钢结构第三章课后答案

《钢结构设计原理》作业答案 3. 连接<br>3.8 试设计如图所示的对接连接 （直缝或斜缝） 。 轴力拉力设计值 N=1500kN， 钢材 Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。 解： 三级焊缝 查附表 1.3： f t w  265N/mm2 ， f vw  180N/mm2 不采用引弧板： l w  b  2t  500 2 10  480mm<br>N 1500 103    312.5N/mm2  f t w  265N/mm2 ，不可。 lw t 480 10<br>改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：<br>  (b / sin  )  2t  (500/ sin 56)  20  (500/ 0.829)  20  583mm lw<br>N sin  1500 103  0.829    213N/mm2  f t w  265N/mm2 t lw 583 10<br><br>N cos  1500 103  0.559   144N/mm2  fvw  180N/mm2 t lw 583 10<br>设计满足要求。 方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解 方便些。<br>3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。<br>10<br>500<br>N<br>N<br><br>

查附表 1.3： f fw  200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为 保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。 所需盖板厚度： t2 <br>A1 500 10   5.4mm ，取 t2=6mm。 2b 2  460<br>由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜 仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： t  6mm，hf max  t mm 最小焊脚尺寸： hf min  1.5 t  1.5  10  4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：<br>N3  2  0.7hf b f f fw  2  0.7  6  4601.22 200  942816 N<br>侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：<br>N1  N  N3  1500103  942816 557184 N<br>所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝） ：<br>l  l w  hf  N1 557184  hf   6  172mm w 4  0.7  6  200 4  0.7hf f f<br>175<br>10<br>175<br>取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度： L=175× 2+10(盖板距离)=360mm。<br>500 6 6 10<br>N<br>N<br>∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360× 460× 6mm，<br><br>

焊脚尺寸 hf=6mm<br>3.10. 有一支托角钢， 两边用角焊缝与柱相连。 如图所示， 钢材为 Q345-A， 焊条为 E50 型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不 减去 2hf） 。已知：外力设计值 N=400kN。 解：<br>200<br>20<br>已知：lw=200mm，N=400kN， f fw  200N/mm2 1） 内力计算 剪力： V  N  400kN 弯矩： M  Ne  400  20  8000kN.mm 2）焊脚尺寸设计<br>6M 6  8000 103 600 f    N/mm2 2 2 弯矩引起的焊缝应力： he 2he l w 2  200  he<br>L200× 125× 18<br>剪力产生的焊缝剪应力：<br>f   所需焊脚尺寸：   f<br>2<br>f <br>V 400 103 1000   N/mm2 he 2he l w 2  200 he<br>  1000 w 2     h    f f  200N/mm   e <br>2 2<br> 600  2    f    1.22h e  <br>2<br>2<br> 600   1000 h he       5.57mm hf  e  5.57  7.79mm  1.22  200  200  0.7 0.7<br>取焊脚尺寸 hf=8mm 焊缝构造要求： 最大焊脚尺寸： hf max  t  (1  2)  18  (1  2)  17  16 mm 最小焊脚尺寸： hf min  1.5 t  1.5  20  6.7 mm<br><br>

取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。<br>3.11 试设计如图所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材 Q235-B，焊条 E43 型， 手工焊，外力设计值 N=98kN， （静力荷载） ，偏心 e=120mm。 （注意力 N 对 水平焊缝也有偏心）<br>1）<br>初选焊脚尺寸<br>最小焊脚尺寸： hf min  1.5 t  1.5  12  5.2 mm 取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。 2） 焊缝截面几何性质<br>yc<br>12<br>焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc<br> hf  h    200  2hf   150  12    hf    200  f   2  (200  2hf )    hf (150  2hf )  12  200    2   2 2 2 2        yc     150  12   hf   2  (200  2hf ) hf (150  2hf )  2   2       150  12   200  12   6   200  3  2  (200  12)     6 (150  12)  12  200  3  2   2 2          150  12   6   2  (200  12)  6 (150  12)  2   2      139mm<br>全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：<br> 150  12  I x  4.2  (150  12)  (2.1  12  61) 2  2  4.2    6   (61  2.1) 2  2   3 2  4.2  188 188  2  4.2  188 (139  94) 2  12954006 mm4 12<br>3）<br>焊缝截面验算<br>200<br>最大焊脚尺寸： hf max  1.2t  1.2 12  14.4 mm<br>12<br>解：查附表 1.3： f fw  160N/mm2<br>150<br><br>