Q235用。

由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。

分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。

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()()()()8010102401020160)10115(1010240510201601≈⨯-+⨯-+⨯⨯-+⨯⨯-=ymm160802402=-=y mm(2)焊缝计算截面的几何特性()623231068.22)160115(230101014012151602301014023010121mm I x ⨯=-⨯⨯+⨯⨯++-⨯⨯+⨯⨯=腹板焊缝计算截面的面积：230010230=⨯=w A mm 22．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：F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=wv f N/mm 2点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤wt f 18552.01022688010160431===⨯⨯⨯==w t x M af F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN点b 的压应力Mb σ，且要求Mb σ≤wc f 215129.110226816010160432===⨯⨯⨯==wc x Mbf F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤wV f125435.010231023===⨯⨯=wV V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN点b 的折算应力，且要求起步大于1.1wt f ()()()w t V M bf F F 1.1435.03129.132222=⨯+=+τσ解得：168≈F KN缝的距离不相等，肢尖焊缝的受力小于肢背焊缝的受力，又题中给出了肢背、肢尖焊缝相同的长度和焊脚尺寸，所以，只要验算肢背焊缝的强度，若能满足，肢尖焊缝的强度就能肯定满足。

查角钢角焊缝的内力分配系数表得，k 1=0.65，k 2=0.35；查焊缝强度表得 =w f f 200 N/mm 2一条肢背焊缝的计算长度=1w l 300-2x8=284mm ，要求8h f 和40mm≤1w l ≤60h f ，显然符合构造要求。

肢背焊缝所能承担的力1N ：780120065.011=⨯==N k N KN则其焊缝强度为： 24528487.02107807.02311≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=w f f l h N τ N/mm 2＞=w f f 200 N/mm2故此连接不能满足强度要求。

应采取以下措施：1． 增加肢背焊缝的长度 2.34820087.02107807.02311≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=wff w f h N l mm 因此，肢背焊缝的长度必须加长到364162.3481011=+=+=w l l mm ，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13228487.0235.0=⨯⨯⨯=Nf τ N/mm 2＜=w f f 200 N/mm 2，满足强度要求，且可以适当减小其焊缝长度。

2． 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12102.12.1max =⨯==t h f mm 。

而实际所需的焊脚尺寸为f h ≥8.92002847.02107807.02311=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯wfw f l N mm 因此，将肢背焊缝的焊脚尺寸增加到10mm 就能使此连接满足强度要求。

3． 改用三面围焊首先计算正面角焊缝所能承担的力3N ：w f w f f l h N ⨯⨯⨯⨯⨯=22.17.02336.3821020022.114087.023≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-KN求肢背焊缝所能承担的力1N ： 7.5886.3825.0120065.021311=⨯-⨯=-=N N k N KN 则 18528487.02107.5887.02311≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=w f f l h N τ N/mm 2＜=w f f 200 N/mm 2满足强度要求。

3． 如图所示为板与柱翼缘用直角角焊缝连接，钢材为Q235,焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸h f =10mm,f f w=160N/mm 2,受静力荷载作用，试求：（M 、N 、V 作用下的直角角焊缝）1.只承受F 作用时，最大的轴向力F=？2.只承受P 作用时，最大的斜向力P=？3.若受F 和P 的共同作用，已知F=250KN,P=150KN,此焊缝是否安全？解：分析：根据已知条件，可将斜向力P 向焊缝形心简化得M 、N 、V,将F 向焊缝形心简化只得N 。

M 、N 使焊缝有效截面产生应力σMf 、σNf ，而剪力V 则产生应力τvf ,最后可按角焊缝的基本计算公式计算此连接能承受的最大力F 或P ，并可进行焊缝强度验算。

一条焊缝的计算长度l w =300－20=280mm,1.在力F 作用下，焊缝属于正面角焊缝，由公式得： F max =0.7h f ·∑l w ·β·f f w=0.7×10×2×280×1.22×160×10-3=765.8KN2.将斜向力P 向焊缝形心简化得：M =0.8P·e=80P(KN·mm) V =0.8P(KN)N =0.6P(KN) 图2计算在各力作用下产生的应力：σMf =6M/(2×0.7×h f ×l w 2) 图3.Ⅱ.6 =6×80×P×103/(2×0.7×10×2802) =0.437P(N/mm 2) σNf =N/(2×0.7h f l w )=0.6P×103/(2×0.7×10×280) =0.153P(N/mm 2) τvf =V/(2×0.7h f l w )=0.8P×103/（2×0.7×10×280） =0.204P(N/mm 2)将σMf 、σNf 、τvf 的值代入公式：()w f VfNf Mf f ≤+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+2222.1τσσ得 P max =304.6KN3.将力F 、P 向焊缝形心简化得： V =0.8P=0.8×150=120 KN N =F ＋0.6P=250＋0.6×150=340 KN M =0.8P·e=0.8×150×100=12×103KN·mmσMf =6×12×103×103/（2×0.7×10×2802）=65.6N/mm 2σNf =340×103/（2×0.7×10×280）=86.7N/mm 2τvf =120×103/（2×0.7×10×280）=30.6N/mm 2力与V 产生的应力同向，故可按a 点或b 点应满足角焊缝强度设计值来确定连接所能承受的最大静力荷载设计值F 。

最后验算牛腿板截面Ⅰ-Ⅰ处的强度，即可确定两者是否等强？1． 确定角焊缝连接所能承受的最大承载力(1)计算角焊缝有效截面的形心位置和焊缝截面的惯性矩。

由于焊缝是连续围焊，实际长度比板边长度长，所以焊缝的计算长度可取板边长度，每端不减5mm 。

焊缝的形心位置：()71.5302028.07.010208.07.02≈+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=x cm围焊缝的惯性矩：630015202301218.07.022=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯=x I cm 4()170771.51020220121271.5308.07.0232≈⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=y I cm 48007170763000=+=+=y x I I I cm 4(2)将力F 向焊缝形心简化得：()F F T 9.3421.57200200=-+= (KN·mm)F V =(KN)(3)计算角焊缝有效截面上a 点各应力的分量: F F I Tr y T fa64.0108007150109.342430≈⨯⨯⨯==τ(N/mm 2) ()F F I Tr x T fa62.01080071.57200109.342430≈⨯-⨯⨯==σ(N/mm 2) ()F F A V f V fa26.087.03002002103≈⨯⨯+⨯⨯==σ(N/mm 2) (4)求最大承载力F max根据角焊缝基本计算公式，a 点的合应力应小于或等于w f f ，即:()2264.022.126.062.0F F F +⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤w f f = 160 N/mm 2解得 F ≤165.9KN 故 F max =165.9KN2．验算牛腿板的强度钢板Ⅰ-Ⅰ截面受力最大，承受弯矩M =200F (KN·mm)和剪力V = F (KN)的作用。

由 26thMW M ==σ≤f 得 2153001210200623==⨯⨯⨯f F N/mm 2解得 F = 193.5KN 由 thv5.1=τ≤v f 得 12530012105.123==⨯⨯⨯v f F N/mm 2 解得 F = 300KN故此钢板能承受的最大荷载设计值F =193.5KN ，而焊缝则能承受F =165.9KN ，显然钢材强度有富余，为了经济的目的可减少钢板的厚度t ，也可加大焊缝的焊脚尺寸h f 。

其计算方法如下：(1)减少钢板的厚度t由26thM =σ≤f 得 3.10300215109.165200623≈⨯⨯⨯⨯=t mm 取t=11mm 。

(2)加大焊缝的焊脚尺寸h f （单位为mm ）f x h I 5.787=(cm 4) f y h I 3.213=(cm 4)f y x h I I I 8.10000=+=(cm 4)f f T fah h 5.994108.1000150105.1939.34243≈⨯⨯⨯⨯=τN/mm 2()f f Tfah h 4.947108.10001.57200105.1939.34243≈⨯-⨯⨯⨯=σN/mm 2()ff V fah h 9.3947.03002002105.1933≈⨯+⨯⨯=σN/mm 21605.99422.1/9.3944.94722==⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+w f f f f f h h h N/mm 2 解得 f h =9.3mm由构造要求知 102122max =-=-=t h f mm 故取f h =10mm螺栓连接1．两钢板截面为-18×410，钢材Q235，承受轴心力N =1250KN （设计值），采用M20普通粗制螺栓拚接，孔径d 0 =21.5mm ，试设计此连接。