钢结构基本原理第三版课后习题答案(3)

解：查附表1.2得：f?160Nmm

V?98KN M?Fe?98?120?11760KN?mm

M11760故翼缘焊缝多承受的水平力为H???57.09KN

h206设③号焊缝只承受剪力V，取hf3?8mm 故③号焊缝的强度为：

wf2V98?103?f???43.75Nmm2?ffw?160Nmm2满足要求。

2helw2?0.7?8?200设水平力H由①号焊缝和②号焊缝共同承担， 设②号焊缝长度为150mm, 取hf2?6mm 故②号焊缝的强度为：

H57.09?103?f???23.60Nmm2?ffw?160Nmm2

helw22?0.7?6??150?2?12?满足要求。

3.15 试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸hf?8mm，e1?30cm。 解：查附表1.2得：ff?160Nmm

在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。

w2Aw?2?0.7hf?lw?2?0.7?0.8??50?2?20.5?1??100.8cm2?100.8?102mm2

围焊缝有效截面形心O距竖焊缝距离：

202?224?4.44cm x?0.7?0.8??2?20?50?50.42?0.7?0.8?20?两个围焊缝截面对形心的极惯性矩Ip?Ix?Iy：

2?0.7?0.8?503?20??0.7?0.8?3??50??Ix?2???2???0.7?0.8?20??????39668cm4

?1212?2??????????0.7?0.8?203?20???2??0.7?0.8?20???4.44??????412?2??? Iy?2????2848cm?3??50??0.7?0.8??0.7?0.8?50?4.442???12??则Ip?Ix?Iy?39668?2848?42516cm4 围焊缝最大应力点A处各应力分量： ?vy?FF??0.000099F 2Aw100.8?10?Tx?Feymax?IpF?20.5?30?4.44??42516?10450?1022?0.00027F?TyFexmaxF?20.5?30?4.44???20?4.44??102???0.00017F

Ip42516?104??vy??Ty ??1.22??2w? ???fTxf??22?0.000099F?0.00017F?22 ????0.00027F??160Nmm

1.22?? 0.00035F?160Nmm

则得 F?458989N?458.989KN

3.16 如图所示两块钢板截面为18?400，钢材A3F，承受轴心力设计值N?1180KN，采用M22普通螺栓拼接,I类螺孔，试设计此连接。

b2b2解：查附表1.3得：螺栓fv?170Nmm， fc?400Nmm。

2查附表1.1得：f?205Nmm。 每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为： N2??bv?d2b??2.221?nvfv?2??170??129.3KN

4410bc Nc?db取Nmin?129.3KN

???tfb?2.2?1.8?400?1?158.4KN 10??故n??N?bN?min1180?9.1 取10个 129.3拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。

ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ

验算钢板净截面强度：

N1180?103 ??210Nmm2?f?205Nmm2

An400?18?4?22?18但应力在5%范围内，认为满足要求。

3.17 如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm，承受的荷载设计值V?240KN。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。

b2b2b2解：查附表1.3得：螺栓fv?140Nmm， ft?170Nmm，fc?305Nmm。

1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。

2设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓Ae?2.448cm。

每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：

?N?bv?d2b??2.021?nvfv?1??140??43.98KN4410bc1?N??d?tf?2.0?1.8?305?10?109.8KN

1?N??Af?2.448?170?10?41.62KN

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弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：

My1240?0.11?102?30bNt???28.29KN?N?41.62KN t22222?yi2?10?20?30????剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力： Nv?V240??30KN?Ncb?109.8KN n8??剪力和拉力共同作用下：

?N??Nt??30??28.29???? ?v????????0.963?1 可靠 ?Nb??Nb??43.98??41.62??v??t?2222????2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。

My1240?0.11?102?30b Nt???28.29KN?N?41.62KN t22222?yi2?10?20?30????支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用hf?10mm，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），

1.35V1.35?240?103 ??132.24Nmm2?160Nmm2满足要求。

he?lw0.7?10???180?5??2?

3.18 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N。 解：查附表1.1得：f?295Nmm 查表3-9和3-10得：，P?125KN，??0.50

一个螺栓的抗剪承载力：Nv?0.9nf?P?0.9?2?0.50?125?112.5KN

b2b故N?nNv?10?112.5?112.5KN

净截面验算：

2 An?t?b?n1d0??2.0??21?2?2.2??33.2cm

N??N?0.5N1125n1?1125?0.5??2?1012.5KN n10N?1012.5?10322 ?n?不满足要求。 ??305Nmm?f?295Nmm2An33.2?10故应按钢板的抗拉强度设计。

N??fAn?295?10?3?33.2?102?979.4KN

则N?N?n1?0.51n?979.421?0.5?10?1088.22KN

4.1 试验算图4.39所示焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边），轴心压力设计值为Ｎ =4500KN，柱的计算长度lox?loy?6.0m，Ｑ235钢材，截面无削弱。

解：其截面参数为：

A?2?500?20?12?450?25400mm2

500×2032020Ix?1(500?4903?488?4503)?1.2?109mm4 121Iy?2??20?5003?4.2?108mm412

450×12Ιx1.2?109ix???217mmA25400iy?Ιy4.2?108??128mmA2540020