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
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）
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
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 （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?de24NbNminbV，ftb 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}min 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={NN（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 Nv?Ncb （3-44） 17 Nvb?0.9nf?P （3-46） 一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值 一个抗拉高强度螺栓的承载力设计值 高强度螺栓摩擦型连接在拉力和剪力共同作用下应满足的公式 18 Ntb?0.8P （3-48） 19 NvNt?b?1 bNvNt（3-49） ?Nv?b?N?v20 ??Nt????b??1 ??N???t?（3-50） 22高强度螺栓承压型连接在拉力和剪力共同作用下应满足的公式 Nv?Ncb/1.2 （3-51） 21 0.5n1N?N(1?) n'轴心受力的高强度螺栓摩擦型抗剪连接的板件净截面传力 （3-52）
思考题：
3.1 钢结构常用的连接方法有哪几种？试述其优缺点及适用范围。 3.2 选择焊条型号为什么要与被焊金属的种类相适应？
3.3 施焊方法中，俯、立、横、仰四种焊缝中，质量最好和最差的是哪种？ 3.4 在计算正面角焊缝时，什么情况考虑强度设计值增大系数?f？为什么？ 3.5 角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度有何限制？为什么？ 3.6 焊缝的起落弧对焊缝有何影响？计算中如何考虑？ 3.7 焊接残余应力是怎样产生的？ 3.8 焊接残余应力对结构工作有何影响？
3.9 普通螺栓连接和高强度螺栓连接的计算有什么区别？ 3.10 高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接有什么区别？
3.11 高强度螺栓的预拉力起什么作用？预拉力大小与承载力有何关系？
3.12 计算构件净截面强度时，高强度螺栓摩擦型连接、承压型连接与普通螺栓连接三者有何异同？ 3.13 普通螺栓受剪连接有哪几种可能的破坏形式？如何防止？
3.14 普通螺栓与高强度螺栓受弯连接中，在计算螺栓拉力时的主要区别是什么？为什么？ 3.15 影响高强度螺栓承载力的因素有哪些？
第3章钢结构的连接-课堂练习答案
