3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N1400KN(静载，设计值)。主板-20420。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板件的横截面积因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12400，总面积A1为A12124009600mm2A420208400mm2直角角焊缝的强度设计值160Nmm2(查自附表1.3)角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t12mm，因此，= t-2= 12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t20mm，因此，1.51.56.7mm7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸10mm，满足： a)采用侧面角焊缝时 因为b400mm200mm(t12mm)因此加直径d15mm的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。侧面角焊缝的计算长度为N(4)1.4106(40.710160)312.5mm满足= 8= 810 80mm606010600mm条件。侧面角焊缝的实际长度为+ 2312.520332.5mm,取340mm如果被连板件间留出缝隙10mm，则盖板长度为 = 2+10 = 2340+10 = 690mmb)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力为B20.7104001.2216021.093106N侧面角焊缝的计算长度为(-)(4)(1.4106-1.093106)/(40.710160)69mm=80mm 881080mm，取=80mm由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度为 = 8010 90mm，取90mm，则盖板长度为2+10290十10190mm3.2 如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。Q235钢，焊条E4311。手工焊，轴心拉力N700KN(静载，设计值)。试：1)采用两面侧焊缝设计.(要求分别按肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸和不同焊缝尺寸设计)； 2)采用三面围焊设计。解 角焊缝强度设计值160mm2,t1=10mm,t2=12mm(肢背)；和10-mm(肢尖)。因此，在两面侧焊肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时，取8mm；在两面侧焊肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时，取=10mm, =8mm；在三面围焊时，取 6 mm。均满足条件。1)采用两面侧焊，并在角钢端部连续地绕角加焊2a)肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时:0.65710522.275105N0.35710521.225105N需要的侧面焊缝计算长度为2.275105(0.78160)254mm1.225105(0.78160)137mm则 均满足要求肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为+=2548262 mm，取270 mm+=1378145 mm，取150 mmb)肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时:2.275105N 1.225105N需要的侧面焊缝计算长度为2.275105(0.710160)203mm1.225105(0.78160)137mm则 均满足要求肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为+=2038211 mm，取220 mm+=1378145 mm，取150 mm2)采用三面围焊正面角焊缝承担的力为， 20.7b20.781001.221602.186105N肢背和肢尖上的力为0.657105-2.18610523.457105N0.357105-2.18610521.357105N所需侧面焊缝计算长度为3.457105(20.78160)193mm1.357105(20.78160)76mm则 均满足要求。肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为+1938201mm，取210mm 76884mm，取90mm3.3 节点构造如图所示。悬臂承托与柱翼缘采用角焊缝连接，Q235钢，手工焊，焊条E43型，焊脚尺寸hf8mm。试求角焊缝能承受的最大静态和动态荷载N。解 a)几何特性 确定焊缝重心的坐标为=0.78(2003/12+2721002)=1.18107mm4 =0.78200152 +2723/12+272(72/2-15)2=9.56105mm4=+=1.18107+9.56105=1.27107mm4b)内力计算TNeN(al1-)N(80150-15)215NVNc)焊缝验算215N100(1.27107)1.6910-3N215N(72-15)(1.27107)9.6510-4NN0.78(200+722)5.1910-4N代入下式,，当承受静载时，解得N=76.84KN当承受动载时，解得N=71.14KN 3.4 试设计图所示牛腿中的角焊缝。Q235钢，焊条E43型，手工焊，承受静力荷载N100KN(设计值)。解 角焊缝的强度设计值160Nmm2取焊脚尺寸8mm。满足1.51.55.2mm1.2t1.212=14.4mm条件。每条焊缝的计算长度均大于8而小于60。a)内力1.01051501.5107Nmm1105Nb)焊缝的截面几何特性确定焊缝形心坐标为：焊缝有效截面对x轴的惯性矩为0.7815067.52(150-12)（67.5-12）2+22003/122200（100+12-67.5）2 =1.81107mm4 67.51.81107/67.5=2.68105mm3腹板右下角焊缝有效截面抵抗矩为（212-67.5）1.81107144.51.25105mm3c)验算在弯矩作用下的角焊缝按 3.11(c)式验算 1.81107(2.68105)55.9Nmm2160Nmm2牛腿腹板右下角焊缝既有较大的弯曲正应力，又受剪应力，属平面受力，按 3.11(d)式验算该点的强度。其中 1.81107(1.25105)120Nmm21105(20.78200)44.6Nmm2代入 3.11(d)式，得160Nmm2 可靠3.5 条件同习题3.1，试设计用对接焊缝的对接连接。焊缝质量级。解 构件厚度t20mm，因直边焊不易焊透，可采用有斜坡口的单边V或V形焊缝(1)当不采用引弧板时： 所以当不采用引弧板时，对接正焊缝不能满足要求，可以改用对接斜焊缝。斜焊缝与作用力的夹角为满足tan1.5，强度可不计算。 (2)当采用引弧板时： 所以当采用引弧板时，对接正焊缝能满足要求。3.6 试设计如图3.71所示a)角钢与连接板的螺栓连接；b)竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。Q235钢，螺栓为C级螺栓，采用承托板。解 查附表, C级螺栓的140Nmm2，Q235钢的305Nmm2，215Nmm2 。确定螺栓直径根据附表在1008上的钉孔最大直径为24mm，线距e55mm。据此选用M20，孔径21mm,端距为50mm222142mm并8t8864mm(符合要求)；栓距为70mm332163mm并12t12896mm(符合要求)。b)一个C级螺栓承载力设计值为21403.1420248.792104N20144058.54104N所以承载力8.54104Nc)确定螺栓数目470260mm151521315mm ，1.04.0105(8.54104)4.7，取5个。d)构件净截面强度验算-nt312722182791mm4.01052791143.3Nmm2215Nmm2,符合要求。竖向连接板同翼缘的连接 选用螺栓M20，布置螺栓时使拉杆的轴线通过螺栓群的形心，由于采用承托板，可不考虑剪力的作用，只考虑拉力的作用。承担内力计算将力F向螺栓群形心O简化，得：=4.01050.707283 kN单个螺栓最大拉力计算：确定螺栓数目： 个， 取n=6个3.7 按摩擦型高强度螺栓设计习题3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈。解 a)角钢与节点板的连接设计Q235钢喷砂后生赤锈处理时=0.45.10.9级M20螺栓预拉力P=155KN，M20孔径为22mm单个螺栓抗剪承载力设计值0.920.451.55105 1.256105N确定螺栓数目个，取4个。对21008的连接角钢，采用单列布置，取线距e155mm，取端距为50mm，栓距为70mm，满足表3.4的要求。沿受力方向的搭接长度370210mm15d01522330mm，不考虑折减。截面强度验算(10.514)4.0105(31272228)126.1 N/mm2215 Nmm2 合格b)竖向连接板同翼缘的连接 承担内力计算将力F向螺栓群形心O简化，得=4.01050.707283 kN4.01050.707283 kN单个螺栓受剪承载力设计值为：式中Nt为每个高强度螺栓承受的剪力，,n为所需螺栓的个数。确定螺栓的个数：解得n=6.7 取8个， 分两列，每列4个3.8 按承压型高强度螺栓设计习题3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈，剪切面不在螺纹处。解 a)角钢与节点板的连接设计承载力设计值2014470132 kN=2310314=195 kN所以132 kN确定螺栓数目4001323.03，取4个沿受力方向的搭接长度370210mm15d01521.5322.5mm截面强度验算4.0105(312721.582)143.7Nmm2215Nmm2可靠b)竖向连接板同翼缘的连接 内力计算283 kN， 283 kN 确定螺栓数目 验算：因70mm15322.5mm，所以螺栓的承载力设计强度无需折减。0.9417.07104N 1.29.741041.28.11104 N 可靠3.9 已知A3F钢板截面用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。解：查附表1.2得：则钢板的最大承载力为：3.10 焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩，剪力，钢材为Q2