ⊥——垂直于焊缝有效截面(helw)的正应力；
τ⊥——有效截面上垂直焊缝长度方向的剪应方；
τ∥——有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力；
fwf——角焊缝的强度设计值(即侧面焊缝的强度设计值)。
公式(60)的计算结果与国外的试验和推荐的计算方法是相符的。
τ⊥——有效截面上垂直焊缝长度方向的剪应方；
τ∥——有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力；
fwf——角焊缝的强度设计值(即侧面焊缝的强度设计值)。
公式(60)的计算结果与国外的试验和推荐的计算方法是相符的。
图18 角焊缝的计算
现将公式(60)转换为便于使用的计算式，如图18所示，令σf为垂直于焊缝长度方向按焊缝有效截面计算的应力：
它既不是正应力也不是剪应力，但可分解为：
又令τf为沿焊缝长度方向按焊缝有效截面计算的剪应力，显然：
将上述σ⊥、τ⊥、τ∥代入公式(60)中，得：
式中 βf——正面角焊缝强度的增大系数，βf＝1.22。
对正面角焊缝，Ny＝0，只有垂直于焊缝长度方向的轴心力Nx作用：
对正面角焊缝，Ny＝0，只有垂直于焊缝长度方向的轴心力Nx作用：
对侧面角焊缝，Nx＝0，只有平行于焊缝长度方向的轴心力Ny作用：
以上就是规范中公式(7.1.3-1)至公式(7.1.3-3)的来源。对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，采用上述公式，令βf＝1.22，可以保证安全。但对直接承受动力荷载的结构，正面角焊缝强度虽高但刚度较大，应力集中现象也较严重，又缺乏足够的试验依据，故规定取βf＝1.0。
当垂直于焊缝长度方向的应力有分别垂直于焊缝两个直角边的应力σfx和σfy时(图19)，可从公式(60)导出下式：
当垂直于焊缝长度方向的应力有分别垂直于焊缝两个直角边的应力σfx和σfy时(图19)，可从公式(60)导出下式：
图19 角焊缝σfx、σfy和τf共同作用
式中对使用焊缝有效截面受拉的σfx或σfy取为正值，反之取负值。
由于此种受力复杂的角焊缝我们还研究得不够，在工程实践中又极少遇到，所以未将此种情况列入规范。不过我们建议，这种角焊缝宜采用不考虑应力方向的计算式进行计算，即：
由于此种受力复杂的角焊缝我们还研究得不够，在工程实践中又极少遇到，所以未将此种情况列入规范。不过我们建议，这种角焊缝宜采用不考虑应力方向的计算式进行计算，即：
另外，角焊缝的计算长度在这次修订时改为实际长度减去2hf(原规范为10mm)，这不仅更符合实际且与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018相一致。
图20 T形接头的根部间隙和焊缝截面
b-根部间隙；hf-焊脚尺寸；he-焊缝计算厚度
由图20中几何关系可知
由此可得斜角角焊缝计算厚度hei的通式：
当bi≤1.5mm时，可取bi＝0，代入公式(67)后，即得hei＝hficosαi/2。
当bi＞5mm时，焊缝质量不能保证，应采取专门措施解决。一般是图20(a)中的b 1可能大于5mm，则可将板边切成图20(b)的形式，并使b≤5mm。
对于斜T形接头的角焊缝，在设计图中应绘制大样，详细标明两侧角焊缝的焊脚尺寸。
7.1.5 部分焊透的对接焊缝，包括图7.1.5c的部分焊透的对接与角接组合焊缝(按《焊接术语》GB/T 3375-94)，其工作情况与角焊缝类似，仍按本规范公式(7.1.3-1)至公式(7.1.3-3)计算焊缝强度，但取βf＝1.0，即不考虑应力方向。
考虑到α≥60°的V形坡口，焊缝根部可以焊满，故取he＝s；当α＜60°时，取he＝0.75s，是考虑焊缝根部不易焊满和在熔合线上强度较低的情况。
这次修订时，参照AWS 1998，并与《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81相协调，将单边V形和K形坡口(图7.1.5b、c)，从V形坡口中分离出来，单独立项，并补充规定了这种焊缝计算厚度的计算方法。严格说，上述各种焊缝的计算厚度应根据焊接方法、坡口形式及尺寸和焊缝位置的不同分别确定，详见《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81。由于差别较小，本条采用了简化的表达方式，其计算结果与焊接技术规程基本相同。
另外，由于熔合线上的焊缝强度比有效截面处低约10％，所以规定为：当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最小距离s时，抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。对于垂直于焊缝长度方向受力的不予焊透对接焊缝，因取βf＝1.0，已具有一定的潜力，此种情况不再乘0.9。
在垂直于焊缝长度方向的压力作用下；由于可以通过焊件直接传递一部分内力，根据试验研究，可将强度设计值乘以1.22，相当于取βf＝1.22，而且不论熔合线处焊缝截面边长是否等于最小距离s，均可如此处理。
当bi＞5mm时，焊缝质量不能保证，应采取专门措施解决。一般是图20(a)中的b 1可能大于5mm，则可将板边切成图20(b)的形式，并使b≤5mm。
对于斜T形接头的角焊缝，在设计图中应绘制大样，详细标明两侧角焊缝的焊脚尺寸。
7.1.5 部分焊透的对接焊缝，包括图7.1.5c的部分焊透的对接与角接组合焊缝(按《焊接术语》GB/T 3375-94)，其工作情况与角焊缝类似，仍按本规范公式(7.1.3-1)至公式(7.1.3-3)计算焊缝强度，但取βf＝1.0，即不考虑应力方向。
考虑到α≥60°的V形坡口，焊缝根部可以焊满，故取he＝s；当α＜60°时，取he＝0.75s，是考虑焊缝根部不易焊满和在熔合线上强度较低的情况。
这次修订时，参照AWS 1998，并与《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81相协调，将单边V形和K形坡口(图7.1.5b、c)，从V形坡口中分离出来，单独立项，并补充规定了这种焊缝计算厚度的计算方法。严格说，上述各种焊缝的计算厚度应根据焊接方法、坡口形式及尺寸和焊缝位置的不同分别确定，详见《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81。由于差别较小，本条采用了简化的表达方式，其计算结果与焊接技术规程基本相同。
另外，由于熔合线上的焊缝强度比有效截面处低约10％，所以规定为：当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最小距离s时，抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。对于垂直于焊缝长度方向受力的不予焊透对接焊缝，因取βf＝1.0，已具有一定的潜力，此种情况不再乘0.9。
在垂直于焊缝长度方向的压力作用下；由于可以通过焊件直接传递一部分内力，根据试验研究，可将强度设计值乘以1.22，相当于取βf＝1.22，而且不论熔合线处焊缝截面边长是否等于最小距离s，均可如此处理。
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