第三章习题参

第三章习题参

注意：①要求学生尽量图示；②若无特别说明，焊缝计算长度可不考虑起弧、落弧的影响。③题中“（考虑荷载分项系数后）”的意思为荷载设计值，时刻提醒学生别忘了结构可靠度理论。

3.1 解：①对接焊缝：

N1250103208.3MPaftw185MPa，不满足要求，改用斜对接焊缝，取切割斜度为1.5:l，即

lwt50012tan1.5、56o。

②围角焊缝、双拼接板：设盖板宽b2460mm，注意拼接板截面面积必须验算：2460t250012，取

t28mm（常用的板厚以偶数居多）。

角焊缝的焊脚尺寸hf应根据板件厚度确定：

由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2=8mm>6mm，t2< t1，则

hfmaxt21~2mm81~26~7mm

hfmin1.5t11.5125mm

取角焊缝的焊脚尺寸hf＝6mm，角焊缝的强度设计值ff160N/mm，则

w2N2fffwheb24ffwhelhf

代入数据，注意围焊缝只有一个起弧点和一个落弧点，有

125010321.221600.7646041600.76l6

解、取整得 l＝195mm

上、下各一块拼接板的长度为L 2l10219510400mm 最后选定的上、下拼接板的尺寸为2—460×8×400。

3.2 解：注意仅腹板在此拼接、翼缘在此无拼接，即翼缘处无焊缝、当然也无需验算，但截面依然是工字形的，

不少同学仅按腹板矩形截面计算是完全错误的。

焊缝处M1026.375kNm、V172.5kN

Ix1128010323(2808)100032.979109mm4 1212Sx2801650850082503.276106mm3 Sx1280165082.276106mm3

最大剪应力为：

maxVSx172.51033.2761062w2 23.7N/mmf125N/mmv9Ixt2.979108上翼缘和腹板交接处“l”点的正应力：

My11026.375106500 1172.3N/mm2 9Ix2.97910剪应力：

VSx1172.51032.2761062 116.5N/mm9Ixt2.979108由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力(无需单独验算)，故应验算折算应力：

172.32316.52174.7N/mm21.1185204N/mm2

均满足要求。

3.3 解：注意本题为双角钢，很多同学是按单角钢计算的。

（1）三面围焊

角焊缝的焊脚尺寸hf应根据板件厚度确定（肢尖、肢背hfmax的要求不一样，见图3.23）：

hfmin1.5t1.5166mm

肢背hfmax1.2tmin1.21012mm

肢尖hfmax1.2tmin1.21012mm、hfmaxt(1~2)10(1~2)9~8mm

取角焊缝的焊脚尺寸hf8mm（肢尖、肢背和端部可取不同数值），角焊缝的强度设计值ff160N/mm。 取一个角钢计算，则轴拉力N＝1000/2＝500kN。查表3.3，肢背k1＝0.7，肢尖k2＝0.3。

w2N30.7hfffwflw30.781.22160140153036.8N

肢背：N1k1NN30.7500000153036.8/2273481.6N 2N30.3500000153036.8/273481.6N 2肢尖：N2k2N 肢背：

N1N1273481.6ffw，lw1305mm，考虑起弧并取整（还要验算焊缝最大、最小长度），whelw15.6160heffN2N273481.6ffw，lw282mm，考虑起弧并取整（还要验算焊缝最大、最小长度），whelw25.6160heff实际为315mm； 肢尖：

实际为90mm。

最后应图示，特别要注意节点板尺寸。

（2）仅侧焊缝

角焊缝的焊脚尺寸，肢背取hf110mm、肢尖取hf26mm， 肢背：N1k1N0.7500000350000N

lw1N1350000 312.5mm，考虑起弧并取整（还要验算焊缝最大、最小长度），实际为325mm；w0.710160heff

肢尖：N2k2N0.3500000150000N

lw2N2150000223.2mm，考虑起弧并取整（还要验算焊缝最大、最小长度），实际为230mm。 w4.2160heff最后应图示，特别要注意节点板尺寸。

3.4 解：几何特征（参见p71的图3.37）

腹板焊缝有效面积A220.782002240mm

2y2

25.62001001505.6200125.6/2(150125.62)5.62005.6/2144mm25.62001505.6(150125.62)5.6Iw12225.6200325.6200200/21441505.6200144125.6/212

2126.85.62001445.6/21.80107mm4

控制点A：fFe150F3y21441.2010FMPa 7Iw1.8010FF/2240MPa

he2lw2231.2010FF3w21.0810Ff160MPa ff1.22224022fff

解得：F148.1kN

3.5 解：几何特征xc7100(503.5)225.5mm

710027220A Xc Ix117220321007321007(220/27/2)22.425107mm4 121211Iy27100327100[100/2(25.53.5)]222073722025.523.272106mm41212IpIxIy2.7522107mm4

控制点A，在扭矩Tpe100103300xc3.527.8KNmT作用下，A点的应力为： TTr Ip 将T分解为垂直于焊缝长度方向的应力f和沿焊缝长度方向的剪应力T：

rxTrx27.810678 fT78.79MPa 7rIp2.752210TTryrTryIp27.8106110111.11MPa

2.7522107另外，轴心力P产生的应力按均匀分布于全截面计算，在验算点处该应力垂直于焊缝长度方向F：

P100103 F34.01MPa

helw710027220验算公式应为：

fFf278.7934.012T111.112144.5MPaffw160MPa 1.222焊缝强度满足要求。

此种焊缝也可采用更近似的方法计算，即将偏心力P移至竖直焊缝处，则产生扭矩为： T'P(3003.5)30.35MPa

两水平焊缝能承担的扭矩为:

T1he1lw1hffw710022016024.MPa

直焊缝承担， 其计算式为：

T2T'T130.3524.5.71MPa0，表示水平焊缝不足以承担全部扭矩，此不足部分及轴心力P由竖

6T2hl2fe2w2Phe2lw2265.711061.22722022100103w105.3MPaff160MPa 722022焊缝强度满足要求。