焊缝规范校核（AISC）

角焊缝按照 AISC 360 - 第 J2 章进行校核。CJP 坡口焊缝的强度假定与母材相同，不进行校核。

角焊缝

焊接节点的设计强度 ϕR_n 和允许强度 R_n/Ω 在节点焊缝校核中进行评估。

ϕ = 0.75   （荷载与抗力系数设计法，LRFD，可在规范设置中修改）

Ω = 2.00   （允许强度设计法，ASD，可在规范设置中修改）

焊接节点的可用强度按照 AISC 360-16 – J2.4 进行评估

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

其中：

• F_nw – 焊缝材料的名义应力
• A_we – 焊缝有效面积

  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – 焊条分类编号，即规定的最小抗拉强度
• θ – 焊缝纵轴与作用于焊缝最大应力有限单元的合力方向之间的夹角。

注意，对于矩形空心结构截面边缘连接的焊缝，不采用方向强度增大系数（AISC 360-16:2022 – J2.4.(2)）。

若在规范设置中选择了相应选项（熔合面处母材承载力），则对母材强度进行评估。

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

其中：

• F_nBM = 0.6 F_u – 母材名义强度 – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• $A_{BM}=A_{we}\sqrt{2}$ – 母材横截面面积
• F_u – 规定的最小抗拉强度

校核所需的所有数值均以表格形式输出。

其中：

• Xu – 所用焊接焊条 
• Th – 焊缝计算厚度（由 Ls 计算得出）
• Ls – 焊脚尺寸（用户输入）

• $L$ – 焊缝总长度
• $L_c$ – 关键焊缝单元长度
• Loads – 所研究焊缝的关键荷载效应
• $F_n$ – 关键焊缝单元中的力
• $\phi$Rn – 焊缝抗力
• Ut – 关键焊缝单元的承载比

力 $F_n$ 和焊缝角度 $\theta$ 由应力 $\sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}$、焊缝有限单元的长度和有效面积推导得出。这些应力是有限单元求解器的基本输出结果。

焊缝图按以下公式显示应力：

若母材未激活（使用匹配焊条）：

$$\sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}$$

若母材已激活（未使用匹配焊条）：

$$\sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \}$$

用户注意：在 IDEA StatiCa 中，当焊脚尺寸输入为 0 时，采用以下数值：

• 对于单面角焊缝，焊缝计算厚度等于较薄连接板的厚度。
• 对于双面角焊缝，焊缝计算厚度等于较薄连接板厚度的一半。

CJP 坡口焊缝

AISC 规范表 J2.5 列出了与坡口焊缝相关的四种受力状态，并指出节点强度或由母材控制，或无需在连接各部件的焊缝设计中考虑荷载。因此，当完全熔透（CJP）坡口焊缝采用匹配强度填充金属施焊时，节点强度由母材控制，无需对焊缝强度进行校核。

PJP 坡口焊缝

PJP 坡口焊缝的设计强度 ϕR_n 和允许强度 R_n/Ω 按照 AISC 360-22 – 表 J2.5 确定。采用最保守的情况——按剪力荷载类型计算。 

ϕ = 0.75   （荷载与抗力系数设计法，LRFD，可在规范设置中修改）

Ω = 2.00   （允许强度设计法，ASD，可在规范设置中修改）

焊接节点的可用强度按照 AISC 360-16 – J2.4 进行评估

R_n = F_nw A_we

其中：

• F_nw = 0.6 F_EXX – 焊缝材料的名义应力
• A_we – 焊缝有效面积

  • A_we = L_c E 
• F_EXX – 焊条分类编号，即规定的最小抗拉强度
• L_c – 关键焊缝单元长度
• E – PJP 焊缝有效计算厚度

若在规范设置中选择了相应选项（熔合面处母材承载力），则对母材强度进行评估。

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

其中：

• F_nBM = 0.6 F_u – 母材名义强度 – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• $A_{BM}=A_{we}$ – 母材横截面面积，假定等于焊缝有效面积
• F_u – 母材规定的最小抗拉强度