(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2

0.85182.75/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3

500*20*182.75*10

1827.5N 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)26820612

x I cm =

⨯-⨯= 一块翼缘板对x 轴的面积矩

3

128 1.4(507)2234.4X S cm =⨯⨯+=

半个截面对x 轴的面积矩

3

1500.8253234.4X X S S cm =+⨯⨯=

（2）焊缝强度验算

焊缝下端的剪应力332

14

374102234.41038.9/268206108

x x w VS N mm I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 焊缝下端的拉应62max

4

112210500209/0.852********

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 σ2

209/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

3322

4

374103234.41056.3/125/268206108

w 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。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 (1

2)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

3

11350102600.720.76160w w

f 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

3

22

150101120.720.76160w w

f 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

333

0.70.76290 1.2216010147.6w f w f t N h l

f kN β-==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑

二．

角钢背部侧面角焊缝长度

对2N 边取力矩，由

2

0M

=∑,得

1301()

286.22

b N b N N b y N kN +=-⇒=

则3

11286.2102130.720.76160

w w

f 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 =--=66.2Kn 则3

22

66.210500.720.76160

w w

f 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。

3.11 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

3

110.78200 1.2216010218.6w

f w f t N h l f kN β-==⨯⨯⨯⨯⨯=

侧面角焊缝能传之力

3

220.78(2008)16010

190w

f 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 ⨯⨯=

3

222

100010208.3/205/4810

N N mm f N mm A ⨯∴==≈=⨯，基本能满足。

3.12 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

3

2

33810164/20.720.78(20016)

x f f w N N mm h l σ⨯===⨯⨯⨯⨯-

3

21951094.6/20.720.78(20016)

x f f w N N mm h l τ⨯===⨯⨯⨯⨯-

代入焊缝的强度条件

222

222164()()94.6164.4/160/1.22

f w f f f N mm f N mm στβ+=+=≈=，

差不多满足

3.13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。