钢结构习题_第3~6章
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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。
①角钢与连接板的螺栓连接；
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。，。
①角钢与连接板的螺栓连接；
单个螺栓抗剪承载力（M20）
螺栓个数个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。。
内力分析
，由支托承担。
单个螺栓抗拉承载力（M20，）
螺栓个数个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。，
。
，
，由支托承担。
3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板），且分别考虑：①；②，。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。
Q235钢，喷砂处理，M20，8.8级，P=125KN，µ=0.45，
①
，
一个螺栓承担的拉力
②，
，，
一个螺栓的最大拉力
第四章轴心受力构件
4.1 验算由2∟组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？
注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：（1）强度查表得∟的面积A=6.14cm2，，
，N=270KN
，强度不满足，
所需净截面面积为，
所需截面积为，
选，面积A=7.29cm2
（2）长细比
4.2 一块-的钢板用两块拼接板-进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题;
（1）钢板1-1截面的强度够否？
（2）是否需要验算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）拼接板的强度够否？
解：（1）钢板1-1截面强度验算：
，N=1350KN
，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：
（a），种情况，（a）是最危险的。
，N=1350KN
，但不超过5%，强度满足。
对应图（d）的验算：
，
，强度满足。
（3）拼接板的强度够否？
因为拼接板厚度，所以不必验算拼接板。
4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）。
解：（1）净截面验算：
，
，强度满足。
（2）全截面验算
，强度满足。
4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m，截面由2∟
组成的肢尖向下的T形截面，问是否能承受设计值为870KN的轴心力？
解：（1）强度验算
查表得∟的面积A=13.94cm2，，
，但不超过5%，强度满足。
（2）刚度验算
4.5 某车间工作平台柱高2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经过计算解答：
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
（3）如果轴心压力为330KN（设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
解：（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？