钢结构设计原理 刘智敏 第三章课后题答案

第3章钢结构的连接

12. 如图3-57所示的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采用焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。已知，试求此连接能承受的最大荷载。

解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应力应满足：

其中，

故有，

故此连接能承受的最大荷载为。

13. 图3-58所示为角钢2∟140×10构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢

背距离，钢材为Q235BF，采用手工焊，焊条为E43型，，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采用三面围焊，试设计此焊缝连接。

解:正面角焊缝

且故可取，此时焊缝的计算长度

正面焊缝的作用：

则由平衡条件得：

所以它们的焊缝长度为

，取370mm，

，取95mm。

17. 如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用有弯矩，剪力，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。

解：（1）确定焊缝计算截面的几何特征

x轴惯性矩：

中性轴以上截面静矩：

单个翼缘截面静矩：

（2）验算焊缝强度

焊缝最大拉应力（翼缘腹板交接处）：

查表知，，所以焊缝强度不满足要求。

19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采用8.8级M20(=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。

（1）确定连接盖板的截面尺寸。

（2）计算需要的螺栓数目并确定如何布置。

（3）验算被连接钢板的强度。

解：（1）摩擦型设计

查表得每个8.8级的M20高强度螺栓的预拉力，对于Q235钢材接触面做喷砂处理时。

单个螺栓的承载力设计值：

所需螺栓数：

（2）承压型设计

查表知，。

单个螺栓的承载力设计值：

所需螺栓数：

螺栓排列图如下所示

验算被连接钢板的强度

a.承压型设计

查表可知，当

满足要求。

b.摩擦型设计

净截面强度验算：

满足要求；

毛截面强度验算：

满足要求。

20. 如图3-62所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值，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，求最小螺栓直径。

解：把力化简至中心点，如右图所示，螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用，单个螺栓的最大拉力：

由，得。

连接的受剪承载力设计值应按下式计算：按比例关系可求得：

故有

则受剪承载设计值：

化简得。

综上，查表可知最小螺栓直径为M20，此时，满足题意。

21. 验算图3-63所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为Q235，螺栓为10.9级M20，连接接触面采用喷吵处理。

解：查表得抗滑移系数为，预应力。

单个螺栓的最大拉力：

连接的受剪承载力设计值应按下式计算：

按比例关系可求得：

故有

则受剪承载设计值：

综上，连接满足要求。

第4章轴心受力构件

6. 图4-25所示两种截面，板件均为焰切边缘，面积相等，钢材均为Q235。当用作长度为10m的两端铰接的轴心受压柱时，试计算设计承载力各是多少，并验算局部稳定是否满足要求。

解：（a）如图所示，截面的几何特性为：

因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b类，

验算局部稳定：

故局部稳定满足要求。

（b）如图所示，截面的几何特性为：

因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b类，验算局部稳定：

故局部稳定满足要求。

7. 某桁架杆件采用双角钢截面，节点板厚8mm，钢材为Q235。承受轴心压力设计值，杆件的计算长度为。试按容许长细比选用杆件的最小截面，并验算所选截面。

解：假定，对轧制双角钢截面，截面分类均为b类

需要的截面几何量为：

查表，选用截面2∟45×3

当时，，，

此时，

故需根据重选截面。选用截面2∟70×4

当时，，，

此时，

故截面满足要求。

9. 某轴心受压柱承受轴向压力设计值，柱两端铰接，

。钢材为Q235，截面无削弱。试设计柱的截面：

（1）采用普通轧制工字钢

（2）采用热轧H型钢

（3）采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边

解：（1）采用普通轧制工字钢

假定，对热轧工字钢，查表可知：当绕轴x失稳时属于a类截面，当绕y失稳时属于b类截面。

需要的截面几何量为：

查表，选截面为I63c，则有

因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。

因其翼缘，故取。

刚度满足要求。

又，由其查表可得

故整体稳定性满足要求。

（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，对宽翼缘截面，故构件的截面为类型均为b类。

需要的截面几何量为：

查表，试选。

截面验算：

因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制H钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘，故

取。