焊缝、螺栓 例题

【例】 试验算下图所示钢板的对接焊缝强度。图中l550mm,t22mm，轴

心力的设计值为N=2300kN。钢材为Q235-B·F，手工焊，焊条E43型，焊缝质量标准三级。

w【解】 由表11.1.1查得焊缝抗拉强度设计值ft175N/mm2，直缝连接时计算长度

lw55010540mm。焊缝正应力为：

NN2300103w193.6N/mm2ft175N/mm2，不满足要求。改用斜对接焊缝，取

Awlwt54022截割斜度为：1，即θ=56°，则焊缝长度lw

l5501010654mm， sinsin563

故此时焊缝的正应力为：Nsin230010sin56132.48N/mm2ftw175N/mm2lwt65422Ncos2300103cos56w剪应力为：.46N/mm2ft175N/mm2

lwt65422【例】某8m跨度简支梁的截面和荷载设计值(含梁自重)如下图所示。在距支座2.4m处有翼缘

和腹板的拼接连接，试设计其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。

图14 例11.1.2附图

【解】 (1) 距支座2.4m 处的内力

(2) 焊缝计算截面的几何特征值

(3) 焊缝强度计算

由表查得 fvb=185N/mm2 ， fvm=125N/mm2 。

mm3 mm3

kN .m kN

mm4

mm3

N/mm2 =mm2 N/mm2

N/mm2

N/mm2<=×185=mm2 ，满足。

【例】在下图所示角钢和节点板采用两侧面焊缝的连接中，N=660k N（静荷载设计值），角钢为2∟110×10，节点板厚度t1 =12mm，钢材为，焊条E43型，手工焊。试确定所需角焊缝的焊脚尺寸hf和焊缝长度。

图18 例11.1.3附图

【解】 查附表1-3得角焊缝的强度设计值ff160N/mm。构造要求：

W2hfmin1.5tmax1.5125.2mm,hfmaxt1~28~9mm,

角钢肢尖和肢背都取hf=8mm。

焊缝受力：N1K1N0.7660462kN，N2K2N0.3660198kN 所需焊缝长度：

lw1N120.7hf1ffW462000257mm

20.78160

lw2N220.7hf2ffW198000110mm

20.78160因需增加2hf16mm长的焊口，故肢背侧焊缝的实际长度取为280 mm，肢尖侧焊缝的实际长度取为130 mm。

螺栓计算

【例】两截面为-14×400mm的钢板，采用双盖板和C级普通螺栓拼接，螺栓M20，钢材Q235，承受轴心拉力设计值N=940kN ，试设计此连接。

【解】(1)确定连接盖板截面

图24 例11.1.4附图

采用双盖板拼接，截面尺寸选7×400mm，与被连接钢板截面面积相等，钢材亦采用Q235。(2) 确定所需螺栓数目和螺栓排列布置。 由表11.1.4查得

=140N/mm2，

=305N/mm2 。

单个螺栓受剪承载力设计值: 单个螺栓承压承载力设计值:

N

N 则连接一侧所需螺栓数目为: ，取=12。

采用图24所示的并列布置。连接盖板尺寸采用2—7×400×490mm，其螺栓的中距、边距和端距均满足表11.1.3的构造要求。

(3) 验算连接板件的净截面强度

由表2.1.5 查得

=215N/mm2 ，连接钢板在截面Ⅰ-Ⅰ受力最大为N，连接盖板则是截面

Ⅲ-Ⅲ受力最大为N，但因两者钢材、截面均相同，故只验算连接钢板。取螺栓孔径d0=22mm 。

mm2

N/mm2 ＞=215 N/mm2，满足。

作业

1、如图所示是用双层盖板和角焊缝的对接连接，若钢板采用—10×430，承受轴力N＝9×105N(静载，设计值)，钢材Q235，采用手工焊，焊条E4311，试按a)用侧面角焊缝连接；b)用三面围焊连接。

15200200151520020015a)6d=15106b)66NN34010N101001003406 [解] 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接扳件的横截面积．因此盖板横截面为一6×400的钢材，总面积A1为A1＝2×6×400＝4800mm2＞A＝430×10＝4300mm2

6直角角焊缝的强度设计值ff160N/mm(查自附表)

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属扳的厚度t＝6mm，因此，hf,max体金属板的厚度t＝10mm， 因此，hf,minw266t6m；较厚主

1.5t1.5104.7mm，取5mm，所以，

取角焊缝的焊脚尺寸hf6mm，满足：hf,maxhfhf,min。

a) 采用侧面角焊缝时:

因为b＝400mm＞200mm(t＝6mm＜12mm)因此加直径d＝15mm的电焊钉4个，由于电焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。

lw侧面角焊缝的计算长度为:

N9105335mmw40.761604heff

满足lw,min8hf8648mmlw60hf606360mm的条件。

侧面角焊缝的实际长度为：llw102hf3351026333mm，取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm，则盖板长度为ll2l10234010690mm b) 采用三面围焊时:

正面角焊缝承担的力N3为：

N32helwfffw20.764001.221606.56105N

NN391056.56105侧面角焊的计算长度为:l91mm w40.761604heff满足lw,min8hf8648mmlw60hf606360mm的条件。 侧面角焊缝的实际长度为：llw591596mm，取100mm 则盖板长度为ll2l10210010210mm。

2、图示为角钢拼接节点，采用C级普通螺栓连接。角钢型号为L75×5，轴心拉力为N=120KN,拼接角钢采用与构件相同的截面，材料采用Q235。螺栓直径d=20mm, 孔径d021.5mm,螺栓抗剪强度设计值

fvb130N/mm2,承压强度设计值fcb305N/mm2，钢材抗拉强度设计值

f215N/mm2。试设计该拼接节点。

解：（1）计算螺栓数

一个螺栓的抗剪承载力计算为：

d20bfv113040841NNnV44

22bV一个螺栓的承压承载力设计值为:

Ndtfc20530530500NbcbNbV30500N

构件一侧所需的螺栓数 ：

NnNbV1200003.931.030500

每侧用5个螺栓。

ndAnAt7.41212.150.56.337cm角钢的毛截面面积为A=7.412cm

2

2）构件净截面强度验算 ：

AnAn1dt7.41212.150.56.337cm

120000210.2N/mm215N/mm2An5.70910N