本文转载自公众号土木吧

作者：张利军

这条焊缝就是下图中的⑤号焊缝，即焊接工字梁翼缘与腹板之间的焊缝（下文简称翼腹焊缝）。

因型钢规格不可能很多，实际工程中的钢梁多为焊接梁。目前对翼缘与腹板之间的焊缝要求往往很粗放，要么一概要求全熔透焊缝，并将质量等级定为二级，显著增加制作成本；要么交由厂家处理，实际处于放任状态。

现行规范中该方面的内容也比较少，而且分散在不同的规范中。现将有关问题予以分析和总结。

一、现行规范对翼腹焊缝有关要求的汇总

1.计算方面：

可见《钢标》公式（11.2.7），按双面角焊缝计算。

对于框架梁，因主次梁连接处均有加劲肋，所以可取F=0，上式即变为：

将2he看作腹板厚度，上式即为梁的横截面剪应力公式。翼腹焊缝的剪应力等于对应点位的横截面剪应力，符合剪应力互等原理。

工字形梁的横截面剪应力分布如下图，最大剪应力与最小剪应力的差值在20%左右。所以《高钢规》公式（7.1.5-2）取平均值进行验算

2.构造方面：

工字形梁的翼腹焊缝有4种形式，分别是：

（1）单面角焊缝：

对于腹板厚度tw≤8mm、非地震作用控制、承受静力或间接承受动力荷载、采用自动或半自动埋弧焊的构件，采用单面角焊缝，可有效减小焊接变形。既提高质量，又节约成本。可用于次梁、抗风柱等，或非地震作用控制的轻型钢结构。单面角焊缝的其他适用条件参见《门刚规范》10.1.2条。

（2）双面角焊缝：

对于腹板厚度8 ＜tw≤25mm、承受静力荷载的梁，可采用双面角焊缝。一般多高层建筑的梁腹板厚度基本位于此区间内，可见双面角焊缝是应用最多的。

（3）T形对接与角接组合焊缝：

对于腹板厚度tw>25mm、承受静力荷载的梁，可采用T形对接与角接组合焊缝或全焊透焊缝。构造要求如下图（摘自《钢结构焊接规范》）。

（4）全熔透对接与角接组合焊缝：

主要用于重级工作制和起重量≥50t的中级工作制吊车梁的上翼缘与腹板焊缝。

二、现行规范缺少对翼腹焊缝的抗震要求

对于抗震结构的各种连接，包括上图中除⑤号焊缝以外的各个焊缝，从计算到构造，规范均有详尽的规定。但对于⑤号焊缝的抗震验算和构造要求，规范中均未提及。

由前文可知，⑤号焊缝的剪应力与对应位置梁的横截面剪应力相近。在梁端处，⑤号焊缝的剪应力与④号焊缝相近。梁端属于塑性铰区，在大震作用下，⑤号焊缝和④号焊缝一样，都会经受严酷的考验，不应等闲视之。

对于④号焊缝，从计算到构造，从弹性阶段到塑性阶段，规范均有明确要求。所以，⑤号焊缝也应有相应的要求。

三、现行规范缺少弹性阶段验算公式

在《抗震规范》8.2.8-1条中，虽有“弹性阶段钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值，不应小于相连构件的承载力设计值；高强螺栓不得滑移”的规定，但并没有给出计算公式。从文字理解，此条包含了两个含义：

（1）连接设计与构件的内力设计值无关，而是由构件的规格和强度决定。由内力进行构件设计，由构件进行连接设计。构件越大连接越强，水涨船高。

（2）腹板连接的抗剪承载力设计值不应小于腹板的抗剪承载力设计值，即：

该式即传统的“等强度设计法”的剪力设计值。下面来证明，按该式进行腹板连接的弹性设计的话，自然能满足极限承载力的要求，而且富裕较多。这里是用腹板连接类比翼腹连接，所以按纯剪考虑，忽略弯矩引起的应力。

极限承载力验算的要求是，连接的极限承载力应大于构件的屈服承载力。腹板焊缝的抗剪极限承载力验算公式为：

可见，腹板连接按全截面受剪承载力计算的话，极限承载力就富裕太多了。也就是说，极限承载力的验算没有意义了。而在2001版《抗震规范》中很明确，“弹性设计时，腹板连接的受剪承载力不应小于构件截面受剪承载力的50%”，即：

    现行规范以极限承载力验算为主，取消了该式，建议还是保留为好。

塑性设计时按式（3）验算，实现弹性阶段和塑性阶段的双控。

四、对抗震结构焊接工字梁翼腹焊缝的建议

焊接工字梁翼腹焊缝的剪应力由支座至跨中逐渐减小，所以建议翼腹焊缝分为梁端塑性铰区和其他区域，各自进行设计：。

在大震作用下，梁端塑性铰区的翼腹焊缝，与梁腹板和柱翼缘之间的焊缝一样，都会经历严酷的考验。但腹板连接多为两块连接板，如下图。一块双面角焊缝，一块坡口全熔透焊缝，所以较易满足。

参照腹板和柱翼缘的焊缝要求并结合翼腹焊缝自身特点，建议如下：

1.弹性阶段，翼腹焊缝按前文式（1）验算，剪力设计值V按下式取值：

2.塑性阶段，翼腹焊缝按下式验算：

3.塑性铰区的长度参照梁翼缘隅撑的设置位置，可取为梁端各0.2Ln。

4.腹板厚度小于16mm时，可采用双面角焊缝。焊缝的有效高度应符合受力要求，且不得小于5mm。

5.腹板厚度≥16mm时，应采用K形坡口焊缝，满足下图的构造要求：

6.腹板厚度≥25mm时，可采用T形对接与角接组合焊缝，满足前文所述构造要求；或采用全焊透焊缝。

7.设防烈度为7.5度及以上时，翼腹焊缝在过焊孔处应采用围焊，围焊总长度L不小于400mm，且应连续施焊。

8.其他区域的翼腹焊缝按本文第一条要求。

9.塑性铰区的翼腹焊缝与其他区域应设过渡区。过渡区长度不小于焊脚高差或坡口深度的4倍。

知识点：一条不该被放任的焊缝

对接焊缝、角焊缝的构造和计算