钢结构计算题(焊接、螺栓连接、稳定性)[详细]

Q235,焊缝)

解

由于翼缘处的剪应力很小,假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受,而弯矩由整个T 形焊缝截面承受.分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力,按照各自应满足的强度条件,可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ,最后,取其最小的F 值即为所求.

1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置

()()()()80

10

102401020160)10115(1010240510201601≈⨯-+⨯-+⨯⨯-+⨯⨯-=

y

米米

160802402=-=y 米米

(2)焊缝计算截面的几何特性

()6232

31068.22)160115(230101014012

151602301014023010121mm I x ⨯=-⨯⨯+⨯⨯++-⨯⨯+⨯⨯=

腹板焊缝计算截面的面积:

230010230=⨯=w A 米米2

2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F . 将力F 向焊缝截面形心简化得:

F Fe M 160==(KN·米米) F V =(KN)

查表得:215=w c f N/米米2,185=w t f N/米米2,125=w

v f N/米米2

点a 的拉应力M a σ,且要求M a σ≤w

t f 18552.010

226880101604

31===⨯⨯⨯==w t x M a

f F F I My σ N/米米2 解得:278≈F KN

点b 的压应力M

b σ,且要求M

b σ≤w

c f 215129.110

2268160101604

32===⨯⨯⨯==w

c x M

b

f F F I My σ N/米米2 解得:5.190≈F KN

由F V =产生的剪应力V τ,且要求V τ≤w

V f

125435.010

23102

3===⨯⨯=w

V V f F F τ N/米米2 解得:7.290≈F KN

点b 的折算应力,且要求起步大于1.1w

t f ()

()()w t V M b

f F F 1.1435.03129.132

22

2=⨯+=

+τσ

解得:168≈F KN

缝的距离不相等,肢尖焊缝的受力小于肢背焊缝的受力,又题中给出了 肢背、肢尖焊缝相同的长度和焊脚尺寸,所以,只要验算肢背焊缝的强度,若能满足,肢尖焊缝的强度就能肯定满足.

查角钢角焊缝的内力分配系数表得,k 1=0.65,k 2=0.35;查焊缝强度表得 =w f f 200 N/米米2

一条肢背焊缝的计算长度=1w l 300-2x8=284米米,要求8h f 和40米米≤1w l ≤60h f ,显然符合构造要求.

肢背焊缝所能承担的力1N :

780120065.011=⨯==N k N KN

则其焊缝强度为: 245284

87.02107807.023

11≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=w f f l h N τ N/米米2

＞=w f f 200 N/米米

2

故此连接不能满足强度要求.应采取以下措施:

1． 增加肢背焊缝的长度 2.34820087.02107807.023

11

≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=w

f

f w f h N l 米米 因此,肢背焊缝的长度必须加长到364162.3481011=+=+=w l l 米米,才能使其满足强度要求.采用这种方法,就会增加节点板的尺寸.

而此时肢尖焊缝的应力132284

87.0235.0=⨯⨯⨯=

N

f τ N/米米2＜=w f f 200 N/米米2,满

足强度要求,且可以适当减小其焊缝长度.

2． 增加肢背焊缝的焊脚尺寸

根据构造要求,肢背焊缝最大的焊脚尺寸12102.12.1max =⨯==t h f 米米. 而实际所需的焊脚尺寸为

f h ≥8.92002847.02107807.023

11=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯w

f

w f l N 米米 因此,将肢背焊缝的焊脚尺寸增加到10米米就能使此连接满足强度要求.

3． 改用三面围焊

首先计算正面角焊缝所能承担的力3N :

w f w f f l h N ⨯⨯⨯⨯⨯=22.17.0233

6.3821020022.11408

7.023≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-KN

求肢背焊缝所能承担的力1N : 7.5886.3825.0120065.02

1

311=⨯-⨯=-

=N N k N KN 则 185284

87.02107.5887.023

11≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=w f f l h N τ N/米米2

＜=w f f 200 N/米米2

满足强度要求.

3． 如图所示为板与柱翼缘用直角角焊缝连接,钢材为Q235,焊条E43型,手工焊,焊脚尺寸h f =10米米,f f w

=160N/米米2

,受静力荷载作用,试求:(米、N 、V 作用下的直角角焊缝)

1.只承受F 作用时,最大的轴向力F=？

2.只承受P 作用时,最大的斜向力P=？

3.若受F 和P 的共同作用,已知F=250KN,P=150KN,此焊缝是否安全？

解:

分析:根据已知条件,可将斜向力P 向焊缝形心简化得米、N 、V,将F 向焊缝形心简化只得N.米、N 使焊缝有效截面产生应力σ

米f

、σN f ,而剪力V 则产生应力τv

f ,最后可按角焊缝

的基本计算公式计算此连接能承受的最大力F 或P,并可进行焊缝强度验算.

一条焊缝的计算长度l w =300－20=280米米,1.在力F 作用下,焊缝属于正面角焊缝,