钢结构3章例题

hf
664 10 176mm,取为180mm. 4
拼接盖板的长度为：
L 2lw' 10 2180 10 370mm
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
（3）采用菱形盖板时[图3.24(c)] 当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角部
的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。菱形拼 接盖板的连接焊缝由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝 等组成。设计时，一般先假定拼接盖板的尺寸再进行验 算。拼接盖板尺寸如图3.24(c)所示,则各部分焊缝的承载 力分别为：
钢结构
设计原理
图3.30 例3.6图
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
【解】在图3.30中钢管柱与钢底板连接的角焊缝同时承受
轴心力N弯矩M及剪力V作用，显然B点为最危险点。在焊
缝的有效截面上，N和M产生垂直于焊缝的一个直角边的
应 f力z ,
。
fx
而V产生垂直于另一直角边的应力 由于基本f 公式（3.6）
fx
fv
V helw
212 103 0.7 8 688
55.0 N
mm2
第三章 钢结构的连接例题
（上式中焊缝计算长度 lw d 3.14 21）9 688mm
fz
fN
fM
N helw
M Iw
d 2
280 103 0.7 8 688
16 106 23.1106
219 148.5 N 2
mm2
按 f和x 的fz 合应力进行计算，即：
2 fv
(fN
fM )2
55.02 148.52 158.4 ffw 160 N mm2
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
【例3.7】图3.31钢板长度l1 400m搭m接, 长度
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
图3.22 例3.1图
第三章 钢结构的连接例题
【解】将N分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：
钢结构
设计原理
Nx N
sin N
sin 60
280
3 242.5kN 2
Ny N
cos N
cos 60
280 1 140kN 2
f
Nx 2helw
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
第3章 例题
【例3.1】
试验算图3.22所示直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静
态斜向力N=280kN(设计值)， ,角60焊缝的焊角尺
寸 hf 8m,实m际长度
为E43型。
lw' 钢1材55为mQm2, 35B，手工焊，焊条
正面角焊缝：
N1 2helw1f ffw 2 0.7 10 401.22160 109.3kN
侧面角焊缝：
N2
4hf lw2
f
w f
2 0.7 10 (120
10) 160
492.8kN
第三章 钢结构的连接例题
斜焊缝：斜焊缝强度介于正面角焊缝与侧面角焊缝之间， 从设计角度出发，将斜焊缝视作侧面角焊缝进行计算， 这样处理是偏于安全的。
mm2
由于剪力V在腹板焊缝中产生的平均剪应力：
钢结构
设计原理
f
V
365103
124.6 N mm2
(he2lw2 ) 2 0.7 6348.8
第三章 钢结构的连接例题
则腹板焊缝的强度（A点为设计控制点）为：
2
f2 f
f 2
113.2 1.22
2
124.62
155.4 N
mm2
由式（3.12）知：
N1
1N
N3 2
0.67N
273.3 2
523.3kN
第三章 钢结构的连接例题
则
N 523.3 136.7 985.1kN 0.67
由式（3.13）计算肢尖焊缝承受的内力 N为2 ：
N2
2N
N3 2
0.33 985.1 136.7
188.4kN
由此可算出肢尖焊缝的长度为：
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
图3.24 例3.2图
第三章 钢结构的连接例题
【解】设计拼接盖板的对接连接有两种方法,一种方法是 假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板 的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸， 然后验算焊缝的承载力，如果假定的焊脚尺寸和拼接盖 板尺寸不能满足承载力要求时，则进行相应调整再验算， 直到满足要求为止。
242.5103
2 0.78 (155 16)
155.8 N
mm2
f
Ny 2helw
140 103 2 0.78(155 16)
89.9 N
mm2
第三章 钢结构的连接例题
焊缝同时承受和f 作f 用，用式（3.6）验算：
2
f f
f 2
155.8
2
1.22
89.92
156.2 N
mm2
2
400 103 0.78160
2
289mm
故角焊缝的实际长度 l为1 ：
l1 lw 2hf 289 2 8 305mm
故选（C）
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
【例3.5】试验算图3.29所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。 钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊。荷载设计值 N=365kN，偏心距e=350mm，焊脚hf1 尺 8寸mm hf2 ， 6mm 图3.29（b）为焊缝有效截面的示意图。
角焊缝的焊脚尺寸 h应f 根据板件厚度确定：
由于焊缝是在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度
钢结构
设计原理
t2 16mm>6mm, t2 t1
第三章 钢结构的连接例题
则：
hfmax t (1 ~ 2) 16 (1 ~ 2) 15mm或14mm
hfmin 1.5 t 1.5 28 7.9mm
钢结构
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第三章 钢结构的连接例题
（2）采用三面围焊时[图3.24（b）]
采用三面围焊可以减小两侧侧面角焊缝的长度,从而 减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与采用 两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角焊缝的 长度lw’=b=240mm，则正面角焊缝所承受的内力为：
钢结构
设计原理
N'
lw'
lw 4
2hf
1250 4
20
333mm<60hf
6010 600mm
所需拼接盖板长度：
L 2lw' 10 2 333 10 676mm,取680mm。
钢结构
设计原理
式中,10mm为两块被连接钢板间的间隙。拼接盖板的 宽度b就是两条侧面角焊缝之间的距离,应根据强度条件 和构造要求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的情 况下，拼接盖板的截面积A’应等于或大于被连接钢板的 截面积。
lw' 2
N2 2he ffw
8
188.4 103 2 0.7 8 160
8
114mm
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
【例3.4】图3.26所示节点连接，钢材为Q235B，焊条 为E43型，手工焊。连接受斜向静拉力设计值566kN,节 点板与主构件采用双面角焊缝连接,hf=8mm,则角焊缝 的实际长度l1(mm)与下列何项数值最为接近。 （注：本题形式为注册结构工程师考试题型）
ffw
160 N
mm2
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
【例3.2】
试设计用拼接盖板的对接连接（图3.24）。已知钢板 宽B=270mm,厚度t1=28mm,拼接盖板度, t2=16mm,该 连接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值）,钢材为 Q235B，手工焊，焊条为E43型。
钢结构
设计原理
(A)220 (B)240 (C)305 (D)335
钢结构
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第三章 钢结构的连接例题
l1/2 l1/2
钢结构
设计原理
V H 节点板 t=12mm
图3.26 例3.4图
第三章 钢结构的连接例题
【解】将斜向拉力分解后可知，此T形连接的角焊缝同时承 受拉力H（水平分力）和剪力V（竖向分力）作用,其中 H=V=566 2=400kN。
载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为2∠125×10,与厚度为 8mm的节点板连接,其肢背搭接长度为300mm,焊脚尺寸均 为hf=8mm,钢材为Q235B,手工焊,焊条为E43型。
钢结构
设计原理
图3.25Fra Baidu bibliotek例3.3图
第三章 钢结构的连接例题
【解】角焊缝强度设计值 ffw 160，N 焊mm缝2内力分配系数
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
钢结构
设计原理
图3.29 例3.5图
第三章 钢结构的连接例题
【解】竖向力N在角焊缝形心处引起剪力 和V弯=矩N=M365NkNe 3650.35 127.8kN m。
(1)考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法
全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为：
Iw
2
0.42 34.883 12
mm2
f
ffw
195 N
mm2
腹板焊缝的强度
f
V 2he2lw2
365103 2 0.7 6 348.8
124.6 N
mm2
160 N
mm2
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第三章 钢结构的连接例题
【例3.6】试验算图3.30所示钢管柱与钢底板的连接角焊 缝。图中内力均为设计值，其中N=280kNM, 16kN m, V=212kN。焊脚尺h寸f 8mm，钢材为Q235B,手工焊，焊 条为E43型。
N3 4helw3 ffw 4 0.710 1502 1002 160 807.6kN
连接一侧焊缝所能承受的内力为：
N ' N1 N2 N3 109.3 492.8 807.6 1409.7 N 1400kN,
满足要求。
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
【例3.3】 试确定图3.25所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承
2helw' f
f
w f
2 0.710 2401.22160
655.9kN
连接一侧所需侧面角焊缝的总长度为：
lw
N N' 4he ffw
(1400 655.9) 103 0.7 10 160
664mm
第三章 钢结构的连接例题
连接一侧共有4条侧面角焊缝，则一条侧面角焊缝的 长度为：
lw'
lw 4
是根据只有垂直于一个直角边的应力 导出的，不适用此
种受力状态。f考 虑1.0到该受力状态较为少见，可略偏安全地
取 按各方向应力的合应力进行计算。
首先计算环形焊缝有效截面的惯性矩（偏安全地取环形
焊缝直Iw径与18 钢he管d 3柱 直18 径3.1相4同0）.78 2193 23.1106 mm
在B点所受应力为：
由式（3.6）得：
f f
2
f 2
2
2
H
2 0.7f hf lw
V 2 0.7hf lw
ffw
经换算得焊缝的计算长度lw为
2
2
lw
H
2 0.7f
hf
ffw
V 2 0.7hf
ffw
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
400 103
2
2
0.7 1.22 8
160
取：hf 10m查m附录表1.2得角焊缝强度设计值
ftw 160 N mm2 （1）采用两面侧焊时[图3.24(a)]
钢结构
设计原理
连接一侧所需焊缝的总长度，可按式(3.8)计算得：
N 1400103 lw he ffw 0.710160 1250mm
第三章 钢结构的连接例题
此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有4条侧焊缝， 一条侧焊缝的实际长度为:
ffw
160 N
mm2
(2)不考虑腹板焊缝传递弯矩的计算方法 翼缘焊缝所承受的水平力
钢结构
设计原理
H M 127.8106 =336.3kN
h
380
（h值近似取为翼缘中线间距离）
第三章 钢结构的连接例题
翼缘焊缝的强度
f
H he1lw1
336.3103 0.78(210 2100)
146.5 N
2 21 0.56 20.282
410 0.5617.722
19677cm4
钢结构
设计原理
第三章 钢结构的连接例题
翼缘焊缝的最大应力：
f1
M Iw
h 2
127.8106 19677 104
205.6
133.5
N
mm2
腹板焊缝中由于弯矩M引起的最大应力：
f2
133.5 174.4 113.2 N 205.6
为
1 0.6。7,正2面角0.焊33缝的长度等于角钢肢的宽度，
即
则正lw面3 角 b焊缝12所5m能m承, 受的内力 为
N3
N3 2helw3f ffw 2 0.7 81251.22160 273.3kN
肢背角焊缝所能承受的内力 N为1 ：
钢结构
设计原理
N1 2helw1 ffw 2 0.7 8 (300 8) 160 523.3kN
第三章 钢结构的连接例题
选定拼接盖板宽度b=240mm，则： A' 240 216 7680mm2 A 270 28 7560mm2
满足强度要求。
根据构造要求可知： b 240mm lw 313mm 且b 16t 1616 256mm
满足要求，故选定拼接盖板尺寸为
680mm 240mm 16mm。