第三章钢结构的连接计算题答案分解
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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 5.2f h 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 wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf 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 m m = 内力分配:22110003333N N KN α==⨯=, 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算:116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑,则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+=',取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+=',取260mm 。
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 。
钢结构设计原理刘智敏第三章课后题答案第3章钢结构的连接12. 如图3-57所⽰的对接焊缝,钢材为Q235,焊条为E43型,采⽤焊条电弧焊,焊缝质量为三级,施焊时加引弧板和引出板。
已知,试求此连接能承受的最⼤荷载。
解:因有引弧板和引出板,故焊缝计算长度l w=500mm,则焊缝正应⼒应满⾜:其中,故有,故此连接能承受的最⼤荷载为。
13. 图3-58所⽰为⾓钢2∟140×10构件的节点⾓焊鏠连接,构件重⼼⾄⾓钢肢背距离,钢材为Q235BF,采⽤⼿⼯焊,焊条为E43型,,构件承受静⼒荷载产⽣的轴⼼拉⼒设计值为N=1100kN,若采⽤三⾯围焊,试设计此焊缝连接。
解:正⾯⾓焊缝且故可取,此时焊缝的计算长度正⾯焊缝的作⽤:则由平衡条件得:所以它们的焊缝长度为,取370mm,,取95mm。
17. 如图3-61所⽰的焊接⼯字形梁在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝,拼接处作⽤有弯矩,剪⼒,钢材为Q235B钢,焊条⽤E43型,半⾃动焊,三级检验标准,试验算该焊缝的强度。
解:(1)确定焊缝计算截⾯的⼏何特征x轴惯性矩:中性轴以上截⾯静矩:单个翼缘截⾯静矩:(2)验算焊缝强度焊缝最⼤拉应⼒(翼缘腹板交接处):查表知,,所以焊缝强度不满⾜要求。
19. 按⾼强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接,采⽤8.8级M20(=21.5mm)的⾼强度螺栓,接触⾯采⽤喷吵处理。
(1)确定连接盖板的截⾯尺⼨。
(2)计算需要的螺栓数⽬并确定如何布置。
(3)验算被连接钢板的强度。
解:(1)摩擦型设计查表得每个8.8级的M20⾼强度螺栓的预拉⼒,对于Q235钢材接触⾯做喷砂处理时。
单个螺栓的承载⼒设计值:所需螺栓数:(2)承压型设计查表知,。
单个螺栓的承载⼒设计值:所需螺栓数:螺栓排列图如下所⽰验算被连接钢板的强度a.承压型设计查表可知,当满⾜要求。
b.摩擦型设计净截⾯强度验算:满⾜要求;⽑截⾯强度验算:满⾜要求。
20. 如图3-62所⽰的连接节点,斜杆承受轴⼼拉⼒设计值,端板与柱翼缘采⽤10个8.8级摩擦型⾼强度螺栓连接,抗滑移系数,求最⼩螺栓直径。
第三章钢结构连接习题3.1简述钢结构连接的类型及特点3.2受剪普通螺检有哪几种可能的破坏形式?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的异同点?3.4为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求?3.5影响高强螺栓承载力的因素有哪些?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,承受的静力荷载设计值N = 600kN,试计算所需角焊缝的长度。
习题3.6图3.7如图所示的螺栓双盖板连接,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:采用三面围焊的角焊缝与柱连接,试设计此角焊缝。
②方案二:采用四面围焊的角焊缝与柱连接,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厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘,钢材用Q235-B·F,焊条为E43系列型,采用手工焊接,所承受的静力荷载设计值N=540kN。
①要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。
②取d1=d2 = 170mm,确定连接板和端板间焊缝的焊角尺寸h f=?③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定的焊角尺寸h f是否满足要求?习题3.10图3.11图示为C级螺栓的连接,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,试验算此连接是否安全?②假定支托不承力,试验算此连接是否安全?习题3.11图3.12如图所示的连接构造,牛腿用连接角钢2L100 x 20及M22高强度螺栓(10.9级)摩擦型连接和柱相连。
.钢结构的连接习题参考答案1.已知A3F钢板截面用对接直焊缝拼接,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:则钢板的最大承载力为: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,剪力,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。
得:解:查附表1.2,截面的几何特性计算如下:惯性矩:翼缘面积矩:则翼缘顶最大正应力为:满足要求。
腹板高度中部最大剪应力:满足要求。
..上翼缘和腹板交接处的正应力:上翼缘和腹板交接处的剪应力:折算应力:满足要求。
试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连.3。
①采)(E43型,手工焊,轴心拉力设计值接。
钢材Q235B静力荷载,焊条用侧焊缝;②采用三面围焊。
解:查附表1.2得:采用两边侧焊缝①因采用等肢角钢,则肢背和肢尖所分担的内力分别为:肢背焊缝厚度取,需要:用采响虑考焊口影;肢尖焊缝厚度取,需要:..考虑焊口影响采用。
②采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取,,每面肢背焊缝长度:,取每面肢尖焊缝长度,取。
钢材为4.如图所示焊接连接,采用三面围焊,承受的轴心拉力设计值Q235B,焊条为E43型,试验算此连接焊缝是否满足要求。
解:查附表得:1.2 :正面焊缝承受的力则侧面焊缝承受的力为:则满足要求。
..5.试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。
已知(设计值),与型。
焊缝之间的夹角,钢材为A3,手工焊、焊条E43解:查附表1.2得:,满足要求。
6.试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①,②,③。
钢材为Q235B,焊条E43型,手工焊。
..得:解:查附表1.2故翼缘焊缝多承受的水平力为,取设③号焊缝只承受剪力V 故③号焊缝的强度为:满足要求。
设水平力H由①号焊缝和②号焊缝共同承担,设②号焊缝长度为150mm, 取故②号焊缝的强度为:满足要求。
7.试求如图所示连接的最大设计荷载。
钢结构的连接习题答案【篇一:钢结构习题答案】解:(1)三面围焊 ffw?160n/mm2?1?确定焊脚尺寸:212 33hf,max?1.2tmin?1.2?10?12mm,hf,min5.2mm, hf?8mm内力分配:n3??f??0.7hf?b?ffw?1.22?2?0.7?8?125?160?273280n?273.28k nn31273.281000196.69kn 232n2273.28n1??1n?3??1000??530.03kn232n2??2n?焊缝长度计算:lw1?n1530.03296mm, w0.7hf?ff2?0.7?8?16012968304mm60hf608480mm,取310mm。
则实际焊缝长度为 lwlw2?n2196.69??110mm, w0.7hf?ff2?0.7?8?16021108118mm60hf608480mm,取120mm。
则实际焊缝长度为 lw(2)两面侧焊确定焊脚尺寸:同上,取hf1?8mm,hf2?6mm 内力分配:n2??2n?焊缝长度计算:121000333kn, n1??1n??1000?667kn 33lw1?n1667??372mm, w0.7h?f2?0.7?8?160ff则实际焊缝长度为:137282388mm60hf608480mm,取390mm。
lwlw2?n2333248mm, w0.7hf?ff2?0.7?6?160则实际焊缝长度为:124862260mm60hf608480mm,取260mm。
lw3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。
钢材为q235b,焊条为e43型,手工焊,角焊缝焊脚尺寸hf?8mm,e1?30cm。
焊脚尺寸:hf?8mm2052焊缝截面的形心:x0??45.6mm511.2?5.6?2?205?5.65.645.6162.2mm 则e2?205?2205?5.6?(1)内力分析:v=f, t?f?(e1?e2)?f?(300?162.2)?462.2f (2)焊缝截面参数计算:ix?15.6511.2322055.6(2502.8)22.09108mm4 122052iy?5.6?511.2?45.62?2?205?5.6?(162.2?)?1.41?107mm42ip?ix?iy?2.231?108mm4hlew511.25.622055.65158.72mm2(3)应力计算 t引起的应力:?tx?t?ryip462.2f?255.6?45.29510f 82.231?10tyv引起的应力:?vy?t?rx462.2f?166.23.360?10?4f 8ip2.231?10vf??1.938?10?4fhelw5158.72(416010?4f?1606.85104f160f233577n233.58kn3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。
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 )。
钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。
钢板宽度为200mm ,板厚为14mm ,轴心拉力设计值为N=490kN ,钢材为Q235 ,手工焊,焊条为E43型,焊缝质量标准为三级,施焊时不加引弧板。
(a)(b )图3-21 例题3-1 (a )正缝;(b )斜缝解:焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求,改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5:1,相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。
48.1560=tg ,这也说明当5.1≤θtg 时,焊缝强度能够保证,可不必计算。
例3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。
牛腿翼缘板宽130mm ,厚12mm ,腹板高200mm ,厚10mm 。
牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ,力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。
钢材为Q345,焊条E50型,焊缝质量标准为三级,施焊时不加引弧板。
解:将力V 移到焊缝形心,可知焊缝受剪力V=100kN ,弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm19010200=-(a )(b ) 图3-22 例题3-2(a )T 形牛腿对接焊缝连接;(b )焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示,焊缝有效截面形心轴x x -的位置cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力,其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大,其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算,认为剪力由腹板焊缝承受,并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在,验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。
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 2 章 钢结构的连接一、选择题1 直角角焊缝的强度计算公式 w c f l h N =t ≤ w f f 中,he 是角焊缝的——。
(A)厚度 (B)有效厚度 (C)名义厚度 (D)焊脚尺寸2 对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时——。
(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响。
(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取 f b =1.22 3 等肢角钢与钢板相连接时,肢背焊缝的内力分配系数为——。
(A)0.7 (B)0.75 (C)0.65 (D)0.354 直角角焊缝的有效厚度 c h ——。
(A)0.7 f h (B)4mm (C)1.2 f h (D)1.5 fh 5 在动荷载作用下,侧焊缝的计算长度不宜大于——·(A)60 f h (B)40 f h (C)80 f h (D)120 fh 6 角钢和钢板间用侧焊搭接连接,当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同 时,————。
(A)角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等(B)角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝(C)角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝(D)由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等,因而连接受有弯矩的作用7 不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力 N 之间的夹角满足——。
(A) q tan £1.5 (B) q tan >l,5 (C)q ≥70º (D) q <70º8 产生焊接残余应力的主要因素之一是——·(A)钢材的塑性太低 (B)钢材的弹性模量太高(C)焊接时热量分布不均 (D)焊缝的厚度太小9 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配,通常在被连接构件选用 Q345 时,焊条选用——。
(A)E55 (B)E50 (C)E43 (D)前三种均可10 焊缝连接计算方法分为两类,它们是——。
(A)手工焊缝和自动焊缝 (B)仰焊缝和俯焊缝(C)对接焊缝和角焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝11 焊接结构的疲劳强度的大小与——关系不大。
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。
第三章连接课后习题参考答案第三章连接课后习题参考答案焊接连接参考答案一、概念题3.1 从功能上分类,连接有哪几种基本类型?3.2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝,二者在施工、受力、适用范围上各有哪些特点?3.3 对接接头连接需使用对接焊缝,角接接头连接需采用角焊缝,这么说对吗?3.4 h和lw相同时,吊车梁上的焊缝采用正f面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高?3.5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制?对侧面角焊缝的长度有何要求?为什么?【答】(1)最小焊脚尺寸:角焊缝的焊脚尺寸不能过小,否则焊接时产生的热量较小,致使施焊时冷却速度过快,导致母材开裂。
《规范》规定:h f≥1.5t,式中:t2——较厚焊件厚度,单2位为mm。
计算时,焊脚尺寸取整数。
自动焊熔深较大,所取最小焊脚尺寸可减小1mm;T形连接的单面角焊缝,应增加1mm;当焊件厚度小于或等于4mm时,则取与焊件厚度相同。
(2)最大焊脚尺寸:为了避免焊缝区的主体金属“过热”,减小焊件的焊接残余应力和残余变形,角焊缝的焊脚尺寸应满足12.1t h f式中: t 1——较薄焊件的厚度,单位为mm 。
(3)侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀,两端大而中间小,可能首先在焊缝的两端破坏,故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。
若内力沿侧面角焊缝全长分布,例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝,可不受上述限制。
3.6 简述焊接残余应力产生的实质,其最大分布特点是什么? 3.7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。
3.8 贴角焊缝中,何为端焊缝?何为侧焊缝?二者破坏截面上的应力性质有何区别?3.9 规范规定:侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数,原因何在?规范同时有焊缝最小尺寸的规定,原因何在? 3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交,为什么。
3.11 举3~5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
《钢结构设计原理》作业答案 3. 连接3.8 试设计如图所示的对接连接 (直缝或斜缝) 。
轴力拉力设计值 N=1500kN, 钢材 Q345-A,焊条 E50 型,手工焊,焊缝质量三级。
解: 三级焊缝 查附表 1.3: f t w 265N/mm2 , f vw 180N/mm2 不采用引弧板: l w b 2t 500 2 10 480mmN 1500 103 312.5N/mm2 f t w 265N/mm2 ,不可。
lw t 480 10改用斜对接焊缝: 方法一:按规范取 θ=56°,斜缝长度: (b / sin ) 2t (500/ sin 56) 20 (500/ 0.829) 20 583mm lwN sin 1500 103 0.829 213N/mm2 f t w 265N/mm2 t lw 583 10N cos 1500 103 0.559 144N/mm2 fvw 180N/mm2 t lw 583 10设计满足要求。
方法二:以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。
此时设置引弧板求解 方便些。
3.9 条件同习题 3.8,受静力荷载,试设计加盖板的对接连接。
解:依题意设计加盖板的对接连接,采用角焊缝连接。
10500NN查附表 1.3: f fw 200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A,E50 型焊条,手工焊。
设盖板宽 b=460mm,为 保证盖板与连接件等强,两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。
所需盖板厚度: t2 A1 500 10 5.4mm ,取 t2=6mm。
2b 2 460由于被连接板件较薄 t=10mm,仅用两侧缝连接,盖板宽 b 不宜大于 190,要保证与母材等强,则盖板厚则不小于 14mm。
3.13如图所示梁与柱(钢材为Q235B )的连接中,M=100kN ·m,V=600kN,已知梁端板和柱翼缘厚均为14mm,支托厚20mm,试完成下列设计和验算:(1)剪力V 由支托焊缝承受,焊条采用 E43型,手工焊,求焊缝A 的高度hf 。
(2)弯矩M 由普通C 级螺栓承受,螺栓直径24mm,验算螺栓是否满足要求。
解:(1)验算受剪承载力:a. 确定焊脚高度板件边缘的角焊缝:max 20,20(12)18;f t mm h mm ==-=普通角焊缝:min max min(14,20)14, 1.21416.8;f t mm h mm ===⨯= 则max min(16.8,20)16.8;f h mm == 故取10f h mm =b.0.70.7107e f h h mm ==⨯=设承受静载,支托选用Q235B ,则查表得角焊缝强度设计值2160wf f N mm = 采用三面围焊且为绕角焊:对于水平焊缝,承受正应力,1300w l b mm ==对于竖向焊缝,承受剪应力,2250w l mm =322223401097.14316020.720.710250w f f f w N N mm f N mm h l τ⨯===<=⨯⨯⨯⨯,满足要求。
故焊缝A 的高度10f h mm =。
(2)验算抗弯承载力查表得普通C 级螺栓抗拉强度设计值2170b t f N mm =;公称直径为24mm 的普通螺栓2353e A mm =故抗弯承载力满足要求。
(3)验算构造要求: C 级螺栓00(1 1.5)24 1.525.53325.576.5100d d mm d mm=+=+==⨯=<故满足构造要求综合(2),(3)该螺栓满足要求。
3.14试验算如图所示拉力螺栓连接的强度。
C 级螺栓M20,所用钢材Q235B 。
若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接(摩擦面间仅用钢丝刷清理浮锈),其承载力有何差别?解:150cos 45150106;210610626.5;26.5;4444V H kN V H Nv kN Nt kN ==⨯=⨯=======(1) 验算拉剪作用查表得普通C 级螺栓2170b t f N mm =; 2140b v f N mm =;Q235B 钢2305b c f N mm =;公称直径为20mm 的普通螺栓2245e A mm =。
一、选择题
1. 图中的焊脚尺寸h f是根据___a___选定的。
2. 如图所示梁截面形式、尺寸(I x=22000×104mm4)及荷载。
钢材为Q235-B•F,焊条采用E43型手工焊,梁翼缘和腹板间用角焊缝连接,h f =_d_____mm。
2.6 6 10 8
3. 如图所示为单角钢(L80×5)接长连接,采用侧面角焊缝(Q235钢和E43型焊条,),焊脚尺寸h f =5mm。
求连接承载力设计值(静载)=___d___。
4. 设有一截面尺寸为100×8的板件,在端部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上,两板件板面平行,焊脚尺寸为6mm。
为满足最小焊缝长度的构造要求,试选用下列何项数值。
d
40mm60mm 80mm100mm
5. 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配,通常在被连接构件选用Q345时,焊条选用___b___。
E55 E50 E43 前三种均可
6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是_c_____。
钢材的塑性太低钢材的弹性模量太高焊接时热量分布不
均焊缝的厚度太小
7. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是___d___。
冷却速度太快焊件各纤维能自由变形钢材弹性模量太大,使构件刚度很大施焊时焊件上出现冷塑和热塑区
8.角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接,当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时,___c___。
角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等
角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝
角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝
由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等,因而连接受有弯矩的作用
9. 在动荷载作用下,侧焊缝的计算长度不宜大于___b___。
60h 40h 80h 120h
10. 图示的角焊缝在P的作用下,最危险点是___b___。
a、b点
b、d点
c、d点a、c点
11. 对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时___c___。
要考虑正面角焊缝强度的提高
要考虑焊缝刚度影响
与侧面角焊缝的计算式相同
取
12. 在制作长焊件时,为了考虑焊接残余变形的影响,其下料长度等于__b____。
设计长度设计长度+纵向收缩余量设计长度+纵向收缩和横向收缩余量设计长度+横向收缩余量
13. 焊接结构的疲劳强度的大小与__a____关系不大。
钢材的种类应力循环次数连接的构造细节残余应力大小
14. 焊接连接或焊接构件的疲劳性能与__b____有关。
15. 未焊透的对接焊缝计算应按___b___计算。
对接焊缝角焊缝断续焊缝斜焊缝
二、计算题
1.验算图示直角角焊缝的强度。
已知静荷载 F=120kN(设计值),角焊缝的焊角尺寸为h f =8mm,钢材
为Q235-BF钢,手工焊,焊条为E43型,。
1.解:
将F移至焊缝形心,
得
焊缝左边点受力最为不利,由N产生的和M产生的迭加。
代入:
焊缝强度满足要求。
2.请验算图示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。
静力荷载设计值F=220kN。
钢材用Q235-A·F,焊条 E43手工焊,无引弧板,焊缝质量三级(假定剪力全部由腹板上的焊缝承受)。
,,。
2.解:
(1)计算对接焊缝计算截面的几何特性,
中和轴位置
焊缝截面几何特性
剪力只由腹板承担,故只算腹板的截面积。
(2)验算焊缝强度
经分析最危险点是最下面点,故只要验算该点的焊缝强度。
折算应力
故折算应力强度不满足要求,如此焊缝改成二级焊缝,则,就能满足强度要求了。
3.两钢板截面为-18×400 ,两面用盖板连接,钢材Q235,承受轴心力设计值N=1181kN,采用M22普通C级螺栓连接,d0 = 23.5mm,按图示连接。
试验算节点是否安全。
,。
3.解:
(1)螺栓强度验算
单个螺栓抗剪承载力设计值
单个螺栓承压承载力设计值
故取。
每侧12个螺栓,承载力为
(2)验算被连接钢板的净截面强度
4.梁的连接构造如图所示。
连接承受的弯矩M =1000kN·m,剪力V =100kN。
钢材Q235,摩擦型高强
度螺栓10.9级,M20,接触面喷砂处理,。
试验算梁节点高强度螺栓连接的
强度。
提示:梁腹板分担的弯矩按计算,剪力全部由腹板承受。
4.解:
(1)连接一侧最不利情况下的受力
M由翼缘和腹板按刚度分配
梁截面对于水平对称轴的惯性矩
腹板对于水平对称轴的惯性矩
腹板分担的弯矩:
翼缘分担的弯矩:
翼缘分担的弯矩由螺栓群受轴向力来承担:
腹板螺栓群除分担部分弯矩外,还承受全部剪力,而该剪力对腹板连接螺栓群又有偏心,将剪力移到螺栓群形心,受力为:
(2)确定单个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值
翼缘螺栓:
按图中尺寸沿受力方向的连接长度
故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数,即:
腹板螺栓:
因上、下排螺栓“1”的合力方向大致是水平的,沿受力方向的连接长度
,故不需乘折减系数。
(3)螺栓强度验算
a. 翼缘板拼接螺栓:
螺栓孔径d0取21.5mm,翼缘板的净截面面积为:
翼缘板能承受的轴向力:
毛截面:
净截面:
摩擦型高强度螺栓能承受的轴向力:
上述三项最小值为 N=1473kN >翼缘螺栓群受到的力 788.5kN,故翼缘板拼接螺栓满足强度要求。
b.腹板拼接螺栓:
腹板承受的内力V=100kN M =220.5kN·m
每个螺栓所承受的垂直剪力为:
在弯矩的作用下,受力最大的螺栓承受的水平剪力为:
(因y
1>3x1,故略去
)
所以腹板拼接螺栓群满足强度要求。
例1:图示一围焊缝连接,已知,,,,
,,,,
,试验算该连接是否安全。
解:将F移向焊缝形心O,三面围焊缝受力:
在计算焊缝的面积和其极惯性矩时,近似取l
1和l
2
为其计算长度,即既不考虑焊缝的实际长度稍大
于l
1和l
2
,也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm。
焊缝截面面积:
在N力作用下,焊缝各点受力均匀;在T作用下,水平焊缝右边两个端点产生的应力最大,但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向,因而该焊缝在外力F作用下,该点最危险。
由N在水平焊缝右上端点产生的应力为:
由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为:
由T在该点产生的应力的垂直分量为:
代入强度条件:
该连接安全。
已知连接承受动荷载,钢材为Q235BF,焊条为E43型,例2:计算图示角焊缝连接中的h
f
,,图中尺寸单位为:mm。
解:将外力F1,F2移向焊缝形心O,得
N在焊缝中产生均匀分布的
:
:
V在焊缝中产生均匀分布的
连接承受动力荷载,,则
解得h
f≥ 5.82mm
取h
f = 6mm
构造要求:
,满足要求。