钢板与角钢连接焊缝计算
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
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 。
角焊缝及其计算
角焊缝及其计算型式及分类截面形式:普通型（等边凸形）、平坦型（不等边凹形）、凹面形两焊脚边夹角：直角角焊缝、斜角角焊缝、焊缝长度与作用方向 1.侧面角焊缝（侧缝）侧缝主要承受剪力，应力状态叫单纯，在弹性阶段，剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两端大中间小，且焊缝越长越不均匀，但侧缝塑性好。
2．正面角焊缝（端缝）端缝连接中传力线有较大的弯折，应力状态较复杂，正面角焊缝沿焊缝长度方向分布比较均匀，但焊脚及有效厚度面上存在严重的应力集中现象，所以其破坏属于正应力和剪应力的综合破坏，但正面角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质较脆。
3．斜向角焊缝斜向角焊缝受力情况较复杂，其性能介于侧缝和端缝之间，常用于杆件倾斜相支的情况，也用在板件较宽，内力较大连接中。
4．周围角焊缝主要为了增加焊缝的长度和使焊缝遍及板件全宽，而把板件交搭处的所有交搭线尽可能多的加以焊接，成为开口或封闭的周围角焊缝。
构造及要求。
4.1.最小焊脚尺寸4.2.最大焊脚尺寸贴边处满足4.3.角焊缝最小长度4.4.侧面角焊缝最大计算长度4.5.板件端部仅有两条角焊缝时每条侧面角焊缝的计算长度4.6.搭接连接中搭接长度应满足而且不宜采用一条正面角焊缝来传力。
4.7.在次要构件和焊缝连接中，允许采用断续角焊缝，各段间距满足以保证整体受力。
角焊缝连接计算基本计算公式轴心作用下的角焊缝计算轴心作用下角钢的角焊缝计算弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（T形接头）弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（搭接形接头）1. 端缝、侧缝在轴向力作用下的计算：（1）端缝——垂直于焊缝长度方向的应力；he ——角焊缝有效厚度；lw ——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）；ffw ——角焊缝强度设计值；bf ——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，bf =1.22，直接承受动力荷载bf =1.0。
（2）侧缝tf ——沿焊缝长度方向的剪应力。
钢结构课后习题答案
一、 选择题1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。
(A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A —。
3在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 的典型特征。
(A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏5 钢材的设计强度是根据—C —确定的。
(A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D —表示。
(A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A —命名的。
(A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A —。
(A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高9 型钢中的H 钢和工字钢相比，—B —。
(A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽(C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度10 钢材是理想的—C —。
(A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，—B —采用E43焊条。
(A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A — 。
(A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少14 钢材的抗剪设计强度fv 与f 有关，一般而言，fv ＝—A —。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。
(A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ17 k α是钢材的—A —指标。
(A)韧性性能(B)强度性能(C)塑性性能(D)冷加工性能18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。
钢结构基本原理第三版课后习题答案
3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。
采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N ＝1400KN(静载，设计值)。
主板-20×420。
解 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A 1为A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm2直角角焊缝的强度设计值wf f ＝160N ／mm 2(查自附表1.3)角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此，ax h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，m in ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：m ax ,f h ≥f h ≥m in ,f ha)采用侧面角焊缝时 因为b ＝400mm ＞200mm(t ＝12mm)因此加直径d ＝15mm 的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。
侧面角焊缝的计算长度w l 为w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。
侧面角焊缝的实际长度f l 为f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mmb)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w ,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =80mm由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm3.2 如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。
焊缝强度计算表格
38.58钢材组别:
上限 0 16 21
38.58 15
#REF! 4
第一组
下限 15 20
0 21 41 51
上限 0 21 41 51
20 40 50 100
下限 20 40 50 100
上限 0 17 26 37 51
下限 16 25 36 50 100
上限 0 17 26 37
下限 16 25 36 50
450 215 125 325
截面形状 圆钢 方钢 扁钢 角钢 工字钢 槽钢 钢板 7
钢材种类 Q235
16Mn钢 16Mnq钢 16MnV钢 16MnVq
1
钢筋强度设计值 等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
选项:
钢筋层数影响系数 层数
2
3 4
5 6 选项:
选项:
焊接方法和 焊条型式
1
角焊缝
抗拉、压 、剪强度
160 160 160 160
200 200 200 200 200 220 220 220 220
160 160混凝土强源自设计值 轴心抗压 弯曲抗压抗拉
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 选项:
3 4 5 6 4
7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 6
钢材的分组尺寸
组别
圆钢、方钢和扁钢的 角钢、工字钢(腹板)和
直径或厚度
槽钢(腹板)的厚度
钢板的厚度
16Mn钢或16Mnq钢的 16MnV钢或16MnVq
厚度或直径
钢的厚度或直径
上限
下限
角焊缝计算
角焊缝及其计算型式及分类截面形式:普通型（等边凸形）、平坦型（不等边凹形）、凹面形两焊脚边夹角：直角角焊缝、斜角角焊缝、焊缝长度与作用方向 1.侧面角焊缝（侧缝）侧缝主要承受剪力，应力状态叫单纯，在弹性阶段，剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两端大中间小，且焊缝越长越不均匀，但侧缝塑性好。
2．正面角焊缝（端缝）端缝连接中传力线有较大的弯折，应力状态较复杂，正面角焊缝沿焊缝长度方向分布比较均匀，但焊脚及有效厚度面上存在严重的应力集中现象，所以其破坏属于正应力和剪应力的综合破坏，但正面角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质较脆。
3．斜向角焊缝斜向角焊缝受力情况较复杂，其性能介于侧缝和端缝之间，常用于杆件倾斜相支的情况，也用在板件较宽，内力较大连接中。
4．周围角焊缝主要为了增加焊缝的长度和使焊缝遍及板件全宽，而把板件交搭处的所有交搭线尽可能多的加以焊接，成为开口或封闭的周围角焊缝。
构造及要求。
4.1.最小焊脚尺寸4.2.最大焊脚尺寸贴边处满足4.3.角焊缝最小长度4.4.侧面角焊缝最大计算长度4.5.板件端部仅有两条角焊缝时每条侧面角焊缝的计算长度4.6.搭接连接中搭接长度应满足而且不宜采用一条正面角焊缝来传力。
4.7.在次要构件和焊缝连接中，允许采用断续角焊缝，各段间距满足以保证整体受力。
角焊缝连接计算基本计算公式轴心作用下的角焊缝计算轴心作用下角钢的角焊缝计算弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（T形接头）弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（搭接形接头）1. 端缝、侧缝在轴向力作用下的计算：（1）端缝——垂直于焊缝长度方向的应力；he ——角焊缝有效厚度；lw ——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）；ffw ——角焊缝强度设计值；bf ——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，bf =1.22，直接承受动力荷载bf =1.0。
（2）侧缝tf ——沿焊缝长度方向的剪应力。
钢结构的连接(课后习题)
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。
焊接(角焊缝)参考文档
b≤16t（t >12mm）或190mm（t≤12mm） 式中：b为两侧焊缝的距离；
lw为侧焊缝计算长度； t为较薄焊件的厚度。
（2）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度
的5倍，且不得小于25mm。
t1
t2
f
2h 2h
且
5t1 （t1＜t2） 25mm
f
（3）当焊缝端部在焊件转角处时， 应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。避 开起落弧发生在转角处的应力集中。
焊缝绕角2hf
2hf
• 二、角焊缝连接的基本计算公式
1、应力分析
焊缝是一个块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形 以外的部分去掉，按有效厚度he确定最危险截面（顺着焊缝 方向的平面），通常称为有效截面。
此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝。
（3）侧面角焊缝的计算长度
lw,min lw lw,max
3、搭接连接的构造要求
N
2hf
2hf
N
l2
Nb
lw
l1
N
钢板拱曲
（1）当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：
试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。当b / lw＞ 1时，连接承载力随比值增大明显下降，这是由于应力传 递的过分弯折而使构件中应力不均所致，为防止连接强度 过分降低，规范规定：
（2）斜角角焊缝
（d）斜锐角焊缝 （e）斜钝角焊缝
d)
e)
（f）斜凹面角焊缝
f)
两焊边夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊
缝。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于α>135°或α<60°斜角角焊缝，除钢管结构外, 不宜用作受力焊缝。
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2011年结构工程师考试辅导钢板与角钢连接焊缝计算
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钢板与角钢连接焊缝计算 1)角钢用侧缝连接时由于角钢截面形心到肢背和肢尖的距离不相等，靠近形心的肢背焊缝受力大，故侧缝的直角角焊缝按下式计算式中 Kl、K2焊缝内力分配系数，按下表取用; hf1、hf2分别为肢背、肢尖的焊脚尺寸; lw1、1w2分别为肢背、肢
钢板与角钢连接焊缝计算
1)角钢用侧缝连接时
由于角钢截面形心到肢背和肢尖的距离不相等，靠近形心的肢背焊缝受力大，故侧缝的直角角焊缝按下式计算
式中 Kl、K2——焊缝内力分配系数，按下表取用;
hf1、hf2——分别为肢背、肢尖的焊脚尺寸;
lw1、1w2——分别为肢背、肢尖的焊缝计算长度，每条焊缝为实际长度减去2hf。
2)角钢用三面围焊时
计算时既要照顾到焊缝形心线基本上与角钢形心线一致，又要考虑到侧缝与端缝计算的区别。
计算公式如下：
式中 hf3——端缝的焊脚尺寸;
lw3——端缝的焊缝计算长度，1w3=b;
3)角钢用L形围焊时
端缝与肢背焊缝受力为：
N3=2K2N
N1=(K1-K2)N (15-3-21)
L形围焊角焊缝计算公式为：。