钢结构计算题(焊接)
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*、某节点钢板厚12mm ，用对接和角接组合焊缝焊于端板上，承受静力荷载标准值F k =250kN ，其中20%为永久荷载，80%为可变荷载,如下图所示。采用Q235钢，手工焊，焊条为E43型，焊缝强度设计值为2185/w t f N mm =，未用引弧板施焊。试验算此焊缝强度是否满足设计要求。 解：（组合焊缝的计算和对接焊缝的一样）
拉力设计值 1.20.2250 1.40.8250340G GK Q QK F F F kN γγ⨯⨯⨯=⨯=+=+
该拉力为偏心力,与x 轴的间距为偏心距e=100,焊缝所受的弯矩为
焊缝的有效厚度为节点板厚t ; 由于未用引弧板，焊缝有效长度为l w =b -2t
节点板和焊缝所受的力是轴向力+弯矩,焊缝应力分布如下图所示。
最大正应力(拉)为
焊缝强度不满足要求。
*、某节点钢板用角焊缝焊于端板上，承受静力荷载设计值F =340kN ，。采用Q235钢，手工焊，焊条为E43型，焊脚厚度h f =10mm ，焊缝强度设计值为2160/w f f N mm =。试验算此焊缝强度是否满足设计要求。
解:
偏心拉力与x 轴的间距为偏心距e=100,焊缝所受的弯矩为
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚度为0.7h f ; 由于焊缝两端都无绕角焊，每条焊缝有效长度为l w =b -2h f 。
节点板和焊缝所受的力是轴向力+弯矩,焊缝应力分布如下图所示。
最大正应力(拉)为
焊缝强度满足要求。
*、某节点钢板厚12mm ，用对接和角接组合焊缝焊于端板上，承受静力荷载设计值C =200kN ，T =400kN ，如下图所示。采用Q235钢，手工焊，焊条为E43型，
三级焊缝,焊缝强度设计值为：22185/,125/w w t v f N mm f N mm ==，未用引弧
板施焊。试验算此焊缝强度是否满足设计要求。
解: 轴力、弯矩、剪力设计值的计算如下
节点钢板所受的水平力(轴力)0x cos60400200/2300F T C kN =-⋅=-=
节点钢板所受的弯矩3730010100310x M F e N mm ==⨯⨯=⨯⋅
节点钢板所受的竖向力(剪力
)0sin60y F C =⋅=
焊缝处轴力、弯矩、剪力产生的应力分布如下图所示。
焊缝的有效厚度为节点板厚t ; 未用引弧板，焊缝有效长度为l w =b -2t 最大正应力
37max 222
30010310/612(400212)12(400212)/666.5106.1172.6185/x x w w w t F F M M A W tl tl f N mm σ⨯⨯=+=+=+⨯-⨯⨯-⨯=+=<=, 可 最大剪应力
322max 101.5 1.5 1.557.5/125/12(400212)y y
w V w F F N mm f N mm A tl τ====<=⨯-⨯, 可 最大剪应力处（焊缝中点）的正应力2mid 066.5/x F N mm A
σ=+=
焊缝中点的折算应力
22119.8/ 1.1203.5/w t N mm f N mm ==<=, 可
最大正应力处的剪应力为0，故不需考虑其折算应力。焊缝强度满足要求。
某节点钢板用角焊缝焊于端板上，承受静力荷载设计值C =200kN ，T =400kN ，如下图所示。采用Q235钢，手工焊，焊条为E43型，焊脚厚度h f =10mm ，焊缝强度设计值为2
160/w f f N mm =。试验算焊缝强度是否满足设计要求。
解：轴力、弯矩、剪力设计值的计算如下
节点钢板所受的水平力(轴力)0x cos60400200/2300F T C kN =-⋅=-=
节点钢板所受的弯矩3730010100310x M F e N mm ==⨯⨯=⨯⋅ 节点钢板所受的竖向力(剪力
)0sin60y F C =⋅=
焊缝处轴力、弯矩、剪力产生的应力分布如下图所示。
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚度为0.7h f ; 由于焊缝两端都无绕角焊，每条焊缝有效长度为l w =b -2h f 。
最大正应力
剪应力232.6/20.7y y
f f w F F N mm A h l τ====⨯ 强度验算
22123.6160/w f mm f N mm ==<=,满足要求。
*、某简支钢梁如下图左所示，受集中荷载设计值F =400kN ，跨度l =10m ，Q235钢，梁截面为焊接工字形如下图右所示。因梁的长度不够，用对接焊缝进行拼接，焊缝为手工焊，质量等级为三级,用引弧板施焊，腹板无切角，焊缝强
度设计值 22185/,125/w w t v f N mm f N mm ==。
1）试求焊缝截面处的弯矩设计值M 和剪力设计值V
2）试求焊缝处腹板的最大弯曲正应力σmax 、最大剪应力τmax 、最小剪应力τmin
3）试验算腹板焊缝的强度是否满足设计要求
解1）
焊缝承受得弯矩设计值和剪力设计值
2）
3） 折算应力
22225.6/ 1.1203.5/w t N mm f N mm ==>=，不可 强度不满足要求。
*、某角钢牛腿,截面为11409010∠⨯⨯,短边外伸如下图所示，承受静力荷载F =120kN ，偏心距e =30mm ，Q235钢。角钢长边用角焊缝焊于柱翼缘板，手工焊，E43型焊条，角钢背施绕角回焊，连续施焊。焊缝强度设计值为 2160/w f f N mm =。焊脚厚度h f =8mm ，试验算焊缝的强度是否满足设计要求。 解
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚度为0.7h f ; 由于焊缝一端有绕脚焊，每条焊缝有效长度为l w =b -h f 。
焊缝所受剪力为F ，弯矩为M =Fe
应力分布如下图所示 最大弯曲正应力32max 22
1201030110.7/1120.7 1.48(1408)66
f f w M F e N mm W h l σ⋅⨯⨯====⨯⨯⨯⨯⨯⨯- 剪应力3
21201081.2/20.7 1.48(1408)
f f w F F N mm A h l τ⨯====⨯⨯⨯⨯- 强度验算
22121.8/160/w f N mm f N mm ==<=，可 焊缝强度满足要求。