钢结构课后习题第三章
钢结构(第三版)戴国欣主编 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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
(完整版)钢结构基础第三章课后习题答案
习题参考答案3.1题：答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。
型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。
组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。
（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
3.7题：解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =⨯⨯-=mm 2。
工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.138324910450A N 3n <≈⨯==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。
工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故19712.19.8169.27N g =⨯⨯⨯=N ；构件的拉应力为215139.113249197110450A N N 3ng <≈+⨯=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
3.8题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。
可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =⨯+⨯=， 永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =⨯⨯+⨯=简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.2481ql 81M 22max⋅≈⨯⨯==，梁所需净截面抵抗矩为36x max nx 791274mm 2151.051063.178f M W ≈⨯⨯==γ，梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为229mm 24550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=，由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢 I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274m m875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。
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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
第三章 钢结构的连接课后习题答案
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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
（完整版）钢结构课后习题第三章
（完整版）钢结构课后习题第三章第三章部分习题参考答案3.8 已知A3F 钢板截⾯mm mm 20500?⽤对接直焊缝拼接，采⽤⼿⼯焊焊条E43型，⽤引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值。
解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值20.85182.75/w f f f N mm == 采⽤引弧板，故焊缝长度500w l b mm ==承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -===3.9 焊接⼯字形截⾯梁，在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作⽤荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪⼒V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）焊缝截⾯的⼏何特性惯性矩3341(28102.827.2100)26820612x I cm =-= ⼀块翼缘板对x 轴的⾯积矩3128 1.4(507)2234.4X S cm =??+=半个截⾯对x 轴的⾯积矩31500.8253234.4X X S S cm =+??=（2）焊缝强度验算焊缝下端的剪应⼒33214374102234.41038.9/268206108x x w VS N mm I t τ===?? 焊缝下端的拉应62max4112210500209/0.852********x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满⾜强度要求（建议将焊缝等级质量提为⼆级）则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm下端点处的折算应2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<=且焊缝中点处剪应⼒33224374103234.41056.3/125/268206108w x v x w VS N mm f N mm I t τ===<=??3.10 试设计如图3-67所⽰双⾓钢和节点板间的⾓焊缝连接。
第三章 钢结构连接习题
第三章钢结构连接习题3、1简述钢结构连接得类型及特点3、2受剪普通螺检有哪几种可能得破坏形式？如何防止？3、3简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时得异同点？3、4为何要规定螺栓排列得最大与最小间距要求？3、5影响高强螺栓承载力得因素有哪些？3、6有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受得静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝得长度。
习题3、6图3、7如图所示得螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为8、8级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21、5 mm，试计算此连接最大承载力N=？3、8图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？习题3、8图3、9图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。
①方案一：采用三面围焊得角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。
②方案二：采用四面围焊得角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？③方案二所耗焊条就是否少于方案一？习题3、9图3、10图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚得连接板与20mm厚得端板连接于柱得翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受得静力荷载设计值N=540kN。
①要求确定角钢与连接板间得焊缝尺寸。
②取d1=d2 = 170mm，确定连接板与端板间焊缝得焊角尺寸h f=?③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定得焊角尺寸h f就是否满足要求？习题3、10图3、11图示为C级螺栓得连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17、65mm, d o=21、5mm，承受设计荷载P=l50kN①假定支托承力，试验算此连接就是否安全？②假定支托不承力，试验算此连接就是否安全？习题3、11图3、12如图所示得连接构造，牛腿用连接角钢2L100 x 20及M22高强度螺栓(10、9级)摩擦型连接与柱相连。
钢结构课后答案
钢结构(第三版)戴国欣主编__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）三面围焊确定焊脚尺寸：，，内力分配：焊缝长度计算：，则实际焊缝长度为，取310mm。
，则实际焊缝长度为，取120mm。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取，内力分配：，焊缝长度计算：，则实际焊缝长度为:，取390mm。
，则实际焊缝长度为:，取260mm。
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，。
焊脚尺寸：焊缝截面的形心：则（1）内力分析：V=F，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算T引起的应力：V引起的应力：（4）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，（2）焊缝截面参数计算：取焊缝截面的形心：（3）应力计算M引起的应力：V引起的应力：（4）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，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算M引起的应力：V引起的应力：（4）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，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，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算腹板和翼缘交接处：折算应力：不满足3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，。
（1）内力分析：V=100KN，，（2）参数计算：单个螺栓抗剪承载力（M22），（3）内力计算T引起的应力：V引起的应力：（4）3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B，螺栓为粗制螺栓。
钢结构基础第三章课后习题答案
第三章3.7一两端铰接的热轧型钢I20a 轴心受压柱，截面如图所示，杆长为6米，设计荷载N=450KN ，钢材为Q235钢，试验算该柱的强度是否满足？解：查的I20a 净截面面积A 为35502mm ,所以构件的净截面面积232495.217235505.21*23550mm d A n =⨯⨯-=-=22/215/5.1383249450000mm N f mm N A N n =<===σ 所以该柱强度满足要求。
3.8 一简支梁跨长为5.5米，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值10.2KN/m(不包括梁自重)，活荷载标准值25KN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠的侧向支撑，钢材为Q235，梁的容许挠度为l/250,试选择最经济的工字型及H 型钢梁截面，并进行比较。
解：如上图示，为钢梁的受力图荷载设计值m KN q /24.47254.12.102.1=⨯+⨯= 跨中最大弯矩KNm ql M 63.1785.524.47818122=⨯⨯==f w M x x ≤=γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm fM w x x ⨯=⨯⨯=≥γ 查型钢表选择I36a ，质量为59.9kg/m,Wx 为8750003mm ，所以钢梁自重引起的恒载标注值m KN /58702.010008.99.59=÷⨯=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /79.35252.1058702.0=++=挠度mm EI l q x k 13.1310576.11006.2384105.579.3553845851244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<[l/250]=22mm I36a 满足挠度要求。
查型钢表选择HN400x200x8x13，质量为66kg/m,Wx 为11900003mm钢梁自重引起的恒载标注值m KN /6468.010008.966=÷⨯=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /85.35252.106468.0=++=挠度mm EI l q x k 7.810237001006.2384105.585.3553845451244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。
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钢结构(第三版)戴国欣主编__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）三面围焊确定焊脚尺寸：，，内力分配：焊缝长度计算：，则实际焊缝长度为，取310mm。
，则实际焊缝长度为，取120mm。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取，内力分配：，焊缝长度计算：，则实际焊缝长度为:，取390mm。
，则实际焊缝长度为:，取260mm。
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，。
焊脚尺寸：焊缝截面的形心：则（1）内力分析：V=F，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算T引起的应力：V引起的应力：（4）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，（2）焊缝截面参数计算：取焊缝截面的形心：（3）应力计算M引起的应力：V引起的应力：（4）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，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算M引起的应力：V引起的应力：（4）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，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，（2）焊缝截面参数计算：（3）应力计算腹板和翼缘交接处：折算应力：不满足3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，。
（1）内力分析：V=100KN，，（2）参数计算：单个螺栓抗剪承载力（M22），（3）内力计算T引起的应力：V引起的应力：（4）3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B，螺栓为粗制螺栓。
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一两端铰接的热轧型钢I20a 轴心受压柱，截面如图所示，杆长为6米，设计荷载N=450KN ，钢材为Q235钢，试验算该柱的强度是否满足？解：查的I20a 净截面面积A 为35502mm ,所以构件的净截面面积232495.217235505.21*23550mm d A n =⨯⨯-=-=22/215/5.1383249450000mm N f mm N A N n =<===σ 所以该柱强度满足要求。
一简支梁跨长为米，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值m(不包括梁自重)，活荷载标准值25KN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠的侧向支撑，钢材为Q235，梁的容许挠度为l/250,试选择最经济的工字型及H 型钢梁截面，并进行比较。
解：如上图示，为钢梁的受力图荷载设计值m KN q /24.47254.12.102.1=⨯+⨯= 跨中最大弯矩KNm ql M 63.1785.524.47818122=⨯⨯== f w M x x ≤=γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm fM w x x ⨯=⨯⨯=≥γ查型钢表选择I36a ，质量为m,Wx 为8750003mm ，所以钢梁自重引起的恒载标注值m KN /58702.010008.99.59=÷⨯=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /79.35252.1058702.0=++= 挠度mm EI l q x k 13.1310576.11006.2384105.579.3553845851244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<[l/250]=22mm I36a 满足挠度要求。
查型钢表选择HN400x200x8x13，质量为66kg/m,Wx 为11900003mm钢梁自重引起的恒载标注值m KN /6468.010008.966=÷⨯=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /85.35252.106468.0=++= 挠度mm EI l q x k 7.810237001006.2384105.585.3553845451244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。
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钢结构课后习题答案（仅供参考）第三章 钢结构的连接试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图）。
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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
钢结构各章习题
第三章习题1．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。
2 试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。
钢材Q235B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值KN N 500=(静力荷载)。
①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
3． 如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值KN N 1000=。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。
4． 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。
已知KN N 390=(设计值)，与焊缝之间的夹角︒=θ60，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。
5． 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。
钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊。
6． 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mmh f 8=，cm e 301=。
7． 如图所示两块钢板截面为40018⨯，钢材A3F ，承受轴心力设计值KN N 1180=，采用M22普通螺栓拼接,I 类螺孔，试设计此连接。
8． 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KN V 240=。
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。
9、验算图示采用10.9级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。
已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF，构件接触面抗滑移系数μ＝0.45，一个螺栓的预拉力设计值P＝155 kN。
第四章轴心受力构件1：一块－400×20的钢板用两块拼接板－400×12进行拼接。
螺栓孔径22mm，排列如图。
钢板轴心受拉，N＝1350KN（设计值）。
钢材为Q235钢，请问：(1) 钢板1－1截面的强度够否？(2) 是否还需要验算2－2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2－2截面应如何验算？(3) 拼接板的强度是否需要验算？2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x=10m，l=5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，0y容许长细比。
钢结构原理习题答案第三章-7页word资料
3.1. 试设计双角角钢与节点板的角焊缝连接（如下图）。
钢材为Q235-B ，焊条为E43型，手工焊，作用着轴心力1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解： 角焊缝强度设计值：焊缝内力分配系数为：321=α（肢背），311=α（肢尖） 最大焊缝厚度：肢背：mm 9~8)2~1(10h max f =-=， 肢尖及角钢端部：f max h 1.21012mm =⨯= 最小焊缝厚度： （1）.若采用三面围焊：正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即mm b l w 1253==，所有焊缝厚度均取为6mm ，则正面角焊缝所能承受的内力3N 为：1w1we f N 564200l 66425.8mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取43cm 。
2w2w e f N 230800l 66177.7mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取18cm 。
（2）.若采用两面侧焊，肢背焊缝厚度为8mm ，肢尖焊缝厚度为6mm 。
1w1we f N 667000l 1616388.2mm 2h f 20.78160=+=+=⨯⨯⨯，取40cm 。
2w2w e f N 333000l 1212259.8mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取26cm 。
1f 1w 1f h 60l h 8<<，2f 2w 2f h 60l h 8<<，即肢背和肢尖焊缝均满足最大焊缝长度和最小焊缝长度的构造要求。
3.2. 试求图3.81所示连接的最大荷载。
钢材为Q235－B ，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸1h 8mm =，1e 30mm =。
解： 图3.81中几段焊缝组成的围焊共同承受剪力V=F 和扭矩T=F*(e1+e2)的作用。
由题知角焊缝的焊脚尺寸8f h mm = 1e 30cm = 计算截面的重心位置为 则220546159e mm =-=计算中由于实际焊缝长度略大于图示长度，不再扣除水平焊缝的端部缺陷 焊缝的极惯性矩：324322441210.70.85020.70.820.5252018312120.520.70.820.520.70.820.5( 4.6)0.70.850 4.62129.5122201832129.522312.5()(3015.9)45.945.9X y P x y y Tx pI cm I cm I I I cm T F e e F FT r F I τ=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯≈=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯≈=+=+==+=⨯+=⨯⨯==2442442510 5.141022312.51045.915.910 3.271022312.510x Typ F T r F F I τ--⨯⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯==≈⨯⨯轴心力V=F 在A 点产生的应力 则A 点处： 160/w f f N mm F <=→=239.1KN 所以最大设计荷载为239.1KN3.3. 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①②③。
钢结构习题3-4章参考答案
1
0.5
4 15
= 1500
1
0.5
4 15
= 1300kN
σ=
= 18
1300000 550 4 18
21.5 = 155.7N/mm
= 205N/mm
满足要求；
毛截面强度验算：
σ=
=
1500000 18 550
=
151.5N/mm
满足 要求。
= 205N/mm
20. 如图 3-62 所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值 = 300kN，端板与 柱翼缘采用 10 个 8.8 级摩擦型高强度螺栓连接，抗滑移系数 = 0.3，求最小螺 栓直径。
=
1500 0.411
10 17979
=
203N/mm
故整体稳定性满足要求。
= 205N/mm
（2）采用热轧 H 型钢
由于热轧 H 型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因而长细比的假设值可
适当减小，假设λ = 60，对宽翼缘截面 / 0.8，故构件的截面为类型均为 b
类。
10
λ 235 = 60 需要的截面几何量为：
1
解:正面角焊缝
1.2 10 = 12mm， 10 1~2 = 8~9mm 且
1.5√16 = 6mm
故可取 = 8mm，此时焊缝的计算长度 64mm（8 且 40mm）
正面焊缝的作用：
= 2 0.7
= 2 0.7 8 140 1.22 160 10 = 306.1kN
则由平衡条件得：
= =
2
=
140 38.2 140
解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度 = 500mm，则焊缝正应力应满足：
钢结构第三章课后答案
《钢结构设计原理》作业答案 3. 连接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 480mmN 1500 103 312.5N/mm2 f t w 265N/mm2 ，不可。
lw t 480 10改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： (b / sin ) 2t (500/ sin 56) 20 (500/ 0.829) 20 583mm lwN sin 1500 103 0.829 213N/mm2 f t w 265N/mm2 t lw 583 10N cos 1500 103 0.559 144N/mm2 fvw 180N/mm2 t lw 583 10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。
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。
10500NN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 A1 500 10 5.4mm ，取 t2=6mm。
2b 2 460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。
钢结构_武汉理工大学出版社_课后习题答案
（2）焊缝截面参数计算：取 h f 10mm
焊缝截面的形心： y1
150 7 3.5 2 69 7 (7 12 3.5) 2 193 7 ( 150 7 2 69 7 2 193 7
193 7 12 7) 2 75.5mm
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 h f 8mm ，
e1 30cm 。
焊脚尺寸： h f 8mm
205 2 2 45.6mm 焊缝截面的形心： x0 511.2 5.6 2 205 5.6 5.6 则 e2 205 45.6 162.2mm 2 205 5.6
2 max 3 2 1.1 ft w
(0.892 F ) 2 3 (0.417 F ) 2 1.148 F 1.1 ft w 1.1185 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。
Ty
V 引起的应力： Vy
T rx 462.2 F 166.2 3.360 104 F IP 2.231108
V F 1.938 104 F h l 5158.72 ew
2
（4） (5.295 10 F ) [(
2
4
3.360 1.938 ) 104 F ]2 160 28.04 18.86 104 F 160 1.22
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第三章部分习题参考答案已知A3F 钢板截面mm mm 20500⨯用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。
解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值20.85182.75/w f f f N mm == 采用引弧板，故焊缝长度500w l b mm ==承受的最大轴心拉力设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -===焊接工字形截面梁，在腹板上设一道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作用荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪力V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）焊缝截面的几何特性惯性矩3341(28102.827.2100)26820612x I cm =⨯-⨯= 一块翼缘板对x 轴的面积矩3128 1.4(507)2234.4X S cm =⨯⨯+=半个截面对x 轴的面积矩31500.8253234.4X X S S cm =+⨯⨯=（2）焊缝强度验算焊缝下端的剪应力33214374102234.41038.9/268206108x x w VS N mm I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 焊缝下端的拉应62max4112210500209/0.852********x M h N mm f I σ⨯⨯=⋅==>⨯ 所以，该焊缝不满足强度要求（建议将焊缝等级质量提为二级） 则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm 下端点处的折算应2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<=且焊缝中点处剪应力33224374103234.41056.3/125/268206108w x v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯试设计如图3-67所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。
钢材Q235-B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值N=500kN(静力荷载)。
①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：①采用侧焊缝一．角焊缝的焊脚尺寸f h最大 (12)6f h t mm mm ≤-=: 最小 max 1.5 4.7f h t mm ≥=采用f h =6mm.满足上述要求（规范第8.2.7条） 二．角钢背部侧面角焊缝长度10.7500350N N kN α==⨯= 则所需角焊缝长度311350102600.720.76160w wf t N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯∑ 160360w f l h mm <= ，1848w f l h mm >=，满足构造要求实际长度112w f l l h =+ =272mm ，取280mm三．角钢趾部侧面角焊缝长度20.3500150N N kN β==⨯= 则所需角焊缝长度 322150101120.720.76160w wf t N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯∑ 同理满足构造要求实际长度222w f l l h =+ =124mm ，取130mm ②采用三面围焊一． 构件端部正面角焊缝所能承受的力3330.70.76290 1.2216010147.6w f w f tN h l f kN β-==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑ 二．角钢背部侧面角焊缝长度对2N 边取力矩，由20M=∑,得1301()286.22b N b N N b y N kN +=-⇒=则311286.2102130.720.76160w wf t N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯∑，满足构造要求实际长度11w f l l h =+=219mm ，取220mm三．角钢趾部侧面角焊缝长度 213N N N N =--= 则32266.210500.720.76160w wf t N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯∑，满足构造要求 实际长度22w f l l h =+=56mm ，取60mm可知，第二种方法更经济。
图3-68所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N=1000KN 。
钢材为Q235B ，焊条为E43系列型，试验算此连接焊缝是否满足要求。
解：（1）正面角焊缝能传之力3110.78200 1.2216010218.6wf w f t N h l f kN β-==⨯⨯⨯⨯⨯=侧面角焊缝能传之力3220.78(2008)16010190wf w t N h l f kN -==⨯⨯-⨯⨯=则该接头按角焊缝强度计算能承受的轴心拉力设计值122(2)2(218.62190)11971000N N N kN kN =+=⨯+⨯=>,满足 （2）计算拼接板或钢板所能承受的轴心拉力 钢板的截面积 A= 222448cm ⨯= 两块拼接板面积s A = 22 1.22048cm ⨯⨯=3222100010208.3/205/4810N N mm f N mm A ⨯∴==≈=⨯，基本能满足。
试计算图3-69所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。
已知N=390kN(设计值)，与焊缝之间的夹角︒=θ60，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。
解：把N 分解为水平和竖向两个分力sin 338x N N kN θ== cos 195y N N kN θ== 外力通过焊缝形心，故焊缝应力3233810164/20.720.78(20016)x f f w N N mm h l σ⨯===⨯⨯⨯⨯-321951094.6/20.720.78(20016)x f f w N N mm h l τ⨯===⨯⨯⨯⨯-代入焊缝的强度条件 222222164()()94.6164.4/160/1.22f w f f f N mm f N mm στβ+=+=≈=， 差不多满足试设计如图图3-70所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。
钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊。
解：一. 角焊缝①的设计根据剪应力互等定理，焊接牛腿翼缘与腹板接触面间沿梁轴单位长度上的水平剪力Th 为111w x w xVS VSTh t I t I =⋅⋅= 为了保证翼缘板和腹板的整体工作，应使两条角焊缝的剪应力f τ不超过角焊缝的强度设计值wf f 。
即11.4 1.4w f f f x f xVS Th f h I h I τ==≤因此可得11.4f wf xVS h f I ≥=，取6f h mm = 三．角焊缝②，③的设计焊缝尺寸近似标于左图，并设角焊缝②，③尺寸皆为f h 焊缝有效截面的形心位置120201902115701301201902y mm ⨯+⨯⨯==++⨯对x 轴的惯性矩 332241152421251372849.6()33x e e e e e I h h h h h cm =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯= 焊缝应力和焊脚尺寸假设弯矩由全部焊缝承受，剪力只由竖向角焊缝承受并沿竖向均匀分布焊缝上端拉应力 621411.76107028.89(/)2849.610f x e eM y N mm I h h σ⨯⨯===⨯ 下端拉应力6224()11.7610(21270)58.6(/)2849.610w f x e eM l y N mm I h h σ-⨯⨯-===⨯ 竖向焊缝上的平均剪应力322981051.6(/)19210f W e eV N mm A h h τ⨯===⨯⨯⨯ 则下端处折算应力需满足以下条件22222258.651.6()()()160/1.22f w f f f e ef N mm h h στβ+=+≤=所以 4.4, 6.3e f h mm h mm ≥≥，取f h =8mm ，满足构造要求试求图3-71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mm h f 8=，cm e 301=。
解：1.有效截面的几何特性两水平角焊缝的计算长度为2058197w l mm =-=面积2(219.750)50.1e A h cm =⨯+=形心位置 219.70.70.89.854.3450.1x cm ⨯⨯⨯⨯==惯性矩 3241(50219.725)0.70.81379612x I cm =⨯+⨯⨯⨯⨯=()2224150 4.342 4.3415.40.70.86233y I cm ⎡⎤=⨯+⨯⨯+⨯⨯=⎢⎥⎣⎦4014419x y I I I cm =+= 2.扭矩和剪力设计值1,(205)0.46V F T F e x F ==⋅+-= 3.角焊缝的强度条件及最大设计荷载 以左上角点的应力最大61400.46102500.7981441910TfTy F F I τ⨯⨯===→⨯ ()61400.461019743.40.491441910TfF Tx F I σ⨯⨯-===↓⨯ 32100.250.110V fW V F F A σ⨯===↓⨯由角焊缝强度条件：222220.490.2()()(0.798)160/1.22V Tf f T w ff f F F F f N mm σστβ+++=+≤=163.6F kN ∴≤如图3-72所示:两块钢板截面为20400⨯，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。
解：螺栓连接的强度设计值：22140/,305/b b v c f N mm f N mm ==1.计算螺栓的承载力设计值受剪 2233.1422214010106.444bb vv vd N n f kN π-⨯=⋅⋅=⨯⨯⨯= 承压 3222030510134.2bb c cN dt f kN -=⋅=⨯⨯⨯=∑ 2.计算所需螺栓并进行布置所需螺栓数为（由受剪控制）118011.1106.4bv N nN ===，采用12个 3.构件净截面强度的验算由于拼接板截面面积大于钢板，故只需验算钢板即可224024 2.3561.2n A cm =⨯-⨯⨯=故钢板净截面应力为 22118010192.8/205/61.2N N N mm f N mm A σ⨯===≤=，满足图3-73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)假定支托承受剪力；2)假定支托不承受剪力。
解：1) 假定支托承受剪力验算受力最大螺栓的抗拉强度（即最上排）222221020301400iycm =++=∑6max max 222400.111030028.32140010i My N kN m y ⨯⨯⨯===⨯⨯∑3max 244.81701041.6b b t e t N A f kN N -=⨯=⨯⨯=＞，满足。