济南市中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

济南市中

济南市中如图所示连接，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

济南市中

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

济南市中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

济南市中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

济南市中结构焊接时，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

济南市中

济南市中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

济南市中

济南市中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

济南市中

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. 济南市中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。

2. 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：

   济南市中

   • 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. 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。

   济南市中

   • 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. 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。

   • 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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