焊缝连接和螺栓连接

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1、1焊接连接焊接连接 ( (土木土木 08020802 高雄彪高雄彪) )6.3.1 如图所示连接，尺寸为 mm，受静载拉力 P=l30kN，=l0mm，fh钢材为 Q235BF，E43 焊条，手工焊无引弧形板，=160N/mm2。试验w ff算焊缝强度，并指出焊缝最危险点的位置。如仅将 P 变为压力，最不利点位置和应力大小有无变化?习题 6.3.1 图解：将外力 P 向焊缝截面的形心简化，得：N=P=130kNmmkNePM.130010130由 N 作用在焊缝中产生的平均应力和 M 作用在焊缝中产生的最大应力分别为：23 /9 .92)10110(107 . 0210130 7 . 02mm

2、NlhNwfN f2 232/7 .55)10110(107 . 0210130067 . 026mmNlhMwfM fA 点应力最大，为两者叠加，即：2/6 .1487 .559 .92mmNM fN ffA2因为，将最危险点 A 点的应力代入强度条件：0fw ffff22)22. 1(得 w fff22. 1即 148.6N/mm21.22160N/mm2=195.2N/mm2，满足强度要求。当 P 变为压力时，为 A 点最不利，且应力数值不变，仅仅改变了方向 。6.3.2 图示连接受集中静力荷载 P=100kN 的作用。被连接构件由Q235 钢材制成，焊条为 E43 型。已知焊脚尺寸=8

3、mm，=160N/mm2，试验算连接焊缝的强度能否满足要求。施fhw ff焊时不用弓弧板。习题 6.3.2 图解：将外力 P 向焊缝形心简化，得V=P=l00kNM=Pe=30000kNmm3由 V 在焊缝中产生的剪应力为：23 /9 .22)10400(87 . 0210100 7 . 02mmNlhVwff由 M 在焊缝中产生的正应力为：2 272/7 .105)10400(87 . 021036 7 . 02 6mmNlhMwff代入强度条件：222222/160/6 .899 .22)22. 17 .105()22. 1(mmNfmmNN fff强度满足要求。6.3.3 计算图中焊缝承

4、载能力是否满足要求。已知荷载F=120KN,hf=8mm,=160N/mm2。F 为静力荷载。w ff解：将外力 F 移至焊缝的形心，得：N=F=120KNM=Fe=12050=6000KNmmN 产生的应力： =N f23 /4 .56)10200(87 . 0210120 7 . 02mmNlhNwf4M 产生的应力： =M f2 262/89)10200(87 . 021066 7 . 02 6mmNlhMwfF 为静力荷载，则：22. 1f2/2 .11922. 1894 .56mmNfM fN f2/160mmNfW f所以焊缝强度满足要求。6.3.4 验算图示直角焊缝的强度。已知静

5、荷载 F=120KN（设计值） ，角焊缝的焊角尺寸为钢材为 Q235BF 钢，手工焊，焊条为,8mmhfE43 型，。2/160mmNff解：将 F 移至焊缝形心，得：N=KN9 .10312023V=F060cosKN6012021M=N e=103.9mmKN 31064. 335=N f23 /3 .66)10150(87 . 02109 .103 7 . 02mmNlhNwf=V f23 /3 .3814087 . 021060 7 . 02mmNlhVwf5=M f262/5 .9914087 . 021064. 36 7 . 02mmNlhVWf代入：22223 .38)22. 1

6、5 .993 .66()22. 1(ff=141.21602/mmN2/mmN所以焊缝强度满足要求6.3.9 有一三面围焊的角钢连接，如图，角钢为 2140 10，连接板厚度 t=12mm,承受动力荷载设计值 N=1000KN。钢材为 Q235,手工电焊，焊条 E43。焊角尺寸为 8mm，。请确定焊缝长度。2/160mmNfW f解：=1.0(单角钢)3NW fWefflh3N12544016014087 . 0=(单角钢)3NNNNk287280125440215000007 . 02131=(单角钢)3NNNNk87280125440215000003 . 021326mmfhNlW fe

7、W32116087 . 02872801 1mmfhNlW feW9716087 . 0872802 1焊缝实际长度应每端增加 5mm，并取整数，故肢背焊缝长度为330mm，肢尖焊缝长度为 110mm。螺栓连接螺栓连接 ( (张乐张乐) )7.3.4 有一牛腿用 M22 的精制螺栓与柱的翼缘相连，其构造形式和尺寸如图所示，钢材为 Q235，已知：F=400KN,，2/170mmNfb V，试验算该牛腿与柱翼缘的连接能否安全工2/400mmNfb c（）113xy 7解：F=400KN,每片连接板受 F/2=200KN,将其移至螺栓群中心，得：mmKNFTKNFV600003002003002,

8、2002由 V 在每个螺栓中引起的剪力为：KNVNV2010200 10由 T 在最外角点螺栓产生的剪力：NyxyTNiiT x4 227221 1106)10022002(2200106KNNNNT XV2 .636020)(222 12 1b VVb VfdnN42KN6 .6410170422132 KNtfdNb cb c881040010223b cb VNNNN11,牛腿与柱翼缘的连接满足要求。7.3.3 图示钢构架，其斜拉杆 B 端用角焊缝与节点板相连，焊缝强度满足要求。A 端采用 M20（孔径 22mm）的摩擦型高强螺栓，把 AB杆与节点板相连接，要求按与拉杆等强度原则配置螺栓

9、，A 端节点板尺寸不受限制。钢拉杆采用290565，A=27.212=14.424 ，钢材为 Q235,2，高强螺栓采用 8.8 级，抗滑移系数预拉力2/215mmNf ,45. 0P=110KN。8解：拉杆强度承载力KNAfN1 .310102154 .14423能承受的高强螺栓数 n：KNN1 .31048. 311045. 029 . 01 .310 9 . 0PnNnf取，并按图布置。4n7.3.2 两钢板截面为一 18400，两面用盖板连接，钢材 Q235，承受轴心力设计值 N=1181kN，采用 M22 普通 C 级螺栓连接，按下图连接。试验算节点是否安全。，mmd5 .2302/

10、130mmNfb V，。2/305mmNfb c2/215mmNf 97.3.2 解：(1) 螺栓强度验算单个螺栓抗剪承载力设计值kNNfdnNb VVb V8 .98988001304222422 单个螺栓承压承载力设计值kNNtfdNb cb c8 .1201208003051822故取。kNNb8 .98min每侧 12 个螺栓，承载力为kNNkN11816 .11858 .9812(2) 验算被连接钢板的净截面强度2 0108.558 . 135. 248 . 140cmtdnAAn22 23 /215/4 .2141008.55101181mmNfmmNANn7.3.5 图示支撑及其

11、连接。支撑为单脚钢截面积 9.515 ，, 8632对 x 轴和 x 轴的回转半径分别为 1.9与 1.23.节点长度为 3m。10钢材强度设计值为 215MPa。支撑两端都通过 2 个 M16 的 8.8 级摩擦型高强螺栓和节点板相连，螺栓孔径 18，螺栓的预拉力值为70KN，抗滑移系数为 0.35.点板角焊缝强度设计值为 160MPa，施焊时未用引弧板。支撑承受的拉力设计值为 35KN，校核高强螺栓和焊缝的强度。解：（1）验算高强螺栓的强度8.8 级，M16 高强度螺栓，预拉力 P=70KN, 抗滑移系数为高强螺栓仅受剪力 V=35KN。,35. 0每个高强螺栓的抗剪承载力： KNPnNf

12、b V05.227035. 019 . 09 . 0但此处为单面连接，承载力需乘 0.85，即KNVKN5 .1727 .1885. 005.22高强螺栓强度满足要求。11（2）节点板与梁或柱的连接焊缝由于外力作用点在焊缝截面形心处则：KNNN75.2445cos35cosKNNV75.2445sin35sinmmNANWN fx/5 .15)10200(67 . 021075.243mmNAVWv fx/5 .15)10200(67 . 021075.24322222/160/4 .205 .15)22. 15 .15()()(mmMfmmNW fV fy fN fx节点板与梁或柱的连接焊缝

13、强度满足要求。7.3.6 如图所示的连接点，斜杆承受轴向拉力设计值 N=250KN,钢材采用 Q235BF。焊接时采用 E43 型手工焊条。螺栓连接为 M22C 级普通螺栓，材料为 Q235，当偏心距,6545.19,/1302mmdmmNfeb t时，如图所示翼缘板与柱采用 10 个受拉普通螺栓，是否满mme600足要求？12解：螺栓群受力作用到螺栓群上的力 N 可分解成拉力和剪力两个部分。拉力 KNN20025054剪力 KNV15025053因为螺栓群为 c 级普通螺栓，所以所有剪力均由支托承受。拉力有偏心距，产生弯矩：M=N0eNmmKNe1200060200（2）单个螺栓受力螺栓群受拉、弯作用，判断绕那根轴旋转。单个螺栓 086. 2)14070(44012000 10200 102221minKNyMyNN绕螺栓群形心轴旋转。KNyMyNN14.37)14070(44012000 10200 102221max（3）单个螺栓抗拉承载力KNNKNfdNb teb t14.374 .39394001306465.1944max22 所以该螺栓群连接安全。