钢结构焊缝连接-附答案

内容发布更新时间 : 2024/6/17 12:25:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

对T形连接的单面角焊缝,应增加 1mm 。

××22.角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的 1.2 倍(钢管结构除外),但板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊脚尺寸,尚应符合下列要求:当t≤6mm时,hfmax= t ;当t>6mm时,hfmax= t-(1~2mm) 。 23.侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于 8hf 和 40mm 。

24.侧面角焊缝的计算长度不宜大于 60hf (承受静力或间接动力荷载时)或40hf (承受动力荷载时)。 25.在搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度的 5 倍,并不得小于 25mm 。

26.当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时,每条侧面焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离;同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于 16t (当t>12mm)或 200mm (当t≤12mm),t为较薄焊件的厚度。

××27.单面连接的单角钢按轴心受力计算它与节点板的角焊缝连接,角焊缝强度设计值应乘以折减系数 _ 0.85 。

××28.施工条件较差的高空安装焊缝,其焊缝强度设计值应乘以折减系数 0.9 。

××29.钢板的拼接,当采用对接焊缝时,纵横两方向的焊缝可采用T形交叉,其交叉点的间距不得小于 200 _ mm。

××30.在直接承受动力荷载的结构中,角焊缝焊脚的比例:对正面角焊缝宜为1:1.5 (长边顺内力方向);对侧面角焊缝可为 1:1 。

二、计算题

1.如图所示连接,尺寸为mm,受静载拉力P=l30kN,hf=l0mm,钢材为Q235BF,E43焊条,手工焊无引弧形板,hfw=160N/mm2。试验算焊缝强度,并指出焊缝最危险点的位置。如仅将P变为压力,最不利点位置和应力大小有无变化?

解:将P向焊缝截面形心简化,得:

N=P=130kN,M=P·e=130×10=1300kN·mm。

由N作用在焊缝中产生的平均应力和M作用在焊缝中产生 的最大应力分别为:

N130?103????103.17N/mm2

2?0.7hflw2?0.7?10?(110?2?10)Nf?Mf6M6?1300?103???68.78N/mm2 222?0.7hflw2?0.7?10?(110?2?10)A点应力最大,为两者叠加,即:

M2 ?fA??Nf??f?103.17?68.78?171.95N/mm因为τf =0,将最危险A点的应力代入强度条件:

?f?1.22ffw

即:171.95 N/mm2<1.22×160 N/mm2=195.2 N/mm2,满足强度要求。 当P变为压力时,A点仍为最不利点,应力数值不变,仅仅改变方向。

2.图示连接受集中静力荷载P=100kN的作用。被连接构件由Q235钢材制成,焊条为E43型。已知焊脚尺寸hf=8mm,ffw=160N/mm2,试验算连接焊缝的强度能否满足要求。施焊时不用引弧板。

解:将外力P向焊缝形心简化,得:

V=P=100kN,M=P·e=30,00kN·mm。 由V在焊缝中产生的剪应力为:

V100?103?f???31.44N/mm2。

2?0.7hflw2?0.7?8?(400?2?8)由M产生的正应力为:

6M6?30000?1032

?f???109.0N/mm22?0.7hflw2?0.7?8?(400?2?8)2代入强度条件:

??f??109.0?222N2????????31.44?92.30N/mm?ff?160N/mm f?1.22??1.22???强度满足要求。

22

w2

××3.计算图中焊缝①承载能力是否满是要求。已知:F=l20kN,hf=8mm,ff=160N/mm。F为静力荷载。

解:将外力F移至焊缝的形心,得: N=P=120kN,M=P·e=120×50=6,000kN·mm。

由N产生的应力为:

?NfN120?103???56.4N/mm2 2?0.7hflw2?0.7?8?(200?10)6M6?6000?103???89N/mm2 222?0.7hflw2?0.7?8?(200?10)由M产生的应力为:

?Mf静力荷载,βf=1.22,则:

?fAM?N56.4?89f??f???119.2N/mm2?ffW?160N/mm2

?f1.22满足要求。

4.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hf=8mm,

钢材为Q235BF钢,手工焊,焊条为E43型,ffw=160N/mm2。

解:将F移至焊缝形心,得到: N=V=

3×120=103.9kN 21×120=60kN 2M=P·e=103.9×35=3.64×103kN·mm。

?NfN103.9?103???69.23N/mm2 2?0.7hflw2?0.7?8?(150?2?8)V60?103????40.0N/mm2

2?0.7hflw2?0.7?8?(150?2?8)Vf?MfM6?3.64?103?1032 ???108.60N/mm222?0.7hflw2?0.7?8?(150?2?8)22??f??69.23?108.60?222N2????????40.0?151.15N/mm?ff?160N/mm f?1.22?1.22????满足要求。

5.如图示角钢两边用角焊缝与柱相连,钢材用Q345B,焊条E50手工焊,静力荷载设计值F=390kN,请确定焊脚尺寸(转角处绕焊hf ,可不计焊口对焊缝计算长度的影响)。ffw=160N/mm2。

解:

(1)焊缝有效截面的几何特性

Aw=2×0.7hflw=2×0.7hf×200=280hfmm2

W?2?0.7hf?20026?9.33?103hfmm3

(2)确定焊接尺寸hf

最危险点在焊缝最上或最下面点

?MfMF?e390?103?301254 ????WWhf9.33?103?hfVF390?1031393

?????AwAw280hfhfVf??M?fx???f????Vfy??2??2?1254???1.22hf???1393?w2 ?????h???ff?200N/mm??f?22解得:hf≥8.7mm,取hf=10mm。

hf,min?1.5tmax?1.5?206.7mm

hf,max?t?(1~2)mm?16?(1~2)?15~14mm

故取hf=10mm,即满足强度要求,又满足构造要求。

满足要求。

6.如图所示用菱形盖板拼接,试计算连接角焊缝所能承受的最大轴心静力设计值N。钢材用Q235AF,E43焊条手工焊,不用引弧板。ffw=160N/mm2。 解:

a.正面焊缝:

N1??helw1?fffw?2?0.7?6?100?1.22?160?16.4?10Nb.侧面焊缝:

5

N2??helw2ffw?4?0.7?6?(100?5)?160?2.55?10Nc.斜面焊缝:

5

lw3?3002?1502?335mm

???1sin2?1?3?11?150?1????3?335?2?1.04

N3??helw3??ffw?4?0.7?6?335?1.04?160?9.36?105N

故总的承载力设计值为:

N=N1+N2+N3=164+255+936=1355kN。

7.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Q235AF,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)。ftw=185 N/mm2,fcw=215N/mm2,fvw=125 N/mm2。

(1)计算对接焊缝计算截面的几何特性 中和轴位置:

y1??200?2?10??10?5?(300?10)?10?160(200?2?10)?10?(300?10)?10?100mm

y2?310?100?210mm

焊缝截面几何特性:

Iw??1?10?(300?10)3?(300?10)?10?(160?100)212

1?(200?2?10)?103?(200?2?10)?10?(100?5)2?4.54?107mm412'Aw??300?10??10?2.9?103mm2

剪力只由腹板承担,故只算腹板的截面面积。 (2)验算焊缝强度

最危险点是下面B点,故只要验算该点的焊缝强度。

M?y2220?200?103?2102w????203.52N/mm?fe?215N/m7Iw4.54?10

F220?102w2????75.9N/mm?f?125N/mmV3A'w2.90?10

折算应力:

3?eq??2?3?2?203.522?3?75.92?242.28N/mm2?1.1ftw

?1.1?185?203.5N/mm2不满足要求。

8.如图所示,角钢和节点板采用两面侧焊缝连接,N=667kN(静载设计值),角钢为2L100×10,节点板厚度为10mm,钢材为Q235,焊条为E43型,手工焊,角焊缝强度设计值ffw=160N/mm2,肢尖肢背焊缝厚度相同。试确定所需焊缝的厚度和施焊长度。

解:hf,min?1.510?5mm

角钢肢尖处:hf,max=10-(1~2)=9~8mm 角钢肢背处:hf,max=1.2×10=12mm

角钢肢背、肢尖都取:hf=8mm 肢尖:N1=k1N=0.7×667N=466.9kN; 肢背:N2=k2N=0.3×667N=200.1kN 所需焊缝计算长度为:

lw1?N1(2?0.7hff)wf?466.9?103(2?0.7?8?160)3?261mm; 。

lw2?N2(2?0.7hff)wf?200.1?10(2?0.7?8?160)?112mm侧面焊缝实际长度为:

l1= lw1+10=261+2×8=277mm,取280mm; l2= lw2+10=112+2×8=128mm,取140mm。

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