石家庄钢结构第五版课后答案第三章

钢结构第五版课后答案第三章如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B）
A. 4mm
B. 6mm
C. 8mm
D. 10mm

石家庄

如图所示连接，焊缝中最危险点为（A）
A. 最上点
B. 最下点
C. 焊缝长度的中点
D. 水平荷载延长线与焊缝相交处

石家庄

T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸hfmin=1.5√t1，最大焊脚尺寸hfmax=1.2t1，式中的t1和t2分别为（D）
A. t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度
B. t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度
C. t1为较小的被连接板件的厚度，t2为较大的被连接板件的厚度
D. t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度

石家庄根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难，质量最难于保证的施焊方位是（D）
A. 平焊
B. 立焊
C. 横焊
D. 仰焊

石家庄

石家庄钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用（A）的焊接位置。
A. 俯焊
B. 仰焊
C. 立焊
D. 任意

在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是（C）。
A. 未焊透
B. 气孔
C. 裂纹
D. 夹渣

结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（B）
A. 弹性模量相适应
B. 强度相适应
C. 伸长率相适应
D. 金属化学成份相适应

三级焊缝的质量检验内容为（C）
A. 外观检查和100%的焊缝探伤
B. 外观检查和至少20%的焊缝探伤
C. 外观检查
D. 外观检查及对焊缝进行强度实测

石家庄

石家庄可不进行验算对接焊缝是（C）。
A. I级焊缝
B. 当焊缝与作用力间的夹角满足1.5时的焊缝
C. II级焊缝
D. A、B、C都正确

3.2 填空题

1. 焊接残余变形包括纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等。
2. 为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施：合理的焊缝设计、合理的工艺措施（如采用合理的焊接顺序和方向、反变形法、锤击或碾压焊缝、预热后慢慢冷却等）。
3. 对接焊缝的检验标准分为三级，其中三级焊缝仅需进行外观检查。

3.3 简答题

1. 石家庄影响焊接残余应力的因素主要有哪些？
   答：在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区域产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。焊接残余变形包括纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等。

   石家庄

2. 石家庄减少焊接应力和变形的措施有哪些？
   答：为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施：

   • 合理的焊缝设计，包括合理的选择焊缝尺寸和形式；尽可能的减少不必要的焊缝，合理的安排焊缝的位置，尽量避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
   • 合理的工艺措施，包括采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形法减少焊接变形或焊接应力；锤击或碾压焊缝；对于小尺寸焊接构件可进行提前预热，然后慢慢冷却以消除焊接应力和焊接变形。

3.4 计算题

1. 石家庄设计对接连接
   轴心拉力N=1500kN，钢材Q345A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量Ⅲ级。

   石家庄

   • 直缝连接：
     计算长度Lw=500-2×10=480mm
     焊缝的正应力σ=N/(Lw×t)=1500×1000/(480×10)=312.5N/mm2 >ftw=265N/mm2（不满足要求）
   • 斜对接焊缝：
     取斜度1.5:1（56°）
     焊缝长度L=500/sin56°=603mm
     计算长度Lw=603-2×10=583mm
     焊缝的正应力σ=N×sinθ/(Lw×t)=1500×1000×sin56°/(583×10)=213N/mm2 <ftw=265N/mm2（满足要求）

2. 石家庄设计角焊缝连接
   钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000kN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

   石家庄

   • 三面围焊：
     确定焊脚尺寸h=6mm
     内力分配：N1=1000kN×0.7=700kN，N2=1000kN×0.3=300kN
     焊缝长度计算：L1=700×1000/(0.7×6×160)=520mm（取520mm），L2=300×1000/(0.7×6×160)=220mm（取220mm）
   • 两面侧焊：
     确定焊脚尺寸h=6mm
     内力分配：N1=1000kN×0.6=600kN，N2=1000kN×0.4=400kN
     焊缝长度计算：L1=600×1000/(0.7×6×160)=450mm（取450mm），L2=400×1000/(0.7×6×160)=300mm（取300mm）

3.5 综合题

1. 焊接工字形梁的拼接焊缝验算
   拼接处作用有弯矩M=1122kN·m，剪力V=374kN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准。
   • 内力分析：V=374kN，M=1122kN·m
   • 焊缝截面参数计算：取焊缝截面的形心位置，计算惯性矩I等参数
   • 应力计算：
     M引起的应力：σM=M×y/I
     V引起的应力：σV=V/A
     折算应力：σ=√(σM2+σV2) ≤ftw
   • 结论：根据计算结果，判断焊缝强度是否满足要求。

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