钢结构连接计算
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12 312 1.1 ftw
钢结构连接
例题1：承受轴心拉力的钢板，采用Q235钢，宽度B=200mm， 如图所示，恒载标准值NGK=60kN（γG=1.2）,活载标准值 NQK=300kN(γQ=1.4),钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝， 焊条为E43型，手工焊。试求下列三种情况是否满足承载 力要求：
1）焊缝质量为二级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=12mm; 2) 焊缝质量为三级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=14mm; 3) 焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊,钢板厚度t=14mm。
钢结构连接
【解】：
钢板所受轴心拉力设计值为
N G NGK Q NQK 1.2 60 1.4 300 492(kN)
N
e1 b
N3 2
1100 38.2 140
306 2
147.3kN
（或N2 N N1 N3 147.3kN）
所需角钢趾部侧面角焊缝的计算长度
lw2
N2 0.7hf
f
w f
【解】：
一.角焊缝的焊脚尺寸hf 最大hf ≤t-(1~2)mm=10-2=8mm(角钢趾部与端部) 最小hf ≥1.5 tmax=1.5 16 =6mm 采用hf=8mm,满足上述要求。 二.构件端部正面角焊缝所能承受的力
角Fra Baidu bibliotek缝强度设计值为
f
w f
160N/mm2
N3 0.7hf
lw3 f
(1)焊缝质量为二级，采用引弧板施焊
查表得 ftw=215N/mm2。采用引弧板lw=B
N lwt
492 103 200 12
205.0(N/mm2 )
ft w
215N/mm2 (满足要求)
(2)焊缝质量为三级，采用引弧板施焊
ftw = 185N/mm2。采用引弧板lw=B
N lwt
492 103 200 14
175.7(N/mm2 )
ft w
185N/mm2 (满足要求)
钢结构连接
(3)焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊
ftw = 185N/mm2。不采用引弧板lw=B-2t=200-2 ×14=172(mm)
N lwt
492 103 172 14
204.3(N/mm2 )
ft w
185N/mm2 (不满足要求)
f
w f
646.7 103 2 0.7 8160
361mm
lw1 60hf 60 8 480mm, lw1 8hf 88 64mm, 满足构造要求
实际长度 l1 lw1 hf 361 8 369mm,用37。0mm 四.角钢趾部侧面角焊缝长度
对1点求矩，有 M1 0 ，得
N2
钢结构连接
一.焊缝连接 1.对接焊缝
对接焊缝主要用于对接连接和T形连接中。需要注意以 下几点：
1）在焊缝的起灭弧处，根据设不设置引弧板考虑折减 不折减焊缝计算长度。
2）一级和二级对接焊缝强度设计值与钢材相同，焊缝 不必再行计算。三级对接焊缝抗拉强度为响应钢材的85%， 需进行计算。
3）复杂受力作用下根据下式验算。
标准组合：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值 为荷载代表值的组合。
频遇组合，准永久组合。
钢结构设计方法
二.概率极限状态设计法 1.承载能力极限状态 对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计
算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行 设计：γ0Sd ≤ Rd 2.正常使用极限状态 对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载 的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表 达式进行设计：Sd≤C 注意：钢结构只考虑荷载的标准组合（正常使用极限状态） 3.容许应力设计法 以经验为主，表达式σ ≤[σ]。 注意：疲劳验算采用容许应力设计方法。
钢结构的设计方法
一.基本术语 永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化
与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于 限值的荷载。 可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与 平均值相比不可以忽略不计的荷载。 偶然荷载：在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现 其量值很大，且持续时间很短的荷载。 荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值， 例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。 设计基准期：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。
准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间 约为设计基准期一半的荷载。
荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
钢结构设计方法
荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同 时出现的各种荷载设计值的规定。
基本组合：承载能力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载 的组合。
偶然组合：承载能力极限状态计算时永久荷载、可变荷载和 一个偶然荷载的组合，以及偶然事件发生后受损结构整体 稳固性验算时永久荷载与可变荷载的组合。
钢结构连接
2.直角角焊缝 直角角焊缝计算时需要注意的几点： 1）构造要求：（hfmax,hfmin,lwmax,lwmin,搭接连接要求） 2）计算公式：
(
f
f
)2 f 2
f
w f
,
其中
f
1.22
3）注意起灭弧引起的焊缝长度的减少
例题2：如图所示为承受轴力的角钢构件的节点角焊缝连接。 构件重心至角钢背的距离e1=38.2mm。钢材为Q235-B， 手工焊，E43型焊条。构件承受由静力荷载产生的轴心拉 力设计值N=1000kN。三面围焊。试设计此焊缝连接。
钢结构设计方法
标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计 分布的特征值（例如均值、 众值、 中值或某个分位值）。
组合值：对可变荷载，是组合后的荷载效应在设计基准期内 的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致 的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的 荷载值。
频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为 规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。
f
w f
0.7 8 (2 140) 1.22 160 103
306kN
三.角钢背部侧面角焊缝长度
对点2求力矩，由 M2 0 得
N1b
N3
b 2
Ne2
N1
N
e2 b
N3 2
1100 (140 38.2) 140
306 2
646.7kN
所需角钢背部侧面角焊缝的计算长度
lw1
N1 0.7hf
钢结构连接
例题1：承受轴心拉力的钢板，采用Q235钢，宽度B=200mm， 如图所示，恒载标准值NGK=60kN（γG=1.2）,活载标准值 NQK=300kN(γQ=1.4),钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝， 焊条为E43型，手工焊。试求下列三种情况是否满足承载 力要求：
1）焊缝质量为二级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=12mm; 2) 焊缝质量为三级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=14mm; 3) 焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊,钢板厚度t=14mm。
钢结构连接
【解】：
钢板所受轴心拉力设计值为
N G NGK Q NQK 1.2 60 1.4 300 492(kN)
N
e1 b
N3 2
1100 38.2 140
306 2
147.3kN
（或N2 N N1 N3 147.3kN）
所需角钢趾部侧面角焊缝的计算长度
lw2
N2 0.7hf
f
w f
【解】：
一.角焊缝的焊脚尺寸hf 最大hf ≤t-(1~2)mm=10-2=8mm(角钢趾部与端部) 最小hf ≥1.5 tmax=1.5 16 =6mm 采用hf=8mm,满足上述要求。 二.构件端部正面角焊缝所能承受的力
角Fra Baidu bibliotek缝强度设计值为
f
w f
160N/mm2
N3 0.7hf
lw3 f
(1)焊缝质量为二级，采用引弧板施焊
查表得 ftw=215N/mm2。采用引弧板lw=B
N lwt
492 103 200 12
205.0(N/mm2 )
ft w
215N/mm2 (满足要求)
(2)焊缝质量为三级，采用引弧板施焊
ftw = 185N/mm2。采用引弧板lw=B
N lwt
492 103 200 14
175.7(N/mm2 )
ft w
185N/mm2 (满足要求)
钢结构连接
(3)焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊
ftw = 185N/mm2。不采用引弧板lw=B-2t=200-2 ×14=172(mm)
N lwt
492 103 172 14
204.3(N/mm2 )
ft w
185N/mm2 (不满足要求)
f
w f
646.7 103 2 0.7 8160
361mm
lw1 60hf 60 8 480mm, lw1 8hf 88 64mm, 满足构造要求
实际长度 l1 lw1 hf 361 8 369mm,用37。0mm 四.角钢趾部侧面角焊缝长度
对1点求矩，有 M1 0 ，得
N2
钢结构连接
一.焊缝连接 1.对接焊缝
对接焊缝主要用于对接连接和T形连接中。需要注意以 下几点：
1）在焊缝的起灭弧处，根据设不设置引弧板考虑折减 不折减焊缝计算长度。
2）一级和二级对接焊缝强度设计值与钢材相同，焊缝 不必再行计算。三级对接焊缝抗拉强度为响应钢材的85%， 需进行计算。
3）复杂受力作用下根据下式验算。
标准组合：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值 为荷载代表值的组合。
频遇组合，准永久组合。
钢结构设计方法
二.概率极限状态设计法 1.承载能力极限状态 对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计
算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行 设计：γ0Sd ≤ Rd 2.正常使用极限状态 对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载 的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表 达式进行设计：Sd≤C 注意：钢结构只考虑荷载的标准组合（正常使用极限状态） 3.容许应力设计法 以经验为主，表达式σ ≤[σ]。 注意：疲劳验算采用容许应力设计方法。
钢结构的设计方法
一.基本术语 永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化
与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于 限值的荷载。 可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与 平均值相比不可以忽略不计的荷载。 偶然荷载：在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现 其量值很大，且持续时间很短的荷载。 荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值， 例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。 设计基准期：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。
准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间 约为设计基准期一半的荷载。
荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
钢结构设计方法
荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同 时出现的各种荷载设计值的规定。
基本组合：承载能力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载 的组合。
偶然组合：承载能力极限状态计算时永久荷载、可变荷载和 一个偶然荷载的组合，以及偶然事件发生后受损结构整体 稳固性验算时永久荷载与可变荷载的组合。
钢结构连接
2.直角角焊缝 直角角焊缝计算时需要注意的几点： 1）构造要求：（hfmax,hfmin,lwmax,lwmin,搭接连接要求） 2）计算公式：
(
f
f
)2 f 2
f
w f
,
其中
f
1.22
3）注意起灭弧引起的焊缝长度的减少
例题2：如图所示为承受轴力的角钢构件的节点角焊缝连接。 构件重心至角钢背的距离e1=38.2mm。钢材为Q235-B， 手工焊，E43型焊条。构件承受由静力荷载产生的轴心拉 力设计值N=1000kN。三面围焊。试设计此焊缝连接。
钢结构设计方法
标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计 分布的特征值（例如均值、 众值、 中值或某个分位值）。
组合值：对可变荷载，是组合后的荷载效应在设计基准期内 的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致 的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的 荷载值。
频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为 规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。
f
w f
0.7 8 (2 140) 1.22 160 103
306kN
三.角钢背部侧面角焊缝长度
对点2求力矩，由 M2 0 得
N1b
N3
b 2
Ne2
N1
N
e2 b
N3 2
1100 (140 38.2) 140
306 2
646.7kN
所需角钢背部侧面角焊缝的计算长度
lw1
N1 0.7hf