钢结构基本原理第三版课后习题答案

3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N ＝1400KN(静载，设计值)。主板-20×420。 解 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A 1为

A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm

2

直角角焊缝的强度设计值w

f f ＝160N ／mm 2

(查自附表1.3)

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此，

ax h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，m in ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：m ax ,f h ≥f h ≥m in ,f h

a)采用侧面角焊缝时 因为b ＝400mm ＞200mm(t ＝12mm)因此加直径d ＝15mm 的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。

侧面角焊缝的计算长度w l 为

w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm

满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。 侧面角焊缝的实际长度f l 为

f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mm

b)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为

3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为

w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w ,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =80mm

由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm

3.2 如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。Q235钢，焊条E4311。手工焊，轴心拉力N ＝700KN(静载，设计值)。试：1)采用两面侧焊缝设计.(要求分别按肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸和不同焊缝尺寸设计)； 2)采用三面围焊设计。 解 角焊缝强度设计值w

f f ＝160／mm 2

,t 1=10mm,t 2=12mm

(a)

(b)

1

t h 5.1min f =

⋅ 5.26mm mm ==≈

t h 2.1m ax f =⋅ 1.21214.415mm mm =⨯=≈(肢背)；和()2~1max f -=⋅t h ＝10-()2~1 ＝()8~9mm(肢尖)。因此，在两面侧焊肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时，取f h ＝1f h ＝2f h ＝8mm ；在两面侧焊肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时，取f h =1f h ＝10mm, f h =2f h ＝8mm ；在三面围焊时，取f h ＝1f h ＝2f h ＝f3h ＝6 mm 。均满足min f ⋅h ≤f h ＜m ax f ⋅h 条件。 1)采用两面侧焊，并在角钢端部连续地绕角加焊2f h

a)肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时:

1N 21N k =＝0.65×7×105／2＝2.275×105N 2N 22N k =＝0.35×7×105／2＝1.225×105N

需要的侧面焊缝计算长度为

1w l ()

w f e 1f h N =＝2.275×105／(0.7×8×160)＝254mm

w2l ()w f

e 2

f h

N =＝1.225×105

／(0.7×8×160)＝137mm

则

w1f w2f 2548886413760608480l mm h mm

l mm h mm

=>=⨯=⎫⎬

=<=⨯=⎭ 均满足要求 肢背上的焊缝实际长度f1l 和肢尖上的焊缝实际长度f2l 为

f1l ＝1w l +f h =254＋8＝262 mm ，取270 mm f2l ＝w2l +f h =137＋8＝145 mm ，取150 mm

b)肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时:

1N ＝2.275×105N 2N ＝1.225×105N

需要的侧面焊缝计算长度为

1w l ()

w f e 1f h N =＝2.275×105／(0.7×10×160)＝203mm

w2l ()w

f e

2

f h

N =＝1.225×105

／(0.7×8×160)＝137mm

则

w1f w2f 2038886413760608480l mm h mm

l mm h mm

=>=⨯=⎫⎬

=<=⨯=⎭ 均满足要求 肢背上的焊缝实际长度f1l 和肢尖上的焊缝实际长度f2l 为

f1l ＝1w l +f h =203＋8＝211 mm ，取220 mm f2l ＝w2l +f h =137＋8＝145 mm ，取150 mm

2)采用三面围焊

正面角焊缝承担的力3N 为，

3N ＝2×0.7f3h b f βw f f ＝2×0.7×8×100×1.22×160＝2.186×105N

肢背和肢尖上的力为

1N 231N N k -=＝0.65×7×105-2.186×105／2＝3.457×105N 2N 232N N k -=＝0.35×7×105-2.186×105／2＝1.357×105N