钢结构计算题解答.doc

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1、1试计算图所示牛腿与柱连接的对接焊缝所能承受的最大荷载F（设计值）。钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，施焊时不用引弧板，焊缝质量为三级。（——弯距、剪力下的对接焊缝）解：分析：根据已知条件，此牛腿与柱的连接焊缝承受力F产生的弯矩M与剪力V的共同作用。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Fi，最后，取其最小的F值即为

2、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mmmm(2)焊缝计算截面的几何特性腹板焊缝计算截面的面积：mm22．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：（KN·mm）（KN）查表得：N/mm2，N/mm2，N/mm2点a的拉应力，且要求≤N/mm2解得：KN点b的压应力，且要求≤N/mm2解得：KN由产生的剪应力，且要求≤N/mm2解得：KN点b的折算应力，且要求起步大于1.1解得：KN故此焊缝所能承受的最大荷载设计值F为168KN。2．双角钢和节点板

3、用直角角焊缝连接，钢材为16Mn钢，焊条E50型,手工焊、采用侧焊缝连接，肢背、肢尖的焊缝长度均为300mm，焊脚尺寸hf为8mm，试问在轴心力N=1200KN作用下，此连接焊缝是否能满足强度要求？若不能则应采用什么措施，且如何验算？（N作用下的直角角焊缝）解：分析：首先应搞清肢背焊缝和肢尖焊缝的受力是不等的。因为角钢形心到肢背和肢尖焊缝的距离不相等，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

4、足。查角钢角焊缝的内力分配系数表得，k1=0.65，k2=0.35；查焊缝强度表得200N/mm2一条肢背焊缝的计算长度300-2x8284mm，要求8hf和40mm≤≤60hf，显然符合构造要求。肢背焊缝所能承担的力：KN则其焊缝强度为：N/mm2＞200N/mm2故此连接不能满足强度要求。应采取以下措施：1．增加肢背焊缝的长度mm因此，肢背焊缝的长度必须加长到mm，才能使其满足强度要求。采用这种方法，就会增加节点板的尺寸。而此时肢尖焊缝的应力N/mm2＜200N/mm2，满足强度要求，且可以

5、适当减小其焊缝长度。2．增加肢背焊缝的焊脚尺寸根据构造要求，肢背焊缝最大的焊脚尺寸mm。而实际所需的焊脚尺寸为≥mm因此，将肢背焊缝的焊脚尺寸增加到10mm就能使此连接满足强度要求。3．改用三面围焊首先计算正面角焊缝所能承担的力：KN求肢背焊缝所能承担的力：KN则N/mm2＜200N/mm2满足强度要求。3．如图所示为板与柱翼缘用直角角焊缝连接，钢材为Q235,焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸hf=10mm,ffw=160N/mm2,受静力荷载作用，试求：（M、N、V作用下的直角角焊缝）1.只承受

6、F作用时，最大的轴向力F=？2.只承受P作用时，最大的斜向力P=？3.若受F和P的共同作用，已知F=250KN,P=150KN,此焊缝是否安全？解：分析：根据已知条件，可将斜向力P向焊缝形心简化得M、N、V,将F向焊缝形心简化只得N。M、N使焊缝有效截面产生应力σMf、σNf，而剪力V则产生应力τvf,最后可按角焊缝的基本计算公式计算此连接能承受的最大力F或P，并可进行焊缝强度验算。一条焊缝的计算长度lw=300－20=280mm,符合构造要求。1.在力F作用下，焊缝属于正面角焊缝，由公式得：F

7、max=0.7hf·∑lw·β·ffw=0.7×10×2×280×1.22×160×10-3=765.8KN2.将斜向力P向焊缝形心简化得：M=0.8P·e=80P(KN·mm)V=0.8P(KN)N=0.6P(KN)图2计算在各力作用下产生的应力：σMf=6M/(2×0.7×hf×lw2)图3.Ⅱ.6=6×80×P×103/(2×0.7×10×2802)=0.437P(N/mm2)σNf=N/(2×0.7hflw)=0.6P×103/(2×0.7×10×280)=0.153P(N/mm2)τv

8、f=V/(2×0.7hflw)=0.8P×103/（2×0.7×10×280）=0.204P(N/mm2)将σMf、σNf、τvf的值代入公式：得Pmax=304.6KN3.将力F、P向焊缝形心简化得：V=0.8P=0.8×150=120KNN=F＋0.6P=250＋0.6×150=340KNM=0.8P·e=0.8×150×100=12×103KN·mmσMf=6×12×103×103/（2×0.7×10×2802）=65.6N/mm2σNf=340×103/（2×0.7×10×280）=86