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第三章：钢结构的连接 练习与作业（附答案）： 例题3.1 试计算图3．Ⅱ．1（a）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。 图3．Ⅱ．1 牛腿与柱用对接焊缝连接 解： 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 mm mm (2)焊缝计算截面的几何特征 cm4 腹板焊缝计算截面的面积： cm2 2．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152.2KN。 例题3.2 如图3．Ⅱ．3所示两块钢板的对接连接焊缝，已知偏心拉力F =420KN，钢材为Q235，焊缝E43型，手工焊，施焊时采用引弧板，试问此对接焊缝需采用哪种质量等级就可以满足其强度要求？ 图3．Ⅱ．3 对接焊缝受偏心力作用 解： 分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力F产生的弯矩M和轴心拉力N的共同作用，在M作用下，a点产生最大的拉应力，b点产生最大的压应力；在N作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为。由此可见，a点为最危险点，因此，只需计算a点的合应力，就能确定需要哪个等级质量的焊缝。 1．将偏心力F向焊缝形心简化，得： KN·mm KN 计算在M、N作用下a点的应力 N/mm2 N/mm2 a点的合应力 N/mm2 3．查表知，焊缝质量为一、二级时， N/mm2，焊缝质量为三级时的 N/mm2，由此可见，此对接焊缝只需焊缝质量为三级时就能满足强度要求。 当F =480KN时，与上述相同的方法计算得：N/mm2，N/mm2，故a点的合应力 N/mm2。很显然焊缝质量为三级时，则不能满足强度要求，只能经过一、二级焊缝质量才能满足强度要求。 例题3.3 如图3．Ⅱ．4所示角钢,两边用直角角焊缝(绕角焊)和柱翼缘相连接,钢材为Q235,焊条E43型,手工焊,承受静力荷载F =150KN,试确定所需的最小焊角尺寸hf 。 图3．Ⅱ．4 解: 其计算步骤如下： (1)确定焊缝有效截面的几何特征值Af、Wf； (2)计算危险点a（或点b）在M和V作用下的应力和； (3)确定焊脚尺寸hf。 首先由公式(3.18)求得此焊缝连接所需的焊脚尺寸hf，再根据构造要求，决定其最小的焊脚尺寸。 例题3.4 如图3．Ⅱ．5所示，双角钢和节点板用直角角焊缝连接，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h f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？ 图3．Ⅱ．5 双角钢和节点板的焊缝连接 解：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 200 N/mm2 一条肢背焊缝的计算长度300-10290mm，要求8h f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 ＞200 N/mm2 故此连接不能满足强度要求。应采取以下措施： 增加肢背焊缝的长度 mm 因此，肢背焊缝的长度必须加长到mmmm，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＜200 N/mm2，满足强度要求，且可以适当减小其焊缝长度。 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