钢结构第七章作业2013

7.9. 两面侧焊的角钢连接，受沿形心线的静力荷载作用，设计值 N ＝600KN,角钢为2L100×63×10，连接板厚 10mm ,钢材为Q235,焊条为 E43型，手工焊，根据构造要求和受力要求设计角焊缝.

解：2/160mm N f w f = 据题设焊脚高度为 mm h f 81=，mm h f 62=

(1) 采用两边侧焊，肢背、肢尖的受力为（图中为长肢相连）

kN N K N 39060065.011=⨯=⋅=

kN N K N 21060035.022=⨯=⋅=

（2）计算肢背、肢尖所需焊缝长度为

mm h f h N L f w f f w 2268160

87.02103907.023

1111=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= mm h f h N L f w f f w 1626160

67.02102107.0232222=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 构件端部按要求做成2f h 绕角焊，故不再加h f 。

分别取230mm 和170mm ，满足构造要求。

若端部不做2f h 绕角焊，则

mm h f h N L f w f f w 23416160

87.02103907.023

1111=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= mm h f h N L f w f f w 16812160

67.02102107.0232222=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 分别取240mm 和170mm ，满足构造要求。

7.10 图示三面围焊，焊脚尺寸为6mm ，钢材为Q235BF ，计算此连接能承受的最大拉力。

解：2/160mm N f w f =

端焊缝受力

kN f h b N w f f e 32816022.167.0200223=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=β

侧焊缝受力

kN f h l N N w f e 28816067.0)6220(2221=⨯⨯⨯-⨯=⨯⨯==

kN N N N N 904288288328123=++=++=总

连接板只需验算中间20厚的

kN kN 90498420524020>=⨯⨯=连接板抗拉

故该连接能承受的最大拉力为904kN

7.11图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kNm ，钢材为Q235BF ，焊条为E43系列。

（1）采用三面围焊角焊缝，试设计此角焊缝，即确定焊脚高度h f 。

（2）四面围焊，焊脚高度可以改为多少。

（3）方案二的焊条是否少于方案一。

解：要点：画对焊缝截面图

mm h t h t f f 11~106)2~1(5.121<<⇒-<<

取hf=8mm ，则焊缝有效截面如下图所示

求形心位置

mm x 6.54)

26.5300(6.51926.52)26.5192(1926.52=⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 4432106427300126.58.152)1926.5(6.52mm I wx ⨯=⨯+

⨯+⨯⨯= 4

423231023096.546.53006.512

300)]2)6.548.2(6.197[6.1976.56.197126.5(2mm I wy ⨯=⨯⨯+⨯++-⨯⨯+⨯= 4873623096427cm I I J wy wx =+=+=

可以2222222

4624

6/160/4.1309.104)22

.14.94()()(/4.94108736)6.54192(1060/9.1041087368.1521060mm N mm N mm N J Tr mm N J Tr T A f T A x T A y T A <=+=+=⨯-⨯⨯===⨯⨯⨯==τβσστ

假设hf=7mm ，计算结果与焊脚高度近似成线性比例关系 则

可以222222/160/1497

84.130789.104)22.14.94()()(mm N mm N T A f T A <=⨯=⨯+=+τβσ只是7mm 的焊缝很少用，一般为2mm 的模数

假设hf=6mm ，则不满足强度要求

如果采用近似计算，查339页附表14，有

mm

b i mm

h i y x 5820029.029.011730039.039.0=⨯===⨯== 形心位置

mm h h h x e e e 57300

20021002002=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= e

e wy wx e y wx e x wx h h I I J h A i I h A i I ⨯⨯=+⨯⨯=+=⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯=4222222101194)58117(70070058700

117

(*)

)754()22.1719()()(/719101194)57200(1060/754101194150106022222462

46e e T A f T A e e x T A e e y

T A h h mm N h h J Tr mm N h h J Tr +=+=⨯-⨯⨯===⨯⨯⨯==τβσστ

取hf=8mm ，则（*）为171N/mm2>160，不满足

而相对精确的计算结果仅为130.4，可见两者相差较大。

此时焊缝需要取为10mm 。

取hf=6mm ，则焊缝有效截面如下图所示

4444334

4331090693261580810326120012

3004.20812)22.4300(10580830012

2004.30812)22.4200(mm J mm I mm I wx wx ⨯=+=⨯=⨯-⨯⨯+=⨯=⨯-⨯⨯+= 可以2222222

462

46/160/8.1146.100)22

.15.67()()(/5.671090691.1021060/6.10010

90691.1521060mm N mm N mm N J Tr mm N J Tr T A f T A x T A y T A <=+=+=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==τβσστ

取hf=5mm ，则也可以2222/160/8.1375/68.114)()(mm N mm N T

A f

T

A <=⨯≈+τβσ