钢结构焊接连接计算
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
钢结构焊接和计算
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
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。
对接焊缝角焊缝的构造和计算
Q390 钢 Q420 钢
≤16 >16～40 >40～60 >60～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35
>35～50
>50～100
抗压
f
w c
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
焊脚尺寸 hf
下限
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
和槽孔短径的 1/3
hf 1.5 t2 ；当 t2 4 时， h f t
3.5.7 典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用
弯矩 M
平板梁
工字形梁
剪力 V
3 钢结构的连接设计
弯矩 M 剪力 V 轴力 N
应力分布
应力分布
max
M
Wx
ftw ( fcw )
max
VSw I wtw
f
w v
zs
应力分 布
2 1
3
2 1
1.1 ftw
典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M 剪力 V
破坏模式
3 钢结构的连接设计
3.7.3 端缝与侧缝的比较
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。
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节钢结构的连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。
可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。
好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。
钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。
一、焊缝连接焊接是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。
此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。
焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。
焊接结构低温冷脆问题也比较突出。
二、铆钉连接铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。
但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。
现已很少采用。
三、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。
高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。
螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。
第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别一、钢结构中常用的焊接方法焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。
1．电弧焊电弧焊是利用焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。
对接焊缝的构造与计算
第三章
钢结构的连接
【练习】采用对接焊缝，钢材为Q235B，焊条E43，焊缝
质量三级标准，不采用引弧板，试验算焊缝。
t=16mm 450
N=500kN
300mm
U形缝
K形缝 板厚 t > 20 mm
X形缝
第三章 3.4.2 其它构造
钢结构的连接
变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡
度不大于1：2.5的斜面，避免应力集中。
≤4mm 可不设斜坡 ≤1:2.5 ≤1:2.5 ≤1:2.5 ≤1:2.5
不同宽度
不同厚度
第三章 3.4.2 其它构造
钢结构的连接
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝） 直缝
直 焊 缝
引弧板
验算截面矩形，只有正应力。 焊缝应力验算：
矩形截面
N f t w 或 f cw lw tw
第三章 3.4.6 典型节点
钢结构的连接
1、焊缝轴心受力（1）－直缝（正对接焊缝） 直缝 焊缝应力验算：
N w f tw 或 fc lw tw
第三章
2、梁的拼接（1）—矩形截面 弯矩M和剪力V共同作用的对接焊缝
M
钢结构的连接
M
lw
V
lw
V
t
t
验算截面
Wx tl w 6
2
验算:
max
max
M 6M 2 f tw Wx lw t
VSw 3V f vw I x t w 2l w t
S max
Ix
tl w 8
1、确定计算截面上的内力（荷载效应） 2、确定焊缝强度设计值
钢结构的连接