钢结构_武汉理工大学出版社_课后习题答案

钢结构课后习题答案（仅供参考）

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 fw

2

f 160N/mm

1

21

3 2 3

确定焊脚尺寸：hf,max 1.2tmin 1.2 10 12mm，

hf,min 5.2mm，内力分配：

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

N2 2N

N32 13 1000 273.28

2 196.69KN N N N32273.28

112 3 1000 2

530.03KN

焊缝长度计算：lw1

N10.7h 530.03

f fw

f

2 0.7 8 160296mm， 则实际焊缝长度为 l w

1 296 8 304mm 60hf 60 8 480mm，取310mm。 lw22

N0.7hw

196.69 160

110mm， f ff2 0.7 8则实际焊缝长度为 l w

2 110 8 118mm 60hf 60 8 480mm，取120mm。 （2）两面侧焊

确定焊脚尺寸：同上，取hf1 8mm， hf2 6mm 内力分配：N12 2N 3 1000 333KN， N2

1 1N 3

1000 667KN 焊缝长度计算：lN1w1

0.7h 667

372f fw

f

2 0.7 8 160mm， 则实际焊缝长度为:l w

1 372 8 2 388mm 60hf 60 8 480mm，

390mm。

hf 8mm

lw2

N2333

248mm， w

0.7hf ff2 0.7 6 160

1 248 6 2 260mm 60hf 60 8 480mm，取260mm。 则实际焊缝长度为: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 5.6

205

焊缝截面的形心：x0

2511.2 5.6 2 205 5.6

45.6mm 则e205 5.6

2 2

45.6 162.2mm

（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：I1

3X

5.6 511.2 2 205 5.6 (250 2.8)2 2.09 108mm412

I 511.2 45.62 2 205 5.6 (162.2 205)2

y 5.6 1.41 1072

mm4

Ip Ix Iy 2.231 108mm4

helw 511. 25.

6 2 205 5.6mm512

5 8.72

（3）应力计算 T引起的应力： T ryF 255.6

Tx

I

462.22.231 10

8

5.295 10 4F P

T rxTy

I 462.2F 166.2

3.360 10 48F P2.231 10

V引起的应力： Vy

V F 1.938 10 4hF

elw5158.72

（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。

（1）内力分析：V=F=98KN， M F e 98 0.12 11.76KN m （2）焊缝截面参数计算：取hf 10mm

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

193

焊缝截面的形心：y1

7 12 7)150 7 2 69 7 2 193 7

75.5mmy2 7 12 7 193 75.5 143.5mm

2

I150 7 (75.5 3.5)2

2 69 7 (75.5 7 12 3.5)2

13

193 X 12 7 193 193 7 143.5 2

2.25 107mm4

（3）应力计算 M引起的应力： f M y2I 11.76 106 143.5,max

10

7

74.96N/mm2 x2.25 V98 103V引起的应力：f

h 36.27N/mm2 elw2 7 193

（4

） 71.35N/mm2 fwf 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 0.12F(KN/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

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

Ix1.956 10

（3）应力计算 M引起的应力： max

VF 103 0.417F(N/mm2) V引起的应力：

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

S4w1 280 14 507 1987440mm

（3）应力计算

3 VSw 374 10 2987440max

2.68 10 8

52.1N/mm2 fw2I9

v 125N/mm xtw腹板和翼缘交接处： M y1I 1122 106 5002.68 109

209.3N/mm2

1 x VSw1374 103 1987440

1 I 9

34.7N/mm2

xtw2.68 10 8

217.8N/mm2 1.1fwt 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

205

2

402.5mm， T V e 100 0.4025 40.25KN m

（2）参数计算：单个螺栓抗剪承载力（M22）

Nb n d2

b 222

bv

v

4

fv

1

4

140 53.2KN，Nt d tbmin fc 20 8 305 67.1KN

Nbmin min Nbbv,Nc 53.2KN

x2

2i

y

i

164000mm2

（3）内力计算 T引起的应力：N T y140.25 106 1601Tx

x2 39.26KN i y2

i164000NT x140.25 1061Ty

60x22

14.73KN i yi

164000V引起的应力：N1Vy

Vn 100

10

10KN

（4

）N1 Nb

46.4KNmin 53.2KN

3.7 试设计如图3.84所示：构件

Q235B，螺栓为粗制螺栓。

①角钢与连接板的螺栓连接；

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）Nb n d2

202

v

v

4

fb 2

v

4

140 87.9KN

Nb d tbb

tmin fc 20 14 305 85.4KN Nmin min Nbv,Nbc 85.4KN

螺栓个数 n

NNb

350

4.1个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。 min

85.4②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

2 350 2

247.5KN V Ny N

2 350 2

247.5KN，由支托承担。 单个螺栓抗拉承载力（M20，A 2.45cm2

e）

Nbt Abe ft 245 170 41.65KN

螺栓个数 n

NNb 247.5 5.9个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。t41.65

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 150mm，d2 190mm。

N Nx N

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