焊缝金属本身的强度较高,这是大量试验得出来的结果,焊接相当于电炉炼钢,质量好,所以强度高。角焊缝抗剪强度是试验得来的,反映焊缝金属本身的强度。而对接焊缝(一、二级)的强度实际上是母材强度,试验时是母材破坏,焊缝并不坏。对于对接焊缝,我们认为它完全等效于母材,这是偏于安全的,因为对接焊缝通常用在重要构件的制作上。角焊缝的强度是按理论结合试验的经验性公式计算的,而且实际上焊缝的强度是要高于母材的,所以角焊缝的强度要大。

从表1中可以看出,对接焊缝抗剪强度设计值与母材厚度有关,实质就是与母材强度有关,而角焊缝抗剪强度设计值与母材强度无关。

计算焊缝的强度为什么要考虑母材呢? 焊缝就是焊缝,母材就是母材。应该改为焊缝强度与母材无关,但节点计算时应校核对接焊接接头处的母材受力。

角焊缝的抗剪强度与对接焊缝相比似乎意义不大。从适用范围而言,对接焊缝一般用于承受轴向应力的部位,例如工型截面梁上下翼缘接长或与节点板连接,在钢管桁架中腹杆与弦杆之间直接焊接等;而角焊缝则普遍用于抗剪,例如梁腹板与节点板之间的焊接。

按规范GB 50017—2017规定,角焊缝的计算高度小于实际焊缝厚度,而对接焊缝的计算高度等于实际焊缝厚度,而且厚度小的对接焊缝质量普遍探伤结果差,所以规范降低对接焊缝的设计强度值。

角焊缝是局部焊缝,计算的是焊缝本身的承载力,与母材没有关系,因此焊缝强度取焊缝本身的强度。

Q235、Q345、Q390钢所采用的焊条型号分别为E43型焊条、E50型焊条、E55型焊条,它们的熔敷金属最小抗拉强度分别为415,480,540 MPa,也就是对接焊缝的抗拉强度。角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值,由焊缝熔敷金属抗拉强度除以抗力分项系数γ_R求得。相应于E50型(适用于Q345钢)γ_R=2.4,则Q345角焊缝的强度设计值=480/2.4=200 MPa。

对接焊缝属于等强连接,由于焊缝强度远高于母材强度,杆件受力破坏发生在母材。所以对接焊缝强度与母材一致,再提高也没有意义。对接焊缝的抗剪强度设计值对应着母材的抗剪强度设计值f_v,见表2。

表2　Q345钢材的设计用强度指标