例1 试验算图1所示钢板的对接焊缝的强度。钢板宽度为200mm,板厚为14mm,轴心拉力设计值为N=490kN,钢材为Q235 ,手工焊,焊条为E43型,焊缝质量标准为三级,施焊时不加引弧板。P38
(a) (b)
图1例题1 (a)正缝;(b)斜缝
解:焊缝计算长度 lw焊缝正应力为
?200?2?14?172mm
490?103???203.5N/mm2?ftw?185N/mm2
172?14不满足要求,改为斜对接焊缝。取焊缝斜度为1.5:1,相应的倾角?'lw??560,焊缝长度
200?2?14?213.2mm
sin560此时焊缝正应力为
Nsin?490?103?sin560??'??136.1N/mm2?ffw?185N/mm2
213.2?14lwt剪应力为
Ncos?490?103?cos560????91.80N/mm2?fvw?125N/mm2 '213.2?14lwt斜焊缝满足要求。tg56
例2 图2 是用双拼接盖板的角焊缝连接,钢板宽度为240mm,厚度为12mm,承受轴心力设计值N=600kN。钢材为Q235,采用E43型焊条。分别按(1)仅用侧面角焊缝;(2)采用三面围焊,确定盖板尺寸并设计此连接。P44
0?1.48,这也说明当tg??1.5时,焊缝强度能够保证,可不必计算。
图2 附图
解: 根据拼接盖板和主板承载力相等的原则,确定盖板截面尺寸。和主板相同,盖板采用Q235钢,两块盖板截面面积之和应等于或大于钢板截面面积。因要在盖板两侧面施焊,取盖板宽度为190mm,则盖板厚度
t?240?12/(2?190)?7.6mm,取8mm,则每块盖板的截面积为190mm?8mm。
角焊缝的焊脚尺寸hf由盖板厚度确定。焊缝在盖板边缘施焊,盖板厚度8mm>6mm,盖板厚度<主板厚度,则
精选
hfmax?8?(1~2)mm?7~6mm
hfmin?1.5t?1.512?5.2mm,取hf由附表4查得直角角焊缝的强度设计值(1)仅用侧面角焊缝
连接一侧所需焊缝总计算长度为
=6mm,hfmin?hf?hfmax。
ffw?160N/mm2。
N600?103?lw?hfw?0.7?6?160?893mm
ef因为有上、下两块拼接盖板,共有4条侧面角焊缝,每条焊缝的实际长度为
11l?2h??893?2?6?235.25mm?60hf?60?6?360mm ?wf44取l?240mm。 l?两块被拼接钢板留出10mm间隙,所需拼接盖板长度
L?2l?10?2?240?10?490mm
检查盖板宽度是否符合构造要求
盖板厚度为8mm<12mm,宽度b=190mm,且b?l(2)采用三面围焊
采用三面围焊可以减小两侧面角焊缝的长度,从而减小拼接盖板的尺寸。已知正面角焊缝的长度
'lw?190mm,两条正面角焊缝所能承受的内力为
?240mm,满足要求。
'N'?0.7hf?lw?fffw?0.7?6?2?190?1.22?160?311.5kN
连接一侧所需焊缝总计算长度为
N?N'(600?311.5)?103?lw?hfw?0.7?6?160?429mm
ef连接一侧共有4条侧面角焊缝,每条焊缝的实际长度为
l?11l?h??429?6?113.3mm,采用120mm。 ?wf44所需拼接盖板的长度为
L?2l?10?2?120?10?250mm
例3 设计图3 所示的角钢拼接节点,采用C级普通螺栓连接。角钢为L100x8,材料为Q235钢,承受轴心拉力设计值N=250kN。采用同型号角钢做拼接角钢,螺栓直径d=22mm,孔径d0?23.5mm。P56
(螺栓间距应为35+61+61+35)
精选
图3 例3 附图
解:由附表5查得
fvb?140N/mm2,fcb?305N/mm2。
(1) 螺栓计算
一个螺栓的抗剪承载力设计值为
N?nvbv?d24f?1?bv??2224?140?53.22kN
一个螺栓的承压承载力设计值为
Ncb?d?tfcb?22?8?305?53.68kN
bNmin?53.22kN
构件一侧所需的螺栓数
n?N250??4.70个,取n=5 b53.22Nmin每侧用5个螺栓,在角钢两肢上交错排列。 (2)构件净截面强度计算
将角钢沿中线展开(图3 b),角钢的毛截面面积为15.6cm。 直线截面I-I的净面积为
2An1?A?n1d0t?15.6?1?2.35?0.8?13.72cm2
折线截面II-II的净面积为
2An2?t[2e4?(n2?1)e12?e2?n2d0]
2?0.8?[2?3.5?(2?1)?12.2?4?2?2.35]?12.11cm22N250?103????206.4N/mm2?f?215N/mm2 2Amin12.11?10净截面强度满足要求。(此题附图间距有误,应为35+61+61+35=192=2X100-8)
例4 图4 所示为双拼接板拼接的轴心受力构件,截面为20mm?280mm,承受轴心拉力设计值N=850kN,钢材为Q235钢,采用8.8级的M22高强度螺栓,连接处构件接触面经喷砂处理,试采用高强度螺栓摩擦型设计此连接。 解:(1)采用高强度螺栓摩擦型连接
一个螺栓抗剪承载力设计值
Nvb?0.9nf?P?0.9?2?0.45?150?121.5kN
连接一侧所需螺栓数为
n?N850??7个 Nvb121.5用9个,螺栓排列如图4所示。
构件净截面强度验算,钢板在边列螺栓处的截面最危险。取螺栓孔径比螺栓杆径大2.0mm。
N'?N(1?0.5n13)?850?(1?0.5?)?708.3kN n9An?t(b?n1d0)?2?(28?3?2.4)?41.6cm2
精选
N'708.3?10322 ????170.3N/mm?f?205N/mm2An41.6?10
(a)
(b) 图4 例4附图
N850?103??151.8N/mm2?f 构件毛截面验算:??A280?20
注:计算时若题目给出布置尺寸,应按所给尺寸进行验算,若不满足要求再调整。
本章重要公式小结表:
序号 公式及其编号 适用条件 常见错误 1 ??N?ftw或fcw lwt(3-1) 轴心受力的对接焊缝计算公式 焊缝的计算长度考虑错误 2 ??M?ftw Ww受弯的对接焊缝计算公式 受剪的对接焊缝计算公式 (3-2) 3 ??VSw?fvw Iwt 精选
(3-3) 4 ?f?Nhe?lw(3-9) ?ffw 侧面角焊缝受轴力作用的计算公式 计算厚度取为焊角尺寸 5 ?f?Nhe?lw??fffw 正面角焊缝受轴力作用的计算公式 角焊缝受平行和垂漏掉强度增大系数 (3-10) w(?f/?f)2??2f?ff 6 直于焊缝长度方向的轴力作用的计算公式 弯矩作用下角焊缝的计算公式 (3-13) 7 ?f?M??fffw Ww(3-19) 8 ?A?Tr J扭矩作用下角焊缝受到的剪应力 极惯性矩的计算错误 (3-20) 9 N?nVbV?d24fVb 一个普通螺栓的抗剪承载力设计值 取错受剪面的数目 (3-24) 10 Ncb?d?t?fcb(3-25) 一个普通螺栓的承压承载力设计值 总厚度未取最小值 11 N?bt?de24NbNminbVftb 一个普通螺栓的抗拉承载力设计值 把de取为螺栓直径 (3-26) n?12 bc轴心受力的螺栓群抗剪连接中接头一边所需要的螺栓数 Nbmin={N,N}min (3-27) 13 ??N?fAn 轴心受力的螺栓群抗剪连接的板件净截面强度计算公式 螺栓群在扭矩作用下受力最大螺栓承受的剪力计算公式 螺栓群在弯矩作用下受力最大螺栓承受的拉力计算公式 普通螺栓在拉力和剪力共同作用下应满足的公式 净截面面积计算有误 (3-29) 14 N1T?Tr1?2r?iN1?Tr1b ?Nmin22x?y?i?i(3-33) 15 My1b ?Nt2m?yi(3-39) 16 ?Nv??Nb?v??Nt??????Nb???1 ??t?22 精选