钢结构课后习题答案

第三章 钢结构的连接

3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。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。

解：（1）三面围焊 ff 160N/mm 1 确定焊脚尺寸：

w

2

21

2 33

hf,max 1.2tmin 1.2 10 12mm，

hf,min 5.2mm， hf 8mm

内力分配：

N3 f 0.7hf b ffw 1.22 2 0.7 8 125 160 273280N 273.28KN N2 2N

N31273.28

1000 196.69KN 232N2273.28

N1 1N 3 1000 530.03KN

232

N1530.03

296mm， w

0.7h f2 0.7 8 160ff

焊缝长度计算：

lw1

1 296 8 304mm 60hf 60 8 480mm，取310mm。 则实际焊缝长度为 lw

lw2

N2196.69

110mm， w

0.7hf ff2 0.7 8 160

2 110 8 118mm 60hf 60 8 480mm，取120mm。 则实际焊缝长度为 lw

（2）两面侧焊

确定焊脚尺寸：同上，取hf1 8mm， hf2 6mm 内力分配：N2 2N 焊缝长度计算：

12

1000 333KN， N1 1N 1000 667KN 33

lw1

N1667 372mm， w

0.7h f2 0.7 8 160ff

则实际焊缝长度为:

1 372 8 2 388mm 60hf 60 8 480mm，lw

lw2

N2333

248mm， w

0.7hf ff2 0.7 6 160

390mm。

则实际焊缝长度为:

1 248 6 2 260mm 60hf 60 8 480mm，取260mm。 lw

3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸hf 8mm，e1 30cm。

焊脚尺寸：hf 8mm

205

2焊缝截面的形心：x0 45.6mm

511.2 5.6 2 205 5.6

5.6

则e2 205 45.6 162.2mm

2

205 5.6

（1）内力分析：V=F， T F (e1 e2) F (300 162.2) 462.2F （2）焊缝截面参数计算：

IX

1

5.6 511.23 2 205 5.6 (250 2.8)2 2.09 108mm4 12

2052

Iy 5.6 511.2 45.62 2 205 5.6 (162.2 ) 1.41 107mm4

2

Ip Ix Iy 2.231 108mm4

hl

ew

511.2 5.6 2 205 5.6 5158.72mm2

（3）应力计算 T引起的应力： Tx

T ryIP

462.2F 255.6

5.295 10 4F 8

2.231 10

Ty

T rx462.2F 166.2

3.360 10 4F 8IP2.231 10

V引起的应力： Vy

VF 1.938 10 4F

helw5158.72

（4

160

10 4F 160 6.85 10 4F 160

F 233577N 233.58KN

3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。

98 0.12 11.K7N6 m（1）内力分析：V=F=98KN， M F e

（2）焊缝截面参数计算：取hf 10mm 焊缝截面的形心：

150 7 3.5 2 69 7 (7 12 3.5) 2 193 7 (y1

150 7 2 69 7 2 193 7

193

7 12 7) 75.5mm

y2 7 12 7 193 75.5 143.5mm

2

1193 223

IX 150 7 (75.5 3.5) 2 69 7 (75.5 7 12 3.5) 7 193 193 7 143.5

122

2.25 107mm4

（3）应力计算 M引起的应力： f,max

M y211.76 106 143.52

74.96N/mm7

Ix2.25 10

V98 103

V引起的应力： f 36.27N/mm2

helw2 7 193

（4

71.35N/mm2 ffw 160N/mm2 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。

（1）内力分析：V=F， M F e F 0.12 0.1F2K(N /m（2）焊缝截面参数计算：

y1

150 12 6 200 12 112

66.6mm

150 12 200 12

y2 212 66.6 145.4mm

IX

1

12 2003 150 12 (66.6 6)2 200 12 (145.4 100)2 1.956 107mm4 12

（3）应力计算 M引起的应力： max

M y20.12F 106 145.42 0.892F(N/mm) 7

Ix1.956 10

VF 103

V引起的应力： 0.417F(N/mm2)

A 200 12

（4

） eq1

1.1ftw

1.148F 1.1ftw 1.1 185 203.5(N/mm2) F 177.3KN

3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），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，试验算该焊缝的强度。

（1）内力分析：V=374KN， M 1122kN.m （2）焊缝截面参数计算：

Ix

1

8 10003 2 280 14 5072 2.68 109mm4 12

Sw 280 14 507 500 8 250 2987440mm4 Sw1 280 14 507 1987440mm4

（3）应力计算

max

VSw374 103 29874402w2 52.1N/mm f 125N/mm v9

Ixtw2.68 10 8

腹板和翼缘交接处：

M y11122 106 5002

1 209.3N/mm 9

Ix2.68 10VSw1374 103 19874402

1 34.7N/mm 9

Ixtw2.68 10 8

折算应力：

217.8N/mm2 1.1ftw 1.1 185 204N/mm2

不满足

3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，e1 30cm。

（1）内力分析：V=100KN， e1 300 （2）参数计算：

单个螺栓抗剪承载力（M22）

205

402.5mm， 2

T V e 100 0.4025 40.25KN m

N nv

bv

d2

4

f 1

bv

222

4

140 53.2KN，

Ntb d tmin fcb 20 8 305 67.1KN

bNmin min Nvb,Ncb 53.2KN

x y

2

i

2i

164000mm2

（3）内力计算 T引起的应力：N1Tx

T y140.25 106 160 39.26KN 22

x y164000iiT x140.25 106 60 14.73KN 22

164000xi yiV100

10KN n10

N1Ty

V引起的应力：N1Vy （4

）N1

b

46.4KN Nmin 53.2KN

3.7 试设计如图3.84所示：构

①角钢与连接板的螺栓连接；

Q235B，螺栓为粗制螺栓。

②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 d2 170mm。

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 150mm，d2 190mm。

①角钢与连接板的螺栓连接； 单个螺栓抗剪承载力（M20）

N nv

bv

d2

4

f 2

bv

202

4

140 87.9KN

Ntb d tmin fcb 20 14 305 85.4KN

bNmin min Nvb,Ncb 85.4KN

螺栓个数 n

N350

4.1个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。 b

Nmin85.4

②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 d2 170mm。 内力分析

N Nx N 350

247.5KN V Ny N 350 247.5KN，由支托承担。 2

单个螺栓抗拉承载力（M20，Ae 2.45cm）

Ntb Ae ftb 245 170 41.65KN

螺栓个数 n

N247.5 5.9个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。 b

Nt41.65

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接

。

d1 150mm，d2 190mm。

N Nx N 350 247.5KN， M Nx e 247.5 0.020 4.95KN

m

V Ny …… 此处隐藏：7388字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……