鋼結構第三章-習題答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上3.3 影響焊接殘余應力的因素主要有哪些？減少焊接應力和變形的措施有哪些？答：在焊接過程中，由于不均勻的加熱，在焊接區(qū)域產生了熱塑性壓縮變形，當冷卻時焊接區(qū)要在縱向和橫向收縮，勢必導致構件產生局部鼓曲、彎曲、歪和扭轉等。焊接殘余變形包括縱、橫向的收縮，彎曲變形，角變形和扭曲變形等。為了減少焊接殘余應力和變形可以采取以下措施：1）合理的焊縫設計，包括合理的選擇焊縫尺寸和形式；盡可能的減少不必要的焊縫、合理的安排焊縫的位置、盡量避免焊縫的過分集中和交叉；盡量避免在母材厚度方向的收縮應力。2）合理的工藝措施，包括采用合理的焊接順序和方向；采用反變形法減少焊接變形或焊接應力；

2、錘擊或碾壓焊縫；對于小尺寸焊接構件可進行提前預熱，然后慢慢冷卻以消除焊接應力和焊接變形。3.8 試設計如圖所示的對接連接（直縫或斜縫）。軸心拉力N=1500 kN，鋼材Q345A，焊條E50型，手工焊，焊縫質量級。解：直縫連接其計算長度：lw=500-210=480mm焊縫的正應力為：=Nlwt=150010=312.5N/mm2ftw=265N/mm2不滿足要求，改用斜對接焊縫，取截割斜度為1.5：1，即56焊縫長度l=500sin56=603mm 計算長度lw=603-210=583mm故此時焊縫的正應力為：=Nsin lwt=15001000sin5658310=213Nmm2ftw=2

3、65Nmm2剪應力為：=Ncos lwt=15001000cos5658310=144Nmm2fvw=180Nmm2滿足要求。故設計斜焊縫，如圖所示。3.10 有一支托角鋼，兩邊用角焊縫與柱相連，如圖所示，鋼材為Q345A，焊條為E50型，手工焊，已知柱翼緣厚20mm，外力N=400kN。試確定焊縫厚度（焊縫有繞角，焊縫長度可以不減去2hf）解：角焊縫的焊腳尺寸應根據焊接的板件厚度來確定hfmax=18-2=16mm; hfmin=1.520=6.7mm取hf=10mm外力可等效為作用于焊縫的剪力V=400kN與作用于焊縫形心的彎矩M=4000.02=8kNm全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩為

4、Iw=1120.71020032=1.1210812mm4故焊縫的最大正應力為=MIwh2=810001000121.121082002=85.7Nmm2焊縫中的平均剪切應力：f=Vhelw=400100.72=142.9Nmm2則控制點的焊縫強度驗算為：(f)2+f 2=(85.71.22)2+142.92=159.2Nmm2ffw=200Nmm2故滿足強度要求。此時焊縫厚度為hf=10mm，有效厚度為he=0.710=7mm3.11 試設計如圖所示牛腿與柱的角焊縫連接。鋼材Q235B，焊條E43型，手工焊，N=98kN（靜力荷載），偏心矩e=120mm（注意N力對水平焊縫也有偏心）。解：先

5、確定焊腳尺寸hfmax=12-2=10mm; hfmin=1.516=6mm取焊腳尺寸hf=8mm焊縫截面有關量的計算如圖所示：焊縫截面形心的位置：yc=2005.62100+5.61502-6-5.62200-2.8+5.6150200+12+2.8/2005.62+5.61502-6-5.62+5.6150=143.65mm也就是說 焊縫截面的形心高度位于距焊縫截面下底邊143.65mm處（如圖所示）。全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩為：Iw=21125.62003+5.6200143.65-1002+211275-6-5.65.63+75-6-5.6200-2.8-143.65+1121

6、505.63+1505.6200+12+2.8-143.65=1.18107 mm4（注意：上式中為了簡化計算，可以將含有高階小量的項近似等于0計算。即含有5.63可直接略去不寫）將外力等效為作用于焊縫的剪力V=98kN和作用于焊縫形心的彎矩M=980.12=11.76kNm按照考慮腹板焊縫參加傳遞彎矩的計算方法進行計算由彎矩引起的最大正應力為=MIwyc=11.761061.18107143.65=143.16 Nmm2剪應力為：f=9810322005.6=43.75 Nmm2驗算強度為：(f)2+f 2=(143.161.22)2+43.752=125.23 Nmm2ffw=160Nmm2除此之外需要驗證翼緣正應力：=143.16200+12+5.6-1