钢结构焊接和计算
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算◆钢结构连接计算一、连接件类别不焊透的对接焊缝二、计算公式1．在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：2．在其它力或各种综合力作用下，σf，τf共同作用处。
式中N──-构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝100N；lw──对接焊缝或角焊缝的计算长度，取lw=50mm；γ─-作用力与焊缝方向的角度γ=45度；σf──按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；hf──较小焊脚尺寸，取 hf=30mm；βt──正面角焊缝的强度设计值增大系数；取1；τf──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；Ffw──角焊缝的强度设计值。
α──斜角角焊缝两焊脚边的夹角或V形坡口角度；取α=100度。
s ──坡口根部至焊缝表面的最短距离，取 s=12mm；he──角焊缝的有效厚度，由于坡口类型为V形坡口，所以取he=s=12.000mm.三、计算结果1. 正应力：σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；2. 剪应力：τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；3. 综合应力：[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；结论:计算得出的综合应力0.167N/mm2≤对接焊缝的强度设计值ftw=10.000N/mm2，满足要求！◆钢结构强度稳定性计算一、构件受力类别：轴心受弯构件。
二、强度验算：1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.2,1.3；Wnx,Wny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 947000 mm3,85900 mm3；计算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2受弯的实腹构件抗弯强度=178.251 N/mm2 ≤抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求！2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：τmax = VS/Itw ≤ fv式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取V=10.300×103 N；S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 947000mm3；I──毛截面惯性矩,取 I=189300000 mm4；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；计算得：τmax = VS/Itw=10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2受弯的实腹构件抗剪强度τmax =6.441N/mm2≤抗剪强度设计值fv = 175 N/mm2，满足要求！3、局部承压强度计算τc = φF/twlz ≤ f式中φ──集中荷载增大系数，取φ=3；F──集中荷载,对动力荷载应考虑的动力系数，取 F=0kN；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；lz──集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取lz=100(mm)；计算得：τc = φF/twlz =3×0×103/(8×100)=0.000N/mm2局部承压强度τc =0.000N/mm2≤承载力设计值f = 215 N/mm2，满足要求！4、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx ≤ f式中Mx──绕x轴的弯矩，取100.8×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；Wx──对x轴的毛截面抵抗矩Wx,取 947000 mm3；计算得：Mx/φbwx = 100.8×106/(0.9×947000)=118.268 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，满足要求！5、在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.8×106 N·mm,10×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.3；Wx,Wy──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900 mm3；Wny──对y轴的净截面抵抗矩,取 85900 mm3计算得：Mx/φbwx +My/ γyWny =100.8×106/(0.9×947000)+10×106/(1.3×85900)=207.818 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，满足要求！◆钢筋支架计算公式一、参数信息钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。
钢结构工程焊缝厚度计算方法
钢结构工程焊缝厚度计算方法一、全焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝全焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝，采用双面焊时，反面应清根后焊接，其焊缝计算厚度h e，对于对接焊缝，应为焊接部位较薄的板厚；对于对接与角接组合焊缝（见图3-7），其焊缝计算厚度h e应为坡口根部至焊缝两侧表面（不计余高）的最短距离之和；采用加衬垫单面焊，其焊缝计算厚度he应为坡口根部至焊缝表面（不计余高）的最短距离。
图3-7全焊透的对接与角接组合焊缝计算厚度he二、部分焊透对接焊缝及对接与角接组合焊缝部分焊透对接焊缝及对接与角接组合焊缝，其焊缝计算厚度he（见图3-8）应根据不同的焊接方法、坡口形式及尺寸、焊接位置对坡口深度h进行折减，并应符合表3-11的规定。
图3-8部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度表3-11部分焊透的对接焊缝及对接与角接组合焊缝计算厚度续表3-11V形坡口α≥60°及U形、J形坡口，焊缝计算厚度he应为坡口深度h。
三、搭接角焊缝及直角角焊缝计算厚度搭接角焊缝及直角角焊缝计算厚度he（见图3-9）应按下列公式计算（塞焊和槽焊焊缝计算厚度he可按角焊缝的计算方法确定）：（1）当间隙b≤1.5时：（2）当间隙1.5＜b≤5时：图3-9直角角焊缝及搭接角焊缝计算厚度四、斜角角焊缝计算厚度斜角角焊缝计算厚度he，应根据两面角Ψ按下列公式计算：（1）Ψ=60°～135°［见图3-10（a）、（b）、（c）］：当间隙b、b1或b2≤1.5时：当间隙1.5＜b、b1或b2≤5时：式中：Ψ——两面角；hf——焊脚尺寸（mm）；b、b1或b2——焊缝坡口根部间隙（mm）。
（2）30°≤Ψ＜60°［图3-10（d）］：将公式（3-3）和公式（3-4）所计算的焊缝计算厚度he减去折减值z，不同焊接条件的折减值z应符合表3-12的规定。
图3-10斜角角焊缝计算厚度Ψ—两面角；b、b1或b2—根部间隙；hf—焊脚尺寸；he—焊缝计算厚度；z—焊缝计算厚度折减值表3-1230°≤Ψ＜60°时的焊缝计算厚度折减值z（3）Ψ＜30°：必须进行焊接工艺评定，确定焊缝计算厚度。
钢结构制作与焊接工艺-对接焊缝计算(精)
对接焊缝计算
主讲人：程明龙
钢结构制作与焊接工艺
对接焊缝的抗压强度能达到其强度不低于母材，但 抗拉强度因为焊缝缺陷的影响而不一定达到母材的强度。 由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗 拉强度为母材强度的 85％，而一、二级焊缝的抗拉强度 可认为与母材强度相等。 对接焊缝是焊件截面的组成部 分，焊缝中的应力分布情况与焊件 相同，除需考虑焊缝长度是否减少 和焊缝强度是否折减外，其计算方 法与构件的强度计算相似。
12 3 12 1 .1 f t w
钢结构制作与焊接工艺
3、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝
e V h h0 N
1
t
焊缝计算截面
σ1
σmax σmax
τ1 τmax
柱
牛腿
由M=Ve
由N
由V
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下 产生剪应力，其计算公式为：
钢结构制作与焊接工艺
σ1
τ1
对于工字形截面梁的对接接头，除应分别验算最大正应力 与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：
max
式中： 1、1——为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。 1.1——考虑到最大折算应力只在局部出现，故将强度设计值适当 提高。
VS max M w fVw f t max I wt Ww
M
V V
M
t
M ——焊缝承受的设计弯矩； Ww——焊缝计算截面模量。 V ——焊缝承受的设计剪力；
Iw ——焊缝计算截面惯性矩； Sw ——计算剪应力处以上（或以下）焊缝计算截面对 中和轴的面积矩。
钢结构制作与焊接工艺
（2）工字形截面梁对接连接计算
钢结构公式大全
钢结构公式大全1. 钢结构自重计算公式：自重= A × B × C × D × G其中，A为钢结构体积，B为钢的密度，C为钢板厚度，D为钢板长度，G为钢板宽度。
2. 钢结构荷载计算公式：荷载= Qk × γk + Qd × γd + Qe × γe + Qs × γs其中，Qk为永久荷载，γk为永久荷载的安全系数；Qd为可变荷载，γd 为可变荷载的安全系数；Qe为地震荷载，γe为地震荷载的安全系数；Qs为风荷载，γs为风荷载的安全系数。
3. 钢结构强度计算公式：强度= σb × A /γm其中，σb为钢材的抗拉强度，A为受力面积，γm为安全系数。
4. 钢结构刚度计算公式：刚度= EI / L其中，E为弹性模量，I为截面惯性矩，L为长度。
5. 钢结构稳定性计算公式：稳定性= Ncr / N其中，Ncr为临界承载力，N为实际承载力。
6. 钢结构焊接强度计算公式：焊接强度= 0.7 × Fexx × A / γw其中，Fexx为焊接材料的抗拉强度，A为焊缝截面积，γw为焊接安全系数。
7. 钢结构的变形计算公式：变形= F × L / (A × E)其中，F为受力，L为长度，A为截面积，E为弹性模量。
8. 钢结构的屈曲计算公式：Pcr = π² × E × I / L²其中，Pcr为临界压力，E为弹性模量，I为截面惯性矩，L为长度。
9. 钢结构的板材抗弯计算公式：M = σ × W / y其中，M为弯矩，σ为应力，W为截面模量，y为离心距。
10. 钢结构的悬挂索计算公式：T = F / cosθ其中，T为索力，F为受力，θ为倾角。
以上是钢结构常用的计算公式，但实际应用中还需根据具体情况进行调整和修正。
钢结构对接焊缝的构造与计算
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注意： 焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的强度不低于 母材强度，可不再进行验算。
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例 试验算图3.36所示钢板的对接焊缝的强度。图中a=540mm， t=22mm，轴心力的设计值为N=2150kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为
2、不同厚度,不同宽度拼接
3、引弧板 －起弧、落弧易引起弧坑、未 熔透等缺陷。焊接时常将焊缝 两端施焊至引弧板，然后再将 多余的部分割除。不采用引弧 板时，焊缝计算长度等于实际 长度减 去2t（t为较薄焊件厚度）。
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二、对接焊缝的计算
1、焊透的对接焊缝的计算 注意：
对接焊缝一般只在焊缝质量等级为三级且受拉力作用时，才须 进行抗拉强度计算。 对焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度设计值虽与母 材相等，但当焊缝在无引弧板情况下施焊时，由于两端起、落弧 的弧坑缺陷，《规范》规定每条焊缝的计算长度比实际长度减去 2t ,因此焊缝强度会略低于母材。这种情况也需进行强度计算。
1.1－考虑到最大折算应力只在局部出现，而将强度设计值适当
提高的系数。
（3）、承受轴心力、弯矩和剪力共同作用的对接焊缝 当轴心力与弯矩、剪力共同作用时，焊缝的最大正应力应为轴 心力和弯矩引起的应力之和。
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焊接连接的计算步骤总结：
1、画出焊缝计算截面 2、计算焊缝或焊缝群的形心 3、将焊缝所受外力等效简化到形心处,求得作用在焊缝截面形心处
（1）轴心受力的对接焊缝 轴心力－外力通过焊缝或焊缝群的形心。
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N lw t
ftw or
f
w c
钢结构计算题(焊接、螺栓连接、稳定性)
Q235用。
由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。
分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。
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()()()()8010102401020160)10115(1010240510201601≈⨯-+⨯-+⨯⨯-+⨯⨯-=ymm160802402=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特性()623231068.22)160115(230101014012151602301014023010121mm I x ⨯=-⨯⨯+⨯⨯++-⨯⨯+⨯⨯=腹板焊缝计算截面的面积：230010230=⨯=w A mm 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=wv f N/mm 2点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤wt f 18552.01022688010160431===⨯⨯⨯==w t x M af F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN点b 的压应力Mb σ，且要求Mb σ≤wc f 215129.110226816010160432===⨯⨯⨯==wc x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤wV f125435.010231023===⨯⨯=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1.1wt f ()()()w t V M bf F F 1.1435.03129.132222=⨯+=+τσ解得：168≈F KN缝的距离不相等，肢尖焊缝的受力小于肢背焊缝的受力，又题中给出了肢背、肢尖焊缝相同的长度和焊脚尺寸，所以，只要验算肢背焊缝的强度，若能满足，肢尖焊缝的强度就能肯定满足。
钢结构算量好帮手13：焊接工字截面特性参数计算
双轴对称焊接工字形截面等截面梁截面特性计算
外包高（H） 翼缘宽（b）
300 200
(mm) (mm)
说明：
腹板厚度(tw）
6
(mm)
与相同规格热扎型 钢比较，热轧型钢各
翼板厚度（t）
8
(mm) 截面特性比焊接型钢
理论单重（G）
38.50 (kg/m) 截面特性偏大，我想 可能焊接型钢计算时
截面面积(A)
49.0 (cm2) 忽略了焊缝，不过焊 接型钢截面特性设计
惯性矩(Ix)
7966.4 (cm4) 手册上就是这样计算 的，热轧型钢截面特
惯性矩(Iy)
1066.7 (cm4) 性敬请查阅相关表格。
惯性半径(ix)
6
(mm) 算手册》上得来，计算
8
(mm) 结果与钢结构教科书中
公式（上面）计算结果
8
(mm) 有一点误差，但误差很
38.50 (kg/m) 小，不影响使用。
截面面积(A)
49.0 (cm2)
惯性矩(Ix)
7968.1 (cm4)
与相同规格热扎型 钢比较，热轧型钢各 截面特性比焊接型钢 截面特性偏大，我想 可能焊接型钢计算时 忽略了焊缝，不过焊 接型钢截面特性设计 手册上就是这样计算 的，热轧型钢截面特 性敬业出版社第
建筑结构静力计 上得来，计算
结果与钢结构教科书中 公式（上面）计算结果 有一点误差，但误差很 小，不影响使用。
IX= Y2=
C27-Y2=
以下各公式黑色部分为公式不可修改不要填入数值否则会造成错误无法真确使用双轴对称焊接工字形截面等截面梁截面特性计算300mm200mmmm3850kgm490cm279664cm410667cm41275cm467cm5311cm3单轴对称焊接工字形截面等截面梁截面特性计算ix300mmy2200mmc27y2200mm外包高h腹板厚度tw翼板厚度t理论单重g截面面积a惯性矩ix惯性矩iy惯性半径ix惯性半径iy截面模数wx外包高h说明
钢结构焊接计算书
钢结构焊接计算书
1. 引言
此计算书旨在对钢结构焊接进行计算和设计。
钢结构焊接是一项重要的工程技术，用于连接和加固钢结构的组件。
本计算书将介绍一些基本的焊接计算和设计原则，以确保焊接的强度和可靠性。
2. 焊接材料选择
在进行焊接计算之前，首先需要选择适当的焊接材料。
焊接材料的选择应考虑以下因素：
- 焊接材料的强度和可靠性
- 焊接材料的兼容性
- 焊接材料的成本
3. 焊接强度计算
焊接强度计算是确定焊接接头的强度和可靠性的过程。
以下是一些常见的焊接强度计算原则：
- 考虑焊接材料的强度和断裂韧性
- 确保焊接接头的强度至少满足设计要求
- 考虑焊接材料的热影响区域对强度的影响
4. 焊接设计原则
在进行焊接设计时，应考虑以下原则：
- 确定焊接接头的位置和数量以达到结构强度要求
- 考虑焊接接头的形状和尺寸
- 确保焊接接头的质量和可靠性，包括焊缝的准备和检验
5. 结论
本文档介绍了钢结构焊接计算和设计的基本原则。
在进行钢结构焊接时，应注意选择适当的焊接材料并遵循焊接强度计算和设计原则，以确保焊接的强度和可靠性。
请根据具体的工程要求和实际情况进行计算和设计。
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4.3.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式
2）工字形截面
max
M Ww
ftw
max
VSw I w t
f
w v
2 1
3 12
1.1 ftw
例1：设计500×14钢板的对接焊缝连接。钢 板承受轴向拉力，其中恒荷载和活荷载标准 值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN， 相应的荷载分项系数为1.2和1.4。已知钢材为 Q235-B.F （ A3F ） ， 采 用 E43 型 焊 条 手 工 电 弧焊，三级质量标准，施焊时未用引弧板。
解 思路： 效应S < 抗力R
（ 即 S= N <
lwt
R ftw ）
1．焊缝承受的轴心拉力设计值为：
N 7001.2 4001.4 1400kN
2．三级对接焊缝抗拉强度设计值
ftw 185N / mm 2
3．先考虑用直焊缝验算其强度
N / lwt 1400103 /[(500 10) 14]
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造
①自动焊： hf=hfmin-1(mm)； ②T形连接的单面角焊缝：hf=hfmin+1(mm)； ③当t <4mm时，hfmin= t (mm)；
④当t ≤6mm时，hfmax ≤t (mm)； 当t >6mm
时，hfmax= t-(1~2) (mm)；
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
4.3.1.2 对接焊缝的计算
( 1 )轴心受力的对接焊缝计算公式：
N lwt
f
t
w
或f
w c
式中： N——轴心拉力或压力的设计值 lw——焊缝计算长度。有引弧板，lw=l； 无引弧板， lw=l-10mm t ——在对接连接中为连接件的较小厚度； 在T形连接中为腹板厚度；
fcw、ftw ——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
4.3.1.2 对接焊缝的计算
(2) 同时受弯 、受剪的对接焊缝计算公式
1）矩形截面
正应力
max
M Ww
f
w t
剪应力
max
VSw
Iwt
f
w v
式中：Ww——焊缝截面的抵抗矩 Iw ——焊缝截面对其中和轴的惯性矩 Sw ——焊缝截面在计算剪应力处以上部分对
IW (250 10323 240 10003 ) / 12 2898 106 mm 4 WW IW ymax 2898106 / 516 5.616106 mm3
Sw1 A1 y1 250 16 508 2.032 106 mm 3 Sw 2.032 106 10 5002 / 2 3.282 106 mm 3
1.1
f
w t
1.1185
203.5N
/ mm2
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造
一、 角焊缝的分类： (1)按夹角分 ：
直角角焊缝（=900）；
斜角角焊缝（600 1200）
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造 (2）按受力： 侧面角焊缝（平行于作用力方向）
解 思路：首先分析此对接焊缝的受力情况为 受弯和受剪，再对最不利点进行强度验算
1． 离支座2.5m处的内力（设计值）为
M qab/ 2 150 2.5(8 2.5) / 2 1031.2kNm
V q(l / 2 a) 150 (8 / 2 2.5) 225kN
2．计算 梁截面参数：
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造
（2）焊缝长度的限制 8hf (40mm)≤lw ≤40 hf ( 动力荷载作用下侧向角焊缝)
60 hf ( 静力荷载作用下侧向角焊缝) 若内力沿侧向角焊缝全长分布，其计算长度不受限 制
4.3 钢结构连接计算和构造
4.3.1 对接焊缝的构造和计算 4.3.2 角焊缝的构造和计算 4.3.3 普通螺栓连接的受力性能和计算 4.3.4 高强度螺栓连接的受力性能和计算
4.3.1 对接焊缝的构造和计算
4.3.1.1、对接焊缝的构造要求
( 1 ) 对接焊缝按坡口形式分：
1）工字型：
焊件厚度t很小（t≤10mm）
204.1N / mm2
ftw 185N / mm 2 但 f 215N / mm 2
直焊缝强度不够，故应采用斜焊缝。按照 （ tg 1.5 即 560 ）的要求布置斜焊缝。
例2: 8m跨度简支梁的截面和荷载(设计 值,包括梁自重),拟在离支座 2.5m 处做翼 缘和腹板的工厂拼接,试设计其拼接对接 焊缝。已知钢材为Q235-B.F（A3F），采 用E43型焊条手工电弧焊，三级质量标准， 用引弧板施焊。
3．先考虑翼缘和腹板都用直焊缝拼接，验算其强度：
M Ww
1031.2 106
/(5.616 106 )
183.6N
/ mm2
f
w t
185N / mm2
VSW 225 103 3.282 106 /(2898 104 10)
IW t
25.5N / m m2
fvw 125N / m m2
正面角焊缝（垂直于作用力方向） 斜向角焊缝 （与作用力方向斜交）
4.3.2 角焊缝的构造和计算
4.3.2.1、 角焊缝的构造 二、角焊缝的尺寸限制：
（1） 焊脚尺寸的限制:
1.5 t1 hf 1.2t2
t1 ___ 较厚焊件厚度(mm), t2 ___ 较薄焊件厚度(mm), hf __ 焊缝尺寸
2）带钝边单边V形缝或Y形缝：
焊件厚度t（t=10~20mm）
3）带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝（K形缝）或
双Y形缝（X形缝）： 焊件厚度t较厚（t>20mm）
4.3.1.1、对接焊缝的构造要求
(2) 当两焊件宽度或厚度不同时焊缝处理 (3)交叉焊（十字、T形）
a 200mm
4.3.1.2 对接焊缝的计算
3．先考虑翼缘和腹板都用直焊缝拼接，验算其强度：
1
My1 IW
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177.9N / m m2
1
VSW 1 IW t
225 103
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cq
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 1
3
2 1
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