钢结构焊缝连接-附答案

钢结构练习二焊缝连接
一、选择题（××不做要求）
1．焊缝连接计算方法分为两类，它们是（C ）。

A）手工焊缝和自动焊缝B）仰焊缝和俯焊缝
C）对接焊缝和角焊缝D）连续焊缝和断续焊缝
2．钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用（B ）。

A）E55 B）E50 C）E43 D）前三种均可
3．产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ）。

A）钢材的塑性太低B）钢材的弹性模量太高
C）焊接时热量分布不均D）焊缝的厚度太小
××4．不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力N之间的夹角θ满足（B ）。

A）tanθ≤1.5 B）tanθ>1.5 C）θ≥70°D）θ<70°
5．角钢和钢板间侧焊搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时，（C ）。

A）角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等
B）角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝
C）角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝
D）由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用
6．在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于（B ）。

A）60h f B）40 h f C）80 h f D）120 h f
7．直角角焊缝的有效厚度h e＝（ A ）。

A）0.7 h f B）h f C）1.2 h f D）1.5 h f
8．等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为（ A ）。

A）0.7 B）0.75 C）0.65 D）0.35
9．图示的角焊缝在P的作用下，最危险点是（ B ）。

A）a、b点
B）b、d点
C）c、d点
D）a、c点
××10．对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时（ C ）。

A）要考虑正面角焊缝强度的提高B）要考虑焊缝刚度影响
C）与侧面角焊缝的计算式相同D）取βf＝1.22
11．斜角焊缝主要用于（ C ）。

A）钢板梁B）角钢桁架C）钢管结构D）薄壁型钢结构
12．直角角焊缝的强度计算公式
w
f
w
e
f
f
l h
N
≤
=
τ
中，h e是角焊缝的（B ）。

A）厚度B）有效厚度
C）名义厚度D）焊脚尺寸
××13．焊接结构的疲劳强度的大小与（A）的关系不大。

A）钢材的种类B）应力循环次数
B）连接的构造细节D）残余应力大小
××14．在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（C ）。

A）角焊缝B）焊透的对接焊缝
C）不焊透的对接焊缝D）斜对接焊缝
××15．未焊透的对接焊缝计算应按（ C ）计算。

A）对接焊缝B）角焊缝C）断续焊缝D）斜焊缝
16．承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的（A ）。

A）静力强度B）刚度C）稳定承载力D）疲劳强度
17．下图所示为单角钢（L80×5）接长连接，采用侧面角焊缝（Q235钢和E43型焊条，f w f＝160N/mm2），焊脚尺寸h f＝5mm。

求连接承载力设计值（静载）＝（A ）。

A）n×0.7h f l w f f w＝2×0.7×5×（360-10）×160
B）2×0.7×5×360×160
C）4×0.7×5×(360-10)×160
D）4×0.7×5×360×160
18．如图所示侧面角焊缝的静力承载力N=（ A ）N。

A）0.7×6×（410-12）×2×160 B）0.7×6×410×4×160
C）0.7×6×（410-12）×4×160 D）0.7×6×410×4×160
××19．如图所示屋架下弦节点荷载F作用在下弦上。

下弦与节点板问焊缝采用式（D ）计算。

××20．产生纵向焊接残余应力的主要原因是（ B ）。

A）冷却速度太快
B）焊件各纤维能自由变形
C）钢材弹性模量太大，使构件刚度很大
D）施焊时焊件上出现冷塑和热塑区
××21．在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度应等于（ B ）。

A）设计长度
B）设计长度＋纵向收缩余量
C）设计长度＋纵向收缩和横向收缩余量
D）设计长度十横向收缩余量
22．图中的焊脚尺寸h f是根据（ A ）选定的。

A）h fmin＝1.510＝4.7mm，h fmax＝1.2×6＝7.2mm和h fmax＝6mm
B）h fmin＝1.56＝3.7mm，h fmax＝1.2×10＝12mm和h fmax＝6mm
C）h fmin＝1.510＝4.7mm，h fmax＝1.2×6＝7.2mm和h fmax＝6-（1～2）mm
D）h fmin＝1.510＝4.7mm，h fmax＝1.2×10＝12mm和h fmax＝6mm
23．如图所示两块钢板用直角角焊缝连接，问最大的焊脚尺寸h fmax＝（A）mm。

A）8B）10C）12D）14
24．图中的两块钢板间采用角焊缝，其焊脚尺寸可选用（ B ）mm。

A）6B）8 C）10D）12
××25．如图所示梁截面形式、尺寸（I x=2200×104mm4）及荷载。

钢材为Q235BF，焊条采用E43型手工焊，梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，h f =（ B ）mm。

A）2.6 B）6 C）10D）8
××26．如图所示格构式轴压柱柱头，其加劲肋高h e＝380mm，厚t e＝16mm，钢材为Q235BF，焊条为E43型，手工焊，已知静态设计荷载N＝995kN，方了安全承载，加劲肋与缀板连接的角焊缝最小焊脚尺寸h fmin为（ B ）mm。

A）6 B）8C）l0 D）5
27．设有一截面尺寸为100×8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在l0mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。

为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值？（ B ）
A）40mmB）60mmC）80mmD）100mm
28．钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。

A）4倍，并不得小于20mmB）5倍，并不得小于25mm
C）6倍，并不得小于30mmD）7倍，并不得小于35mm
29．在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的h f，应分别是（ D ）。

A）4mm，4mm
B）6mm，8mm
C）8mm，8mm
D）6rnm，6mm
二、填空题
1．焊接的连接形式按构件的相对位置可分为____对接____，__顶接___和__搭接__三种类型。

2．焊接的连接形式按构造可分为 对接焊缝 和___角焊缝______两种类型。

3．焊缝按施焊位置分___横焊___、 立焊 、___仰焊__和___俯焊___；其中__仰焊___的操作条件最差，焊缝质量不易保证应尽量避免。

4．当两种不同强度的钢材采用焊接连接时，宜用与强度__低_（高、低）的钢材相适应的焊条。

5．承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，除了分别计算正应力和剪应力外，在同时受有较大正应力和剪应力处，还应按下式计算折算应力：w t eq
f ⋅≤+=βτσσ223。

××6．当承受轴心力的板件用斜的对接焊缝对接，焊缝轴线方向与作用力方向间的夹角θ符合___tg θ≤1.5__时，其强度可不计算。

7．当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝的长度计算时应减去__2t___。

8．当焊件的宽度不同或厚度相差4mm 以上时，在对接焊缝的拼接处，应分别在焊件的宽度方向或厚度方向做成坡度不大于__1:2.5___的斜角。

××9．在承受___动力___荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。

××10．工字形或T 形牛腿的对接焊缝连接中，一般假定剪力由__腹板 ___的焊缝承受，剪应力均布。

××11．承受动力荷载的角焊缝连接中，可采用__平坡___焊缝或____深熔__焊缝。

12．凡能通过一、二级检验标准的对接焊缝，其抗拉设计强度与母材的抗拉设计强度相等。

13．选用焊条型号应满是焊缝金属与主体金属等强度的要求。

Q235钢应选用E43型焊条，Q345钢应选用E55型焊条。

××14．当对接焊缝的焊件厚度很小（≤10mm ）时，可采用直边坡口形式。

××15．钢结构在焊接过程中会产生焊接应力，焊接应力有纵向和横向 。

其中 纵向 焊接应力对刚度计算有影响。

16．直角角焊缝可分为垂直于构件受力方向的 正面角焊缝 和平行于构件受力方向的 侧面角焊缝。

前者较后者的强度 高 、塑性 低 。

（高或低）
××17．在 次要 构件或 次要 焊缝连接中，可采用断续角焊缝。

18．在钢板对接时，采取分段施焊，厚焊缝则分层施焊，工字形对接焊接时采用对称跳焊，上述措施的目的在于_较小焊接应力和焊缝变形 。

19．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝（端缝）的强度设计值增大系数βf ＝_1.22 ，但对直接承受动力荷载的结构，应取βf ＝_1.0。

××20．斜角角焊缝两焊脚边的夹角 大于120o
或 小于60o
时，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。

21．角焊缝的焊脚尺寸h f （mm ）不得小于t 5.1，t 为较厚焊件厚度（mm ）。

但对自动焊，最小焊脚尺寸可减小1mm ；对T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm 。

××22．角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管结构除外），但板件（厚度为t ）边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合下列要求：当t ≤6mm 时，h fmax ＝t ；当t >6mm 时，h fmax ＝t -(1~2mm) 。

23．侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于 8h f 和40mm 。

24．侧面角焊缝的计算长度不宜大于 60h f （承受静力或间接动力荷载时）或40h f （承受动力荷载时）。

25．在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的 5 倍，并不得小于25mm 。

26．当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于 16t （当t >12mm ）或200mm （当t ≤12mm ），t 为较薄焊件的厚度。

××27．单面连接的单角钢按轴心受力计算它与节点板的角焊缝连接，角焊缝强度设计值应乘以折减系数_ 0.85 。

××28．施工条件较差的高空安装焊缝，其焊缝强度设计值应乘以折减系数0.9 。

××29．钢板的拼接，当采用对接焊缝时，纵横两方向的焊缝可采用T 形交叉，其交叉点的间距不得小于 200 _mm 。

××30．在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝焊脚的比例：对正面角焊缝宜为1:1.5 （长边顺内力方向）；对侧面角焊缝可为 1:1 。

二、计算题
1．如图所示连接，尺寸为mm ，受静载拉力P ＝l30kN ，h f ＝l0mm ，钢材为Q235BF ，E43焊条，手工
焊无引弧形板，h f w =160N/mm 2。

试验算焊缝强度，并指出焊缝最危险点的位置。

如仅将P 变为压力，最不利点位置和应力大小有无变化？
解：将P 向焊缝截面形心简化，得：
N =P =130kN ，M =P ·e =130×10=1300kN ·mm 。

由N 作用在焊缝中产生的平均应力和M 作用在焊缝中产生 的最大应力分别为：
23
/17.103)
102110(107.02101307.02mm N l h N w f N f
=⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
223
2/78.68)
102110(107.021*******.026mm N l h M w f M f
=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
A 点应力最大，为两者叠加，即：
2
/95.17178.6817.103mm
N M f N f fA =+=+=σσσ 因为τf =0，将最危险A 点的应力代入强度条件：
w f f f 22.1≤σ
即：171.95 N/mm 2
<1.22×160 N/mm 2
=195.2 N/mm 2
，满足强度要求。

当P 变为压力时，A 点仍为最不利点，应力数值不变，仅仅改变方向。

2．图示连接受集中静力荷载P ＝100kN 的作用。

被连接构件由Q 235钢材制成，焊条为E43型。

已
知焊脚尺寸h f ＝8mm ，f f w ＝160N/mm 2
，试验算连接焊缝的强度能否满足要求。

施焊时不用引弧板。

解：将外力P 向焊缝形心简化，得：
V =P =100kN ，M =P ·e =30,00kN ·mm 。

由V 在焊缝中产生的剪应力为：
23
/44.31)
82400(87.02101007.02mm N l h V w f f =⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯=τ。

由M 产生的正应力为：
22
3
2/0.109)
82400(87.021********.026mm N l h M w f f =⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=σ 代入强度条件：
2
222
22
/160/30.9244.3122.10.10922.1mm N f mm N N f f f =<=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛τσ 强度满足要求。

××3．计算图中焊缝①承载能力是否满是要求。

已知：F ＝l20kN ，h f ＝8mm ，f f w
＝160N/mm 2。

F 为静力
荷载。

解：将外力F 移至焊缝的形心，得：
N=P=120kN ，M=P ·e=120×50=6,000kN ·mm 。

由N 产生的应力为：
23
/4.56)
10200(87.02101207.02mm N l h N w f N
f
=-⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
由M 产生的应力为：
22
3
2/89)
10200(87.021*******.026mm N l h M w f M f
=-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
静力荷载，βf =1.22，则：
22/160/2.11922
.1894.56mm N f mm N W f f M
f N f fA
=<=+=+=βσσσ
满足要求。

4．验算图示直角角焊缝的强度。

已知静荷载F ＝120kN （设计值），角焊缝的焊角尺寸为h f ＝8mm ，
钢材为Q235BF 钢，手工焊，焊条为E43型，f f w ＝160N/mm 2。

解：将F 移至焊缝形心，得到：
N =2
3
×120=103.9kN V =
2
1
×120=60kN M=P ·e =103.9×35=3.64×103kN ·mm 。

23
/23.69)
82150(87.02109.1037.02mm N l h N w f N f
=⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
23
/0.40)
82150(87.0210607.02mm N l h V w f V f
=⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯=τ
2
2
332
/60.108)82150(87.02101064.367.02mm N l h M w f M f
=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
2
222
22
/160/15.1510.4022.160.10823.6922.1mm N f mm N N f f f =<=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛τσ 满足要求。

5．如图示角钢两边用角焊缝与柱相连，钢材用Q345B ，焊条E50手工焊，静力荷载设计值F ＝390kN ，
请确定焊脚尺寸（转角处绕焊h f ，可不计焊口对焊缝计算长度的影响）。

f f w ＝160N/mm 2。

解：
（1）焊缝有效截面的几何特性 A w ＝2×0.7h f l w ＝2×0.7h f ×200＝280h f mm 2
332
1033.96
2007.02mm h h W f f ⨯=⨯⨯=
（2）确定焊接尺寸h f
最危险点在焊缝最上或最下面点
f f
M
f
h h W e F W M 12541033.9301039033=⋅⨯⨯⨯=⋅==σ
f
f 3139328010390h h A F A V w w V f
=
⨯===τ
()
22
f 2f 2
y 2
f /200139322.11254mm N f h h
w f V
f M fx =≤⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛τβσ 解得：h f ≥8.7mm ，取h f ＝10mm 。

mm t h f 7.6205.15.1max min ,⨯==
mm mm t h f 14~15)2~1(16)2~1(max ,=-=-=
故取h f ＝10mm ，即满足强度要求，又满足构造要求。

满足要求。

6．如图所示用菱形盖板拼接，试计算连接角焊缝所能承受的最大轴心静力设计值N 。

钢材用Q235AF ，
E43焊条手工焊，不用引弧板。

f f w ＝160N/mm 2。

解：
a .正面焊缝：
N
f l h N w f f w e 5
11104.1616022.110067.02⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==∑β
b.侧面焊缝：
N
f l h N w f w e 5
221055.2160)5100(67.04⨯=⨯-⨯⨯⨯==∑
c.斜面焊缝：
mm l w 335150300223=+=
04.133515031113
sin 112
2=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-=
-
=
θβθ
N f l h N w f w e 5331036.916004.133567.04⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==∑θβ
故总的承载力设计值为：
N =N 1+N 2+N 3=164+255+936=1355kN 。

7．请验算图示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。

静力荷载设计值F ＝220kN 。

钢材用Q235AF ，焊条
E43手工焊，无引弧板，焊缝质量三级（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）。

f t w ＝185 N/mm 2，f c w
＝
215N/mm 2，f v w ＝125 N /mm 2。

（1）计算对接焊缝计算截面的几何特性 中和轴位置：
()mm y 10010
)10300(10)102200(160
10)10300(5101022001=⨯-+⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯⨯-=
mm y 2101003102=-=
焊缝截面几何特性：
4723231054.4)5100(10)102200(10)102200(12
1
)100160(10)10300()10300(1012
1
mm I w ⨯=-⨯⨯⨯-+⨯⨯-⨯+
-⨯⨯-+-⨯⨯=
()23'109.21010300mm A w ⨯=⨯-=
剪力只由腹板承担，故只算腹板的截面面积。

（2）验算焊缝强度
最危险点是下面B 点，故只要验算该点的焊缝强度。

27
32/215/52.20310
54.421010200220m N f mm N I y M w e w =<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ
2
23
3
/125/9.7510
90.210220'mm N f mm N A F w V w =<=⨯⨯==τ
折算应力：
2
22222/5.2031851.1 1.1/28.2429.75352.2033mm N f mm N w t eq =⨯=>=⨯+=+=τσσ
不满足要求。

8．如图所示，角钢和节点板采用两面侧焊缝连接，N ＝667kN （静载设计值），角钢为2L100×10，节点板厚度为10mm ，钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，角焊缝强度设计值f f w
＝160N/mm 2
，肢尖肢背焊缝厚度相同。

试确定所需焊缝的厚度和施焊长度。

解：mm h f 5105.1min ,== 角钢肢尖处：h f,max =10-(1~2)=9~8mm 角钢肢背处：h f,max =1.2×10=12mm
角钢肢背、肢尖都取：h f =8mm 肢尖：N 1＝k 1N=0.7×667N =466.9kN ； 肢背：N 2＝k 2N=0.3×667N =200.1kN 所需焊缝计算长度为：
mm
f h N l w f
f w 261)
16087.02(10
9.466)
7.02(3
1
1=⨯⨯⨯⨯=⨯=； mm
f h N l w f
f w 112)
16087.02(10
1.200)7.02(3
2
2=⨯⨯⨯⨯=⨯=。

侧面焊缝实际长度为：
l 1= l w1+10=261+2×8=277mm ，取280mm ； l 2= l w2+10=112+2×8=128mm ，取140mm 。