OCR Document《钢结构设计原理》三. 连接3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。

轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材 Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。

解：NN500三级焊缝10查附表 1.3：f tw 265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm 2不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2fw t 265N/mm2 ，不可。

改用斜对接焊缝：方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2设计满足要求。

方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。

此时设置引弧板求解方便些。

3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。

1 页脚内容OCR Document解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。

查附表 1.3： ffw 200 N/mm 2试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。

设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。

所需盖板厚度：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证 与母材等强，则盖板厚则不小于 14mm。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用 三面围焊。

1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N32 0.7hf bffw f2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175NNL=175×2+10(盖板距离)=360mm。

2 页脚内容6 6 500 10OCR Document∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460×6mm，焊脚尺寸 hf=6mm2003.10. 有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连。

如图所示，钢材为 Q345-A，焊条为 E50 型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2hf）。

已知：外力设计值 N=400kN。

20解：已知：lw=200mm，N=400kN，fw f200 N/mm 21） 内力计算剪力：V N 400kNL200×125×18弯矩： M Ne 40020 8000kN.mm2）焊脚尺寸设计弯矩引起的焊缝应力： f6M 2helw26 8000103 2 2002 he 600 N/mm2 he剪力产生的焊缝剪应力： fV 2helw400 103 2 200 he 1000 N/mm2 he 所需焊脚尺寸： f f 2 f 2600 1.22he2 1000 he2fw f200N/mm2he 60021.22 200 1000 2 200 5.57mm hfhe 0.75.57 7.79mm 0.7取焊脚尺寸 hf=8mm焊缝构造要求：最大焊脚尺寸： hf max t (1 2) 18 (1 2) 17 16 mm3 页脚内容最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 20 6.7 mm 取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。

OCR Document3.11 试设计如图（P114 习题 3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。

钢材 Q235-B，焊条 E43 型，手工焊，外力设计值 N=98kN，（静力荷载），偏心 e=120mm。

（注意力 N 对水 平焊缝也有偏心）解：查附表1.3：fw f 160 N/mm 21） 初选焊脚尺寸150最大焊脚尺寸： hf max 1.2t 1.2 12 14.4 mmyc 200 12最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 12 5.2 mm取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。

122） 焊缝截面几何性质焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 ycyc (150 2hf) 12 200 hf 2(150 2 150 12 2hf 200 hf 2 2 (200 2hf)2150 12 2hf 2(2002hf )hf 2hf) 200 22hfhf (15012)1220032 150 2126 20032(20012) 200 2126(150 12)2 150 2126 2(20012) 6 139mm全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：4 页脚内容OCR DocumentIx4.2 (150 12) (2.1 12 61)2 2 4.2 150 12 2 6 (61 2.1)2 2 4.2 1881883 2 4.2 188 (139 94)2 12954006mm4 123） 焊缝截面验算弯矩： M Ne 98120 11760kN mm考虑弯矩由全部焊缝承担弯矩引起翼缘边缘处的应力： fM Wf1 11760103 (6112 4.2) 12954006 70N/mm2弯矩引起腹板边缘处的应力： fM Wf2 11760103 139 126N/mm2 12954006剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力：fV helw98103 62N/mm2 2 0.7 6 188则腹板下边缘处的应力：2 f ff2 126 2 1.22 622 120N/mm2fw f 160N/mm2所设焊脚尺寸满足要求。

所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取 hf=6mm,。

5 页脚内容OCR Document3.13 如图（P115 习题 3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为 Q235-B，弯矩设计值 M=100kN.m，剪力 V=600kN，试完成下列设计和验算：1）剪力 V 由支托焊缝承受，焊条采用 E43 型，手工焊，求焊缝 A 的高度 hf 2）弯矩 M 由普通螺栓承受，螺栓直径 24mm，验算螺栓是否满足要求。

解：fw f 160 N/mm 2 ,f tb 170 N/mm2 ， Ae353 mm 21） 支托焊脚尺寸计算支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传 力偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的 1.2~1.3 倍。

正面角焊缝能承受的力： N 2 hebf ffw 300 1.22 160 he 58560 he N侧面角焊缝能承受的力： N12helwfw f2 250160 he 80000 he N取1.3V N1 N2所需焊脚尺寸： he1.3 600 10 3 58560 80000 5.63mm，则hf he 5.63 8.04mm 0.7 0.7取 hf=10mm 2） 拉力螺栓验算：单个螺栓抗拉承载力设计值：Nb teAefb te 353170 60010N弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：N1My1 yi22 (6002100106 600 5002 3002 20021002 )40000NNb t 60010N满足。

6 页脚内容OCR Document3.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度，C 级螺栓 M20，所用钢材为 Q235B，若 改用 M20 的 8.8 级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈）其承载力有 何差别？解：1. 采用普通螺栓连接查表：fb v 140 N/mm2,f tb 170 N/mm2，fb c305 N/mm2Ae245 mm 240 60 60 40150kN 45° 24 161) 内力计算剪力： V N sin 45 150 0.707 106.07kN拉力： N N cos45 150 0.707 106.07kN 2） 螺栓强度验算单个螺栓受剪承载力：Nb vnvd 42fb v 1 3.14 202 140 43960N=43.96kN 4单个螺栓承压承载力： Ncb tdfcb 16 20 305 97600N=97.6kN单个螺栓受拉承载力：Nb teAefb te 245170 41650N 41.65kN每个螺栓承受均匀剪力和拉力：螺栓最大剪力（拉力）2排2列：NvNtN 2 2106.07 4=26.5kN拉-剪共同作用时：22 Nv Nvb Nt Ntb 26.5243.96 26.5241.65 0.88 1Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。

7 页脚内容OCR Document2. 改用高强度螺栓摩擦型连接查表 3.5.2 8.8 级 M20 高强螺栓预拉力 P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3单个螺栓受剪承载力设计值：Nb v0.9nf P0.9 1 0.312533.75kN单个螺栓受拉承载力设计值：Nb te 0.8P 0.8125 100kN拉-剪共同作用：NvNb vNtNb t26.5 33.7526.5 100 1.05 1连接不满足要求。

8 页脚内容OCR Document3.15.如图所示螺栓连接采用 Q235B 钢，C 级螺栓直径 d=20mm，求此连接最大能承受的 Fmax 值。

10 40 60 60 60 60 40 40 60 60 60 60 40解：查附表 1.3：12 12 406060606040fb v 140 N/mm2，fb c305 N/mm 2查附表 1.1： f 205 N/mm 2t=20mm假设螺栓孔直径 d0=21.5mm单个螺栓受剪承载力：Nb vd2 nv 4fb v202 2 3.14 140 87920N=87.92kN4单个螺栓承压承载力： Ncb tdfcb 20 20 305 122000N=122kN此螺栓连接最大能承受的轴力设计值： FmaxnNb v 1387.92 1143kN连接板件净截面面积 A1(直线)： A1 t(b 3d0 ) 20 (320 3 21.5) 5110mm2净截面面积 A2(折线)： A2 20 (2 40 4 602 602 5 21.5) 6238mm2 构件截面最大能承受的轴力设计值： Fmax A1 f 5110 205 1048kN 所以此连接最大能承受的轴力设计值 Fmax=1048kN。