钢结构的连接 习题参考答案

钢结构的连接 习题参考答案1． 已知A3F 钢板截面用对接直焊缝拼接，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：查附表1.2得：则钢板的最大承载力为：2．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，剪力，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。

解：查附表1.2得：，。

截面的几何特性计算如下： 惯性矩：翼缘面积矩：则翼缘顶最大正应力为：满足要求。

腹板高度中部最大剪应力：满足要求。

mm mm 20500⨯2518mm N f wt=KNf bt N wtw 185010185205003=⨯⨯⨯==-mm KN M ⋅=1122KN V 374=2518mmN f wt=2512mmN f w v=44233102682065071428014280121210008121mmI x ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=41198744050714280mmS x =⨯⨯=2243185215021026820610281011222mmN f mmN .h I M wtx=<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ2243125075281026820625008500198744010374mmN f mmN .t I VSw v wx x=<=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯==τ上翼缘和腹板交接处的正应力：上翼缘和腹板交接处的剪应力：折算应力：满足要求。

3． 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(静力荷载)。

①采用侧焊缝；②采用三面围焊。

解：查附表1.2得：① 采用两边侧焊缝因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为：肢背焊缝厚度取，需要： 考虑焊口影响采用；肢尖焊缝厚度取，需要：考虑焊口影响采用。

② 采用三面围焊缝 假设焊缝厚度一律取，，每面肢背焊缝长度：2120805075002150507500mmN ..=⨯=⨯σ=σ243116434810268206198744010374mmN .t I VSwx x =⨯⨯⨯⨯==τ2222212152031100606434320803mmN .f .mmN ...wt=<=⨯+=τ+σKN N 500=2160mmN f wf =KN .N .N 35050070701=⨯==KN .N .N 1505000302=⨯==mmh f 81=cm...fh .N l w ff w 531910160807021035070223111=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=cml w 211=mmh f 62=cm...f h .N l wff w 161110160607021015070223222=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=cml w 132=mmh f 6=KN ..f l h ..N wf w f 14816090670221270221233=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=KNN N .N 276214835027031=-=-=KNN N .N 7621485023032=-=-=，取每面肢尖焊缝长度，取4． 如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。

解：查附表1.2得：正面焊缝承受的力 ：则侧面焊缝承受的力为：则满足要求。

5． 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。

已知(设计值)，与焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。

cm...f h .N l wff w 54201016060702102767022311=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=cm 25cm...fh .N l w ff w 655101606070210767022322=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=cm 10KN N 1000=2160mmN f wf =KN..f l h N wf f w e 4371016022120087022311=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=β=-KN N N N 563437100012=-=-=2232160251142208704105634mmN f mmN ..l h N w f w e f=<=⨯⨯⨯⨯==τKN N 390=︒=θ60解：查附表1.2得：，满足要求。

6． 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。

解：查附表1.2得：2160mmN f w f =θ=sin N N x θ=cos N Ny237815020087026010390702mmN ..sin l h .sin N A N wf w x f=⨯⨯⨯︒⨯⨯=⨯⨯θ==σ23058720087026010390702mmN ..cos l h .cos N A N wf wy f =⨯⨯⨯︒⨯⨯=⨯⨯θ==τ22222216017151058722178150mmN f mm N ....w f fff =<=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=τ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛βσ2160mmN f w f =KN V 98=mm KN Fe M ⋅=⨯==1176012098故翼缘焊缝多承受的水平力为设③号焊缝只承受剪力V ，取故③号焊缝的强度为：满足要求。

设水平力H 由①号焊缝和②号焊缝共同承担， 设②号焊缝长度为150mm, 取故②号焊缝的强度为：满足要求。

7． 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，。

解：查附表1.2得：在偏心力F 作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F 和扭矩T=Fe 的共同作用。

围焊缝有效截面形心O 距竖焊缝距离：两个围焊缝截面对形心的极惯性矩：则KN.hM H 095720611760===mmh f 83=2231607543200870210982mmN f mmN ..l h V w f we f =<=⨯⨯⨯⨯==τmmh f 62=()223216060231221506702100957mmN f mmN ...l h H w f w e f=<=-⨯⨯⨯⨯⨯==σmmh f 8=cm e 301=2160mmN f wf =()2221081008100152025080702702mm.cm....lh .A wfw ⨯==-⨯+⨯⨯⨯=⨯=∑()cm......x 4444502245020280702202080702==+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=yx p I I I +=()423339668250208070128070202125080702cm......I x=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=()42332848444508070128070504442202080701220807022cm ..........I y=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⨯⨯⨯+⨯⨯+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=442516284839668cmI I I y x p =+=+=围焊缝最大应力点A 处各应力分量：则得8． 如图所示两块钢板截面为，钢材A3F ，承受轴心力设计值，采用M22普通螺栓拼接,I 类螺孔，试设计此连接。

解：查附表1.3得：螺栓，。

查附表1.1得：。

每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为：取故取10个拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。

F..F A F wvy 00009901081002=⨯==τ()F...F I FeypmaxTx 0002701042516102504443052042=⨯⨯⨯-+==τ()()F....F I FexpmaxTy 000170104251610444204443052042=⨯⨯-⨯-+==τw f Tx Ty vy f .=τ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛τ+τ22221()2221600002702210001700000990mmN F ..F .F .=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+2160000350mmN F .=KN .N F 989458458989==40018⨯KN N 1180=2170mmN f bv =2400mmN f b c =2205mmN f =[]KN..fdnN b vvbv 31291011704222422=⨯⨯⨯π⨯=π=[]KN...ft d N b cb c41581014008122=⨯⨯⨯==∑[]KN .N b min3129=[]1931291180..N Nn minb===验算钢板净截面强度：但应力在5%范围内，认为满足要求。

9． 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。

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。

解：查附表1.3得：螺栓，，。

1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。

设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。

查表得M20螺栓。

每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：2232052101822418400101180mmN f mm N A Nn=〉=⨯⨯-⨯⨯=KN V 240=2140mmN f bv =2170mmN f b t =2305mmN f b c =24482cm.A e =[]KN..fdnN b vvb v9843101140421422=⨯⨯⨯π⨯=π=[]KN...f t d N b cbc81091013058102=⨯⨯⨯==∑[]KN..f A N bt e b t62411011704482=⨯⨯==弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力：剪力和拉力共同作用下：可靠2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。

支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），满足要求。

10． 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。

构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。

试确定此连接所能承受的最大拉力N 。

()[]KN.N KN ..y My N btit 62412928302010230101102402222221=<=++⨯⨯⨯⨯==∑[]KN.N KN n V N bc v 8109308240=<===[][]19630624129289843302222<=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛....N N N N b ttbv v ()[]KN.N KN ..yMy N btit 62412928302010230101102402222221=<=++⨯⨯⨯⨯==∑mmh f 10=()[]2231602413225180107010240351351mmN mmN ...l h V .we <=⨯-⨯⨯⨯⨯=∑解：查附表1.1得：查表3-9和3-10得：，， 一个螺栓的抗剪承载力：故净截面验算：不满足要求。