钢结构计算题(焊接)
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*、某节点钢板厚12mm 用对接和角接组合焊缝焊于端板上，承受静力荷载标准 值F k =250kN ,其中20%为永久荷载，80%为可变荷载，如下图所示。
采用Q235钢,
手工焊，焊条为E43型，焊缝强度设计值为f t w 185N/mm ，未用引弧板施焊。
试验算此焊缝强度是否满足设计要求。
端板
解：（组合焊缝的计算和对接焊缝的一样）
拉力设计值 F G F GK Q F QK 1.2 0.2 250 1.4 0.8 250 34CKN 该拉力为偏心力，与x 轴的间距为偏心距e=100,焊缝所受的弯矩为
3 5
M Fe 340 103 100 340 105N mm
焊缝的有效厚度为节点板厚t;由于未用引弧板，焊缝有效长度为l w =b-2t 节点板和焊缝所受的力是轴向力+弯矩,焊缝应力分布如下图所示。
最大正应力
【（
）为
F
M F M max
.
A
W
tl w
tl W /6
340
103
5
340 10
12 (400 2 12) 12 (400 2 12)2/6 75.4 120.2 195.6
f t w 185N /mm 2
焊缝强度不满足要求。
F k
端板
x
*、某节点钢板用角焊缝焊于端板上，承受静力荷载设计值 F=340 kN ，。
采用
Q235钢，手工焊，焊条为E43型，焊脚厚度h f =10mm ，焊缝强度设计值为 f f w 160N/m
卅。
试验算此焊缝强度是否满足设计要求。
解：
偏心拉力与x 轴的间距为偏心距e=100,焊缝所受的弯矩为
3
5
M Fe 340 10
100 340 10 N mm
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚度为 0.7h f ；由于焊缝两端都无绕角焊，每 条焊缝有效长度为l w =b-2h f 。
节点板和焊缝所受的力是轴向力+弯矩,焊缝应力分布如下图所示。
最大正应力（拉）为
—
■
--------- x
U F
ipn
端板一■
max
2
2 0.7h f l w 2 0.7h f l w/6
340 103340 105
2 0.7 10 (400 20) 2 0.7 10 (400 20)2/6 63.9 100.9 164.8 f f f w 1.22 160 195.2N/mm2
焊缝强度满足要求。
*、某节点钢板厚12mm ，用对接和角接组合焊缝焊于端板上，承受静力荷载设
计值C=200kN ，T=400kN ，如下图所示。
采用Q235钢，手工焊，焊条为E43 型，三级焊缝,焊缝强度设计值为：f t w 185N/m 后,f v w 125N/mm 2，未用引 弧板施焊。
试验算此焊缝强度是否满足设计要求。
解：轴力、弯矩、剪力设计值的计算如下 节点钢板所受的水平力（轴力）F x T C cos600
400 200/2 300kN
3
7
节点钢板所受的弯矩 M F x e 300 10
100 3 10 N mm
节点钢板所受的竖向力（剪力）F y C sin60° 100 3kN 焊缝处轴力、弯矩、剪力产生的应力分布如下图所示。
最大正应力
F x M F x M 300 10
3 10
max
A W tl w tl W /6
12 (400 2
12) 12 (400 2 12)2/6 ,可
66.5 106.1
172.6
w
f t
2
185 N / mm
最大剪应力
F y
F y
100.3 103 2
w
2
—r
max
1.5
1.5 - 1.5 -
57.5N / mm f V 125N / mm ,可
A
tl w 12 (400 2 12)
'.5F
焊缝的有效厚度为节点板厚 t;未用引弧板，焊缝有效长度为
l w = b -21
kT
IN
OU3
焊缝中点的折算应力
最大正应力处的剪应力为0，故不需考虑其折算应力。
焊缝强度满足要求。
最大剪应力处（焊缝中点）的正应力
x
0 66.5N/mm 2 A
2
max
•,
3 57.52 119.8N /mm 2 1.1 f t w 203.5N / mm 2,可
3
某节点钢板用角焊缝焊于端板上，承受静力荷载设计值C=200kN , T=400kN , 如下图所示。
采用Q235钢，手工焊，焊条为E43型，焊脚厚度h f=10mm，焊缝强度设计值为16（N/mnm。
试验算焊缝强度是否满足设计要求。
解：轴力、弯矩、剪力设计值的计算如下
节点钢板所受的水平力（轴力）F x T C cos600400 200/2 300kN
3 7
节点钢板所受的弯矩M F x e 300 10 100 3 10 N mm
节点钢板所受的竖向力（剪力）F y C sin60°100 3kN
焊缝处轴力、弯矩、剪力产生的应力分布如下图所示。
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚
度为0.7h f；由于焊缝两端都
无绕角焊，每条焊
缝有效长度为l w= b-2 h f。
最大正应力
F x M
F x
f max
A W 2 0.7h f l w
M
2 0.7h f l W/6
3 107
0.7 10 (400 20)* 2/6
端板
剪应力f F y F y iooT3 io3
2 0.7 10 (400 20)
32.6N / mm2
A 2 0.7h f l w
强度验算145.4
1.22 3
2.622
123.6mm f f w160 N / mm2,满足要求。
2
*、某简支钢梁如下图左所示，受集中荷载设计值 F=400 kN ，跨度1=10 m ，
Q235钢，梁截面为焊接工字形如下图右所示。
因梁的长度不够，用
对接焊缝
进行拼接，焊缝为手工焊，质量等级为三级，用引弧板施焊，腹板无切角，焊缝
1 ）试求焊缝截面处的弯矩设计值 M 和剪力设计值
3）试验算腹板焊缝的强度是否满足设计要求
解1）
焊缝承受得弯矩设计值和剪力设计值
1
1 1
M F —1 —Fl
2 4 8
V
I F 2
200kN
1 -400 10 500kN m
8 2）
l x
12
16 300 (200 8) 9.984 1 S x1 200 10 100 1.198 1C M 200 500 106
200 4 l x O * 4.689 108
VS x 200 103 1.198 106
1 x t
w
4.698 1 08 1 0
3
5
VS x1 200 10
9.984 10
1 x t w
8 4.698 10 10
1
300 (400
S x max
max min
5 3 mm
6 3
mm 213.3N / mm 2
2 51 N / mm
42.5 N / mm
2 16)
3 (300 10) 4003
4.689 108mm 4
t
w
185N /mm 2
w
2
v
125N / mm
强度设计值f t w 185N/mm i
w
2
f v 125N / mm
2）试求焊缝处腹板的最大弯曲正应力
max 、 最大剪应力 max 、 最小剪应力
min
折算应力
.213.3 3 42.52 225.6N / mm2 1.1 f t w 203.5N / mm2，不可max min
强度不满足要求
*、某角钢牛腿，截面为1 140 90 10,短边外伸如下图所示，承受静力荷载
F=120 kN，偏心距e=30 mm，Q235钢。
角钢长边用角焊缝焊于柱翼缘板,
手工焊，E43型焊条，角钢背施绕角回焊，连续施焊。
焊缝强度设计值为
16(N/mm。
焊脚厚度h f=8 mm，试验算焊缝的强度是否满足设计要求。
工字形柱
—
解
焊缝有两条，每条焊缝的有效厚度为0.7h f；由于焊缝一端有绕脚焊，每条焊缝有效长度为l w=b-h f。
焊缝所受剪力为F,弯矩为M = Fe
应力分布如下图所示
最大弯曲正应力 f max
3
120 10 30
110.7 N / mm2 -1.4 8 (140 8)2
6
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300 103 2 0.7 10 (400 20) 2 56.4 89 145.4 剪应力
F F A 2 0.7 h 」w 120 103 1.4 8 (140 8) 81.2N/mm 2 强度验算 ---------------- 2 110.7 1.22 81.22 121.8N /mm 2 f f w 160N / mm 2，可 焊缝强度满足要求。
