第三章钢结构连接

第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

第三章钢结构连接习题3、1简述钢结构连接得类型及特点3、2受剪普通螺检有哪几种可能得破坏形式？如何防止？3、3简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时得异同点？3、4为何要规定螺栓排列得最大与最小间距要求？3、5影响高强螺栓承载力得因素有哪些？3、6有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受得静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝得长度。

习题3、6图3、7如图所示得螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为8、8级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21、5 mm，试计算此连接最大承载力N=？3、8图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？习题3、8图3、9图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。

①方案一：采用三面围焊得角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。

②方案二：采用四面围焊得角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？③方案二所耗焊条就是否少于方案一？习题3、9图3、10图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚得连接板与20mm厚得端板连接于柱得翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受得静力荷载设计值N=540kN。

①要求确定角钢与连接板间得焊缝尺寸。

②取d1=d2 = 170mm，确定连接板与端板间焊缝得焊角尺寸h f=?③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定得焊角尺寸h f就是否满足要求？习题3、10图3、11图示为C级螺栓得连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17、65mm, d o=21、5mm，承受设计荷载P=l50kN①假定支托承力，试验算此连接就是否安全？②假定支托不承力，试验算此连接就是否安全？习题3、11图3、12如图所示得连接构造，牛腿用连接角钢2L100 x 20及M22高强度螺栓(10、9级)摩擦型连接与柱相连。

第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处3.T 形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =1.52t ，最大焊脚尺寸h fmax =1.2t 1，式中的t 1和t 2分别为（ D ）A.t 1为腹板厚度，t 2为翼缘厚度B.t 1为翼缘厚度，t 2为腹板厚度C.t 1为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度D.t 1为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。

A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。

A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。

题1图 题2图A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C )A.12mmB.10mmC.8mmD.5mm14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）题11图题10图题12图 题13图题14图15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )A.9mm ，9mmB.6mm ，5mmC.9mm ，5mmD.6mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）A.40h fB.60h fC.80h fD.120h f18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏20.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A.E55型B.E50型C.E43型D.H10MnSi21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。

第三章 钢结构的连接习题参考答案1． 已知A3F 钢板截面mm mm 20500⨯用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。

解：查附表1.2得：2518mm N f w t =则钢板的最大承载力为：KNf bt N w t w 185010185205003=⨯⨯⨯==-2．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。

解：查附表1.2得：2518mm N f w t =，2512mm N f w v =。

截面的几何特性计算如下：惯性矩：44233102682065071428014280121210008121mm I x ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=翼缘面积矩：41198744050714280mm S x =⨯⨯=则翼缘顶最大正应力为：2243185215021026820610281011222mm N f mm N .h I M w tx =<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ 满足要求。

腹板高度中部最大剪应力：2243125075281026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w vw x x =<=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯==τ满足要求。

上翼缘和腹板交接处的正应力：2120805075002150507500mm N ..=⨯=⨯σ=σ上翼缘和腹板交接处的剪应力：243116434810268206198744010374mmN .t I VS w x x =⨯⨯⨯⨯==τ 折算应力：2222212152031100606434320803mm N .f .mm N ...w t =<=⨯+=τ+σ 满足要求。

第三章：钢结构的连接本章知识点：§3.1 钢结构的连接方法§3.2 对接焊缝的构造与计算§3.3 角焊缝的构造与计算§3.4 焊缝应力和焊接变形§3.5 普通螺栓连接§3.6 高强螺栓连接本章重点难点：1．钢材的屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。

2．化学成分碳、硫、磷对钢材性能的影响。

3．钢材疲劳破坏的概念和疲劳强度验算。

4．钢结构常用钢材的钢种和钢号。

本章学习目标：1．掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件。

2．掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算。

4．了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响。

3．掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。

本章小结：通过本章学习，掌握钢结构的连接方法及各方法的适用条件，掌握角焊缝、对接焊缝（焊透和部分焊透）的构造和计算，了解焊接应力和焊接变形产生的原因以及对构件承载力的影响，掌握普通螺栓连接和高强度螺栓连（摩擦型连接和承压型连接）的构造和计算。

第一节：钢结构的连接方法一．连接形式：平接（对接），搭接，垂直连接二．连接方法1．焊接连接优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。

（1）手工焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。

原则：焊缝和母材等强度。

优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；焊条：E43××（T42××）——适用于Q235（A3）E50××（T50××）——适用于16Mn，16MnqE55××（T55××）——适用于15MnV，15MnVqkg；其中43，50，55——最小抗拉强度，单位为2mm××——电流种类，药皮及不同焊接位置。

缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。

第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题载F 级。

图解：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()()()()8.7910524010101605.127105240510101601≈⨯-+⨯-⨯⨯-+⨯⨯-=ymm2.1708.792502=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特征()()()244548.7111677.415.0245.0241121223≈⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯≈x I cm 4 腹板焊缝计算截面的面积： ()5.2315.024=⨯-=wA cm 22．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 ·mm ）F V =（KN ） 查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2点a 的拉应力 Ma σ，且要求 Ma σ≤w t f18552.01024558.7910160431===⨯⨯⨯==w tx M af F F I My σ N/mm 2 解得：7.355≈F KN点b 的压应力 Mb σ ，且要求 Mb σ≤w c f21511.11024552.17010160432===⨯⨯⨯==w c x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：7.193≈F KN由F V =产生的剪应力 V τ ，且要求V τ≤wV f12543.0105.231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 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()()()wt V M bf F F 1.143.0311.132222=⨯+=+τσ解得： 2.152≈F KNF =420KN ，图3．Ⅱ．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Mσ，b 点产生最大的压应力Mσ；在N 作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为Nσ。

第三章钢结构的连接一．选择题1。

如图所示承受静力荷载的T形连接,采用双面角焊缝，手工焊,按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B）A。

4mm B。

6mm C。

8mm D.10mm题1图题2图2。

如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点 D。

水平荷载延长线与焊缝相交处3。

T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1。

5t，最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分2别为（D)A。

t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B.t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度C。

t1为较小的被连接板件的厚度,t2为较大的被连接板件的厚度D。

t1为较大的被连接板件的厚度,t2为较小的被连接板件的厚度4。

根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是（D ) A。

平焊 B。

立焊 C.横焊 D.仰焊4。

钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。

A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意6。

在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是（ C ).A。

未焊透 B。

气孔 C。

裂纹 D.夹渣7。

结构焊接时,所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（ B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C ）A。

外观检查和100％的焊缝探伤B。

外观检查和至少20%的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是( C ）。

A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1。

5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10。

图示焊接连接中,最大的焊缝应力发生在( A ）A 。

a 点B 。

b 点C 。

c 点D 。

d 点11．如图所示,连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12。