有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。

F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。

焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值2205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。

验算此焊缝受力时是否安全。

图8-83 习题解：依题意知焊缝截面特性：A=119.25cm 2，Wx ＝1858.9cm 3,Ix=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。

假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10）=×105mm 3。

对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =⨯=⋅ 焊缝应力验算：最大正应力：622325010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ⨯===<=⨯ 最大剪应力：33224125101084.11024.3/120/464721012w x v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 折算应力：22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ=<= 故焊缝满足要求。

图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。

钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。

T=350kN ，验算焊缝的受力。

图8-84 习题 图8-84-1 焊缝截面计算简图解：（注：焊缝上下翼缘长度114mm 有些问题，应取2130210110l t mm -=-⨯=，黄钜枝06年6月19日）此注错误，应取消。

罗烈08年10月28日如图8-84-1，截面特性计算如下：2(11425242882)0.75667.2f A h mm =⨯+⨯+⨯⨯= 228820.73225.6w f A h mm =⨯⨯=32741288288[2882114(16)252()4]0.77.913101222f f I h mm =⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=⨯焊缝受力：247.52N kN ==；247.52V kN ==； 49.5M V e kN m =⋅=⋅ 应力验算：危险点为a 、b 两点，下面分别验算： 对a 点： 32247.51043.67/5667.2N aN N mm A σ⨯===62749.510160100.09/7.91310M a af My N mm I σ⨯⨯===⨯ 2243.67100.09143.76/195.2/N Mw a a f f N mm f N mm σσβ+=+=<=对b 点：32247.51076.73/3225.6V bw V N mm A τ⨯=== 243.67/N Nb a N mm σσ==62749.51014490.16/7.91310M b bf My N mm I σ⨯⨯===⨯22133.87/160/w f N mm f N mm =<=故焊缝强度满足要求。

计算图8-85所示的工字形截面焊接梁在距支座5m 拼接处的角焊缝。

钢材为Q345钢，焊条为E50型，2f 200/w f N mm =，F=200kN 。

问：（1）腹板拼接处是否满足要求（2）确定翼缘拼接板焊缝脚尺寸和长度。

图8-85 习题解：（1）根据结构力学知识，拼接处受力：200V F kN ==，2200M kN m =⋅，其中剪力由腹板承担，弯矩由工字梁的翼缘和腹板 惯性矩的比值分配： ()2310411214204502071010 1.2191012x I mm =⨯⨯⨯⨯⨯+=⨯ 3941121420 2.861012w I mm =⨯⨯=⨯图8-85-1 角焊缝计算简图9102.86102200516.161.21910w W x I M M kN m I ⨯==⨯=⋅⨯ 1683.84f w M M M kN m =-=⋅经过分析，拼接板左右两侧受剪力与弯矩作用，相比较而言，右侧拼接板焊缝受力更不利，故以右侧拼接板焊缝验算。

计算焊缝截面特性：21621622216.216221300mm x ⨯⨯==⨯+，116216.2145.8x mm =-=由对称性得：12650y y mm ==23941(16265021300)0.78 1.791012x I mm =⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ ()232741{2[1621628116.2]130016.2}0.78 1.351012y I mm =⨯⨯+⨯-+⨯⨯⨯=⨯941.8010f x y I I I mm =+=⨯()2216213000.789094.4f A mm =⨯+⨯⨯=将剪力、弯矩移至焊缝形心得到焊缝受力：200V kN =；'516.162000.1588547.92w M kN m =+⨯=⋅焊缝验算：分析得A 、B 两点为危险点，下面分别验算： 对A 点：322001011.0/()29094.4Vayf V N mm A σ⨯===↑⨯6219'547.921065098.9/()22 1.8010M w axf M y N mm I τ⨯⨯===→⨯⨯⨯ 6219'547.9210145.822.2/()22 1.8010M w ayf M x N mm I σ⨯⨯===↑⨯⨯⨯22102.6/200/w f N mm f N mm =<= 对B 点，同理可得：211.0/()Vby N mm τ=↑ 298.9/()M bxN mm σ=→ 22.5/()M bx N mm τ=↓2281.5/200/w f N mm f N mm =<= 故焊缝强度满足要求。

（2）翼缘受轴力：61683.84101169.3142020fM N kN h ⨯===+ 对于角焊缝，一般要求f h ≥(1~2)f h t ≤-，取16f h mm =由320.71169.310f w h l ⨯≥⨯，计算得到：261w l mm ≥故取280w l mm =（一侧）便可以满足要求。

验算图8-86中桁架节点焊缝“A ”是否满足要求，确定焊缝“B ”、“C ”的长度。

已知焊缝A 的角焊缝h f ＝10mm ，焊缝B 、C 的角焊缝h f =6mm 。

钢材为Q235钢。

焊条用E43型，手工焊，2f 160/w f N mm =。

在不利组合下杆件力为N 1=150kN ，N 2=，N 3=230kN ，N 4=，N 5=250kN 。

图8-86 习题解：焊缝A 受力：21339.41V N N kN =-=；339.410.22576.37M V e kN m =⋅=⨯=⋅623376.37106290297.2/1758020.712w f w l M N mm h l σ⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ 32339.411041.8/20.727580f w V N mm h l τ⨯===⨯⨯⨯⨯2289.9/160/w f N mm f N mm ==<= 故焊缝A 的强度满足要求。

对于焊缝B ： 肢背：30.7119.820.7w f w f wN f l mm h l ≤⇒≥⨯ 取130w l mm =。

肢尖：30.351.320.7w f w f wN f l mm h l ≤⇒≥⨯ 取60w l mm =。

对于焊缝C ： 肢背：50.7130.220.7w f w f wN f l mm h l ≤⇒≥⨯ 取140w l mm =。

肢尖：50.355.820.7w f w f wN f l mm h l ≤⇒≥⨯ 取65w l mm =。

验算图8-87所示的角焊缝是否安全。

已知：钢材为Q345钢，焊条为E50型，手工焊，h f ＝10mm ，2f 200/w f N mm =，F=160kN 。

图8-87 习题解：截面特性计算：21901902253.11902300mm x ⨯⨯==⨯+；119053.1136.9x mm =-=；12150y y mm ==图8-87-1 角焊缝计算简图 23741(1901502300)0.7107.5610xI mm =⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ 749.4210f x y I I I mm =+=⨯()221903000.7104760f A mm =⨯+⨯⨯=焊缝受力：160V F kN ==；160(0.5000.0531)71.5M kN m =⨯-=⋅ 经过分析，危险点为A 、B 点，下面分别对A 、B 点作应力分析： 对A 点：图8-88所示为一梁柱连接，M=100kN ·m ，V=600kN 。

钢材为Q235C 钢。

剪力V 由支托承受，焊条用E43型，角焊缝的强度设计值2f 160/w f N mm =，端板厚14mm ，支托厚20mm 。

（1）求角焊缝“A ”的hf 。

（2）弯矩M 由螺栓承受，级螺栓M24，验算螺栓强度。

2170/b t f N mm =。

图8-88 习题确定图8-90所示A 级螺栓连接中的力F 值。

螺栓M20，N=250kN ，钢板采用Q235B ，厚度为t=10mm ，螺栓材料为45号钢（级），2320/b v f N mm =，2405/b c f N mm =。

图8-89 习题图8-90所示的螺栓连接，验算其受力。

已知：钢材为Q235B 钢，螺栓为C 级普通螺栓，螺栓M20，F=60kN ，螺栓抗拉强度设计值2170/b t f N mm =。

图8-90 习题解：剪力60V F kN ==由承托承受，螺栓群仅受弯矩600.530M F e kN m =⋅=⨯=⋅作用；在弯矩作用下，螺栓群绕低排转动：()61max22222301032025280160240320i My N kN y ⨯⨯===∑⨯+++ 一个螺栓承载力为：2217.654517041.644bb e tt d N f kN ππ==⨯⨯=由max bt N N <，知螺栓受力满足要求。

图8-91所示的螺栓连接采用45号钢，A 级级螺栓，直径d=16mm ，2320/b v f N mm =，2405/b c f N mm =。

钢板是Q235钢，钢板厚度12mm ，抗拉强度设计值2215/f N mm =。

求其连接能承受的F max 值。

图8-91 习题解：一个螺栓的抗剪承载力为：22216320128.744b b vvv d N n f kN ππ==⨯⨯⨯=一个螺栓的承压承载力设计值为：图8-91-1 验算净截面 2016405129.6bb cc Nd tf kN =∑=⨯⨯=故有[]128.7bv N kN =则螺栓群能承受的最大力为：1128.7131673.1F kN =⨯=考虑净截面Ⅰ-Ⅰ:213202017.53205350n A mm =⨯-⨯⨯=考虑净截面Ⅱ－Ⅱ：22(402417.55)206638n A mm =⨯+-⨯⨯= 则钢板能承受的最大力为：211150.25n F A f kN =⋅= 故有max 12min[,]1150.25F F F kN ==。