第三章 钢结构的连接
习题参考答案
1． 已知A3F钢板截面500mm?20mm用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。
解：查附表1.2得：
ftw?185Nmm2
则钢板的最大承载力为：
N?btwftw?500?20?185?10?3?1850KN2．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩
M?1122KN?mm，剪力V?374KN，钢材为Q235B，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：查附表1.2得：
ftw?185Nmm2，
fvw?125Nmm2。
截面的几何特性计算如下：
惯性矩：
Ix?1?1??8?10003?2???280?143?280?14?5072??268206?104mm412?12?
Sx1?280?14?507?1987440mm4翼缘面积矩：
则翼缘顶最大正应力为：
Mh1122?103?10282w2?????0.215Nmm?f?185NmmtIx2268206?104?2 满足要求。
腹板高度中部最大剪应力：
500??374?103??1987440?500?8??VSx2??2w2????52.07Nmm?f?125NmmvIxtw268206?104?8满足要求。
上翼缘和腹板交接处的正应力：上
翼
缘
和
腹
板
?1???500500?0.215??0.208Nmm2507507
交接处的剪应力：
VSx1374?103?19874402?1???34.64NmmIxtw268206?104?8 折算应力：
22?1?3?1?0.2082?3?34.642?60.00Nmm2?1.1ftw?203.5Nmm2 满足要求。 3． 试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235B，焊条E43型，
手工焊，轴心拉力设计值N?500KN(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：查附表1.2得：
ffw?160Nmm2
① 采用两边侧焊缝
因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为：
N1?0.7N?0.7?500?350KN N2?0.3N?0.?500?150KN 肢背焊缝厚度取
hf1?8mm，需要：
lw1N1350?103???19.53cm2?0.7hf1ffw2?0.7?0.8?160?102lw1?21cm
考虑焊口影响采用肢尖焊缝厚度取
；
hf2?6mm，需要：
lw2N2150?103???11.16cm2?0.7hf2ffw2?0.7?0.6?160?102lw2?13cm
考虑焊口影响采用。
② 采用三面围焊缝 假设焊缝厚度一律取
hf?6mm，
N3?2?1.22?0.7hflw3ffw?2?1.22?0.7?6?90?160?148KNN1?0.7N?
N3N148148?350??276KNN2?0.3N?3?50??76KN2222，
每面肢背焊缝长度：
lw1N1276?103???20.54cm2?0.7hfffw2?0.7?0.6?160?102N276?103???5.65cmw22?0.7hfff2?0.7?0.6?160?10，取25cm
每面肢尖焊缝长度
lw2，取10cm
4． 如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N?1000KN。钢材为Q235B，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。
解：查附表1.2得：
ffw?160Nmm2
正面焊缝承受的力 ：
N1?2helw1?fffw?2?0.7?8?200?1.22?160?10?3?437KN则侧面焊缝承受的力为：N2?N?N1?1000?437?563KN
N563?103?f???114.25Nmm2?ffw?160Nmm24helw24?0.7?8?220则 满足要求。
5． 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N?390KN(设计值)，与焊缝之间的夹角??60?，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。
解：查附表1.2得：
Nx?Nsin?ffw?160Nmm2
，
Ny?Ncos?NxNsin?390?103?sin60??f????150.78Nmm2Aw2?0.7?hflw2?0.7?8?200Ncos?390?103?cos60??f????87.05Nmm2Aw2?0.7?hflw2?0.7?8?200Ny
2??f?150.78??????2f???87.052?151.17Nmm2?ffw?160Nmm2?????1.22??f? 满足要求。
6． 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。
2
解：查附表1.2得：
ffw?160Nmm2
V?98KN M?Fe?98?120?11760KN?mm
H?M11760??57.09KNh206
故翼缘焊缝多承受的水平力为
设③号焊缝只承受剪力V，取故③号焊缝的强度为：
hf3?8mm
V98?103?f???43.75Nmm2?ffw?160Nmm22helw2?0.7?8?200满足要求。 设水平力H由①号焊缝和②号焊缝共同承担， 设②号焊缝长度为150mm, 取故②号焊缝的强度为：
hf2?6mm
H57.09?103?f???23.60Nmm2?ffw?160Nmm2helw22?0.7?6??150?2?12? 满足要求。
7． 试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸
hf?8mm，e1?30cm。
解：查附表1.2得：
ffw?160Nmm2
在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。
Aw?2?0.7hf?lw?2?0.7?0.8??50?2?20.5?1??100.8cm2?100.8?102mm2 围焊缝有效截面形心O距竖焊缝距离：
202?224?4.44cmx?0.7?0.8??2?20?50?50.4
2?0.7?0.8?20?两个围焊缝截面对形心的极惯性矩
Ip?Ix?Iy：
2?0.7?0.8?503?20??0.7?0.8?3??50???Ix?2???2??0.7?0.8?20??????39668cm4???12122?????????0.7?0.8?203?20???2??0.7?0.8?20??4.44???????4122????Iy?2?????2848cm3??50??0.7?0.8??0.7?0.8?50?4.442???12??
则
Ip?Ix?Iy?39668?2848?42516cm4
围焊缝最大应力点A处各应力分量：
?vy?
FF??0.000099FAw100.8?102
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