第三章_钢结构的连接

第三章：钢结构的连接

练习与作业(附答案)：

例题3.1 试计算图3. □. 1 (a)所示牛腿与柱连接的对接焊缝所能承受的最大荷

载F (设计值)。钢材为Q235,焊条为E43型，手工焊，施焊时不用引弧板，焊缝质量为三

图3. 口 . 1牛腿与柱用对接焊缝连接

解：

1. 确定对接焊缝计算截面的几何特性

⑴确定中和轴的位置

160 10 10 5 240 5 10 127.5

y1 -------------------------------------------------------- 79.8 mm

160 10 10 240 5 10

y2250 79.8 170.2 mm

(2)焊缝计算截面的几何特征

1 3 2-

2 4

I x1 24 0.5 24 0.5 1 4.77216 1 1 7.4822445 cm

12

腹板焊缝计算截面的面积：

- ._ , 2

A w 24 0.5 1 23.5cm

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：

M Fe 160F (KN・ mm

V F (KN

215 N/mm, f t w 185 N/mnn^, f v w 125 N/mm 2

解得：F 355.7 KN

点b 的压应力 M ,且要求

解得：F 193.7 KN

由V F 产生的剪应力

解得：F 290.7 KN

w

...................................................................... t

解得：F 152.2 KN

例题3.2 如图3. 3所示两块钢板的对接连接焊缝，已知偏心拉力 F =420KN,

钢材为Q235,焊缝E43型，手工焊，施焊时采用引弧板，试问此对接焊缝需采用哪种质量

f

查表得：f c

w

c

点a 的拉应力

M

M w a ，且要求 a V f t

My i I x

3

160 F 10

0.52 F f t w 185 N/mr2i

My 2 I x

160F 103 170.2 2455 104

1.11F f c w 215 N/mm 2

F 103 23.5 102

0.43F

席 125 N/mm 2

2

2

... 1.11F

3 0.43F

1.1 f t w

故此焊缝所能承受的最大荷载设计值

F 为 152.2KN 。

图3. n . 3对接焊缝受偏心力作用 解：

分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力 F 产生的弯矩 M 和轴心拉力N 的共同作用， 在M 作用下，a 点产生最大的拉应力 M

, b 点产生最大的压应力

M

;在N 作用下，焊缝

均匀受拉，各点拉应力均为

N

。由此可见，a 点为最危险点，因此，只需计算

a 点的合应

力，就能确定需要哪个等级质量的焊缝。

1. 将偏心力F 向焊缝形心简化，得：

M Fe 420 150 63000KN ・ mm N F

420KN

2. 计算在M N 作用下a 点的应力

M

6M ti W N

N

a 点的合应力 M N 175 N/mm 2

3 .查表知，焊缝质量为一、二级时，f t w 215 N/mm 2,焊缝质量为三级时的 f t w 185 N/mm,由此可见，此对接焊缝只需焊缝质量为三级时就能满足强度要求。

当F =480KN 时，与上述相同的方法计算得： M

120 N/mr2i,

N

80 N/mn2i,故a

点的合应力

M N

200 N/mm 2。很显然焊缝质量为三级时，

则不能满足强度要求，

只能经过一、二级焊缝质量才能满足强度要求。

例题3.3 如图3.

4所示角钢，两边用直角角焊缝（绕角焊）和柱翼缘相连接，钢

材为Q235，焊条E43型，手工焊，承受静力荷载F =150KN,试确定所需的最小焊角尺寸

h f 。

图 3. n . 4 解：

其计算步骤如下：

(1) 确定焊缝有效截面的几何特征值 A 、W;

6 63

106

105 N/mm 2

10 600

420 103 八

2 ----------- 70 N/mm 10 600

(2) 计算危险点a (或点b)在M和V作用下的应力M和V ；

(3) 确定焊脚尺寸h f O

首先由公式(3.18)求得此焊缝连接所需的焊脚尺寸h f，再根据构造要求，决定其最小的

焊脚尺寸。

例题3.4 如图3. II . 5所示，双角钢和节点板用直角角焊缝连接，钢材为16Mn钢, 焊条E50型，手工焊、采用侧焊缝连接，肢背、肢尖的焊缝长度l均为300mm焊脚尺寸h f

为8mm试问在轴心力N = 1200KN作用下，此连接焊缝是否能满足强度要求？若不能则应采用什么措施，且如何验算？