同济大学第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
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同济大学第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
8.4 有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值
2
205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。验算此焊
缝受力时是否安全。
图8-83 习题8.4
解：
依题意知焊缝截面特性： A=119.25cm
2
，
Wx
＝
1858.9cm 3
,Ix=46472cm 4
,Sx=1084.1cm 3
,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。
假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10）=7.584×105
mm 3
。
对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =⨯=⋅ 焊缝应力验算： 最大正应力：622
3
25010134.5/205/1858.910w t
x M N mm f N mm W σ⨯===<=⨯ 最
大
剪应力
：
33224125101084.11024.3/120/464721012
w x v
x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯
折算应力：
22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ=<=
故焊缝满足要求。
8.5 图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。T=350kN ，验算焊缝的受力。
图8-84 习题8.5 图8-84-1 焊缝截面计算简图 解：
（注：焊缝上下翼缘长度114mm 有些问题，应取2130210110l t mm -=-⨯=，
黄钜枝06年6月19日） 此注错误，应取消。罗烈08年10月28日
如图8-84-1，截面特性计算如下： 2(11425242882)0.75667.2f A h mm =⨯+⨯+⨯⨯=
2
28820.73225.6w f A h mm =⨯⨯=
3274
1288288[2882114(16)252()4]0.77.913101222
f f I h mm =⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=⨯
焊缝受力：
247.5N kN =
；247.5V kN =
=；
49.5M V e kN m
=⋅=⋅
应力验算：危险点为a 、b 两点，下面分别验算： 对a 点：
32247.51043.67/5667.2
N a
N N mm A σ⨯===
627
49.510160100.09/7.91310M a a
f My N mm I σ⨯⨯===⨯
22
43.67100.09143.76/195.2/N M
w a a f f N mm f N mm σσβ+=+=<=
对b 点：
32247.51076.73/3225.6
V b
w V N mm A τ⨯===
2
43.67/N N
b a N mm σσ==
62
749.51014490.16/7.91310
M b b
f My N mm I σ⨯⨯===⨯
22133.87/160/w f N mm f N mm
=<=
故焊缝强度满足要求。
8.6 计算图8-85所示的工字形截面焊接梁在距支座5m 拼接处的角焊缝。钢材为Q345钢，焊条为E50型，2f 200/w f N mm =，F=200kN 。问：（1）腹板拼接处是否满足要求？（2）确定翼缘拼接板焊缝脚尺寸和长度。
图8-85 习题8.6
解：
（1）根据结构力学知识，拼接处受力：200V F kN ==，2200M kN m =⋅，其中剪力由腹板承担，弯矩由工字梁的翼缘
和腹板 惯性矩的比值分配：
()2
3
10
4
1
12142045020710101.219
10
12x
I mm =⨯⨯⨯⨯⨯+=⨯
3
9
4
11214202.86
10
12
w I mm =
⨯⨯=⨯ 图8-85-1 角焊缝计算简图
9
10
2.86102200516.161.21910w W x I M M kN m
I ⨯==⨯=⋅⨯
1683.84f w M M M kN m
=-=⋅
经过分析，拼接板左右两侧受剪力与弯矩作用，相比较而言，右侧拼接板焊缝受力更不利，故以右侧拼接板焊缝验算。 计算焊缝截面特性：
2162
1622216.216221300
mm
x ⨯
⨯==⨯+，1
16216.2145.8x mm =-=
由对称性得：1
2650y
y mm
==