第三章连接课后习题参考答案doc.docx
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第三章连接课后习题参考答案doc
焊接连接参考答案
一、概念题
3.1从功能上分类,连接有哪几种基本类型?
3.2焊缝有两种基本类型一对接坡口焊缝和贴角焊缝,二者在施工.受力、适用范用上各有哪些特点?
3.3对接接头连接需使用对接焊缝,角接接头连接需采用角焊缝,这么说对吗?
3.4和k相同时,吊车梁上的焊缝采用正而角焊缝比采用侧而角焊缝承载力髙?
3.5为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制?
对侧而角焊缝的长度有何要求?
为什么?
【答】
(1)最小焊脚尺寸:
角焊缝的焊脚尺寸不能过小,否则焊接时产生的热量较小,致使施焊时冷却速度过快,导致母材开裂。
《规范》规世:
加91.5JF,式中:
t2—较厚焊件厚度,单位为mmo
计算时,焊脚尺寸取整数。
自动焊熔深较大,所取最小焊脚尺寸可减小1mm:
T形连接的单而角焊缝,应增加1mm:
当焊件厚度小于或等于4mm时,则取与焊件厚度相同。
(2)最大焊脚尺寸:
为了避免焊缝区的主体金属“过热”,减小焊件的焊接残余应力和残余变形,角焊缝的焊脚尺寸应满足h,.<1.2r,
式中:
t\——较薄焊件的厚度,单位为mm。
(3)侧而角焊缝的最大计算长度
侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀,两端大而中间小,可能首先在焊缝的两端破坏,故规定侧面角焊缝的计算长度人.W60九。
若内力沿侧面角焊缝全长分布,例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝,可不受上述限制。
3.6简述焊接残余应力产生的实质,其最大分布特点是什么?
3.7画岀焊接H形截面和焊接箱形截而的焊接残余应力分布图。
3.8贴角焊缝中,何为端焊缝?
何为侧焊缝?
二者破坏截面上的应力性质有何区别?
3.9规范规左:
侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数,原因何在?
规范同时有焊缝最小尺寸的规定,原因何在?
3.10规范禁止3条相互垂直的焊缝相交,为什么。
3.11举3〜5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
3.12简述连接设计中等强度法和内力法的含义。
3.13对接焊接时为什么采用引弧板?
不用引弧板时如何考虑?
在哪些情况下不需讣算对接焊缝?
3.14试判断下图所示牛腿对接焊缝的最危险点
3.15焊缝质量检验是如何分级的?
【答】《钢结构工程施工质量验收规范》规立焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。
三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检査且符合三级质量标准:
一级、二级焊缝则除外观检查外,还要求一立数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。
焊缝质量的外观检验检查外观缺陷和几何尺寸,内部无损检验检查内部缺陷。
二.计算题
2・1已知两块等厚不等宽的钢板用焊透的对接焊缝连接,焊接中采用引弧板。
钢板材料为Q345钢。
焊缝承受变化轴力作用(标准值),Nmax=+1600KN.Nmin=+240KN.试:
分别按《桥规》和《钢规》对于对接焊缝进行强度验算。
循环次数按2X10J焊缝等级为一级。
【解】由于对接焊缝承受变化轴力作用,必须先确定英疲劳容许应力,然后进行强度验算。
(一)按钢规验算
1
(1)疲劳验算:
该焊缝为2类,容许应力幅为:
[Ao-]=|£
Aw=lfhe=380x24=9120/mn1
=149J2^>,44^不满足疲劳强度要求。
(2)静力强度验算
(-)《桥规》
(1)疲劳容许应力訂。
验算构件为焊接,疲劳应力为拉一拉构件
最大应力为拉应力,连接属5.2类,相应容许应力为II类,[b°]=121・7M/M
疲劳验算公式和—bmin)"0]
q=l,r„=1,/;=1(此三项系数均为假泄的一种情况,实际按规范表查)
△b=(K血一crmin)=142Mpa>rt[crQ]=121IMpa.按桥规不满足疲劳强度要求。
I=-^x8x200'+2xl00xl2x(100+6)2=3.23x10’也〃『VV=-^=2.88xl05w?
m3
xh/2
Swl=100x12x106=127200nun3
Sw=127200+100x8x50=167200mm3
>1
=138・9川/〃〃沪
max=138.9+62.5=201.4.6N/m/n2 ir max 呎200x10767200“29.4"加;JWON/〃亦 3.23x10*x8 b]=b 时+八13&9x|g+62“186.5N曲2 心200x2“27200=98.5“加 3.23x10*x8 ⑴+3计=V186.52+3x98.52=lS3.1N/mm2<\Aftw=29\.5N/mnr 2.3图中I32a牛腿用对接焊缝与柱连接。 钢材为Q235,焊条用E43型,手工焊,用II级焊缝的检验质量标准。 已知: I32a的截而而积A=67.05cm2: 抵抗矩Wx=692.2cm2: 腹板截而而积Aw=25.4cm2ok: S讦27.529・5mm°试按照《钢规》和《桥规》(焊缝为一级)分别求F的最大值。 【解】对接焊缝所承受的内力为: J2J2 /V=Fxcos45°=—F;^=Fxsin45°=—F 22 M=520=10后 1.钢规f: =2\5MPci;fsw=125MPa 对接焊缝A点处弯曲应力最大,由 NM,八 F=694KN 得,3+皿 67.05 6922^15 中和轴处剪应力最大,T 得•3<12.5 27.5x0.95 F=461.8KN 根据翼缘和腹板相交处折算应力应满足: g+3r,2<1.1/M得 N290、迂12匚10V2290厂nn9onAr 6=——+crxF+xF=0.02906F, A32067.05692.2320 州・ s“=130x15X(160-7.5)=297.4cm5 卫/2Fx297.4=°02f 11076x0.95 J(0.02906F『+3(0.02F)2<1.1x21.5 得F=527KN按钢规F的最大值为461.8KN。 【按照桥规做为选作题】 1、桥规\o]=145MPa\r]=85MPa 对接焊缝A点处弯曲应力最大,由 NM (J=——+——< K4.氏 Q/2F十 <8.5F=314KN 27.5x0.95 根据翼缘和腹板相交处折算应力应满足: W+3r, N290、◎/2厂10290厂nnoonAr 6=——+CFXF+X——F=0.02906F, 1人32067.05692.2320 SE=130x15x(160-7.5)=297.4c/? ? 5 =V2/2Fx297.4=0()2F 11076x0.95 /.a/(0.02906F)2+3(0.02F)2<1.1x14.5 得F=352.8KN 按桥规F的最大值为314KN。 【解】1)设计拼接板 拼接板宽为450mm: (连接的强度不小于被连接构件的强度)。 按等强度设汁原则,拼接板截而豪基材截面,取8mm。 拼接板而积2X8X(500-2x25)=7200mm>12X5OO=6OOOmm2o 2)焊脚尺寸_ 对手工焊,焊脚>1.57^7=1.5、p=5.2mm, 1*<1.2rnijn=1.2x8=9.6mm,取6mm。 3)侧焊缝计算 连接需要传递的内力N==6000x300=18(x)ooon 端焊缝可传递内力N]=2X1.22/? c/wl/;v =2.44X0.7X6X450X160=738Kn 侧焊缝需传递内力“2=N—N|二512KN 则: /Wie>__—=512/(4X4.2X160)=190.5mmv60九=360mm 4・0・7h启 hmax=8^/=8x6=48〃""符合规范规圧 实际侧焊缝长度Avi=Avir+5=195.5mm,取为200mm。 2.5图(尺寸单位: mm)所示钢板牛腿用四条贴角焊缝连接在钢柱上(无引弧板儿钢材为 Q235,焊条E43型。 焊角尺寸角焊缝强度设计值为=\60MPa 试确左最大承载力Po [解]Aw=4X0.7xl0X200=5600mm2: Ww=4X0.7x10X200%=186666.7mm3: V=P.M=P・0=1OOP: 亡=V/A^=P/5600 b,=A//W;v=100P/186666.7=P/1866.7 <=160Mpa 所以P<\(^X160/47.4=337.55kN2.6一雨棚拉杆受力如图所示,通过钢板和预埋件用角焊缝连接,需要进行角焊缝连接的验算,已知焊缝承受的静态斜向力为N=200kN(设计值),角度a=45°,角焊缝的焊脚尺寸hf=10mm,焊缝计算长度lw=300mm^材为Q235-B.手工焊,焊条为E43型。 连接角焊缝是否满足设计要求? N V 习题3.6图 Vl=/Vsina=/V.sin45^200x^=141.4/: /V 28.3xl06 M=^sinax0.2=^.sin45^0.2=200x^x0.2=28.3^ 141.4x10 b=W^=2xl/6xO.7xlOx3OO2='曲"〃"“ =34N/mm2 Aw2x0.7x10x300 (rN=—=—W"—=34N/mm2如2x0.7x10x300 2.7试设计双角钢与节点板的角焊缝连接。 钢材为Q235—B,焊条为E43型,手工焊,作用着轴心力N=1000kN(设计值),分别采用三而围焊和两而侧焊进行设计。 r丁丁 2L125X10 1^t=12 【解】角焊缝强度设计值//=160N/〃"2。 焊脚尺寸确泄: 最小打•: 11,>1.57^=1.5V12=5.2mm 角钢肢尖处最大的: hf 角钢肢背处最大町: h{<1.2rmin=1.2x10=12〃"” 角钢肢尖和肢背都取hf=Smm。 ⑴采用三而围焊 正面角焊缝承担的力为: 他=0.7h,Tl^j3,/;'=0.7x8x2x125x1.22x160=273280N=273.33 所以侧而角焊缝实际受力: N\=a、N_NJ2=0.67xlOOO-273.3/2=533.4RN N产a、N_NJ2=0.33x1000-273.3/2=193.35RN 所以所需侧焊缝的实际长度为: N5334^IO3 人+旳=曲万5=2;07x8x160+8=3°6—取丽” 所以所需侧焊缝的实际长度为: (同理: 若取巧则三而围焊时焊缝尺寸取肢背6-430,肢尖6-180;两而侧焊时焊缝尺寸取肢背6-510,肢尖6-260) 2.8试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①②③,钢材为Q235—B,焊条为E43型,手 最大/仃: hf<1.2/=1.2x12=\4Amm 取h/=Smm。 计算焊缝有效截而的形心位置: _5.6x150x(200+12+2.8)+5.6x(150-12)x(200-2.8)+2x5.6x(^—^)2 y=二 5.6x150+5.6x(150-12)+2x5.6x(200-5.6) =143.7mm 焊缝②③全部焊缝有效截而的惯性矩为: 111944. I=2x—x5.6xl94.43+2x5.6x1944x(一-143.7)2 ”122 +150x5・6x(200+12+2.8—143.7)2+5.6x(150-12)x(200-2.8-143.7)2 =18023011.3/7//? / 故焊缝②顶端由于M引起的最大正应力为 空=98x10520+]2+56一i43.7248.2N/,加 Iw18023011.3 焊缝③下端由于M引起的最大正应力和由于V引起的最大剪应力为 M”98x103x120—OQQV/2 =——-=x147.3=93.8N/mm ・I18023011.3
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