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钢结构第三章 习题答案

3.8试设计如图所示的对接连接(直缝或斜缝)。轴心拉力N=1500 kN,钢材Q345A,焊条E50型,手工焊,焊缝质量Ⅲ级。
解:直缝连接其计算长度:
焊缝的正应力为:
不满足要求,改用斜对接焊缝,取截割斜度为1.5:1,即56°
焊缝长度 计算长度
故此时焊缝的正应力为:
剪应力为:
满足要求。故设计斜焊缝,如图所示。
3.10有一支托角钢,两边用角焊缝与柱相连,如图所示,钢材为Q345A,焊条为E50型,手工焊,已知柱翼缘厚20mm,外力N=400kN。试确定焊缝厚度(焊缝有绕角,焊缝长度可以不减去2hf)
解:角焊缝的焊脚尺寸应根据焊接的板件厚度来确定
hfmax=18-2=16mm; hfmin=1.5 =6.7mm
1)合理的焊缝设计,包括合理的选择焊缝尺寸和形式;尽可能的减少不必要的焊缝、合理的安排焊缝的位置、尽量避免焊缝的过分集中和交叉;尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
2)合理的工艺措施,包括采用合理的焊接顺序和方向;采用反变形法减少焊接变形或焊接应力;锤击或碾压焊缝;对于小尺寸焊接构件可进行提前预热,然后慢慢冷却以消除焊接应力和焊接变形。
3.3影响焊接残余应力的因素主要有哪些?减少焊接应力和变形的措施有哪些?
答:在焊接过程中,由于不均匀的加热,在焊接区域产生了热塑性压缩变形,当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩,势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。焊接残余变形包括纵、横向的收缩,弯曲变形,角变形和扭曲变形等。
为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施:
解:先确定焊脚尺寸
hfmax=12-2=10mm; hfmin=1.5 =6mm
取焊脚尺寸hf=8Байду номын сангаасm
焊缝截面有关量的计算如图所示:
焊缝截面形心的位置:
=143.65mm
也就是说焊缝截面的形心高度位于距焊缝截面下底边143.65mm处(如图所示)。
全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为:
取hf=10mm
外力可等效为作用于焊缝的剪力V=400kN
与作用于焊缝形心的弯矩M=400×0.02=8kN·m
全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为
故焊缝的最大正应力为
焊缝中的平均剪切应力:
则控制点的焊缝强度验算为:
故满足强度要求。此时焊缝厚度为hf=10mm,有效厚度为he=0.7×10=7mm
3.11试设计如图所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材Q235B,焊条E43型,手工焊,N=98kN(静力荷载),偏心矩e=120mm(注意N力对水平焊缝也有偏心)。
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