钢结构的连接习题答案

钢结构的连接习题答案
【篇一：钢结构习题答案】
解：（1）三面围焊 ffw?160n/mm2?1?确定焊脚尺寸：
21
2 33
hf,max?1.2tmin?1.2?10?12mm，
hf,min5.2mm， hf?8mm
内力分配：
n3??f??0.7hf?b?ffw?1.22?2?0.7?8?125?160?273280n?273.28k n
n31273.28
1000196.69kn 232n2273.28
n1??1n?3??1000??530.03kn
232n2??2n?
焊缝长度计算：
lw1?
n1530.03
296mm， w
0.7hf?ff2?0.7?8?160
12968304mm60hf608480mm，取310mm。

则实际焊缝长度为 lwlw2?
n2196.69??110mm， w
0.7hf?ff2?0.7?8?160
21108118mm60hf608480mm，取120mm。

则实际焊缝长度为 lw
（2）两面侧焊
确定焊脚尺寸：同上，取hf1?8mm，hf2?6mm 内力分配：
n2??2n?焊缝长度计算：
12
1000333kn， n1??1n??1000?667kn 33
lw1?
n1667??372mm， w
0.7h?f2?0.7?8?160ff
则实际焊缝长度为:
137282388mm60hf608480mm，取390mm。

lwlw2?
n2333
248mm， w
0.7hf?ff2?0.7?6?160
则实际焊缝长度为:
124862260mm60hf608480mm，取260mm。

lw
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hf?8mm，e1?30cm。

焊脚尺寸：hf?8mm
205
2焊缝截面的形心：x0??45.6mm
511.2?5.6?2?205?5.6
5.6
45.6162.2mm 则e2?205?2
205?5.6?
（1）内力分析：v=f， t?f?(e1?e2)?f?(300?162.2)?462.2f （2）焊缝截面参数计算：
ix?
1
5.6511.2322055.6(2502.8)22.09108mm4 12
2052
iy?5.6?511.2?45.62?2?205?5.6?(162.2?)?1.41?107mm4
2
ip?ix?iy?2.231?108mm4
hl
ew
511.25.622055.65158.72mm2
（3）应力计算 t引起的应力：?tx?
t?ryip
462.2f?255.6?4
5.29510f 8
2.231?10
ty
v引起的应力：?vy?
t?rx462.2f?166.2
3.360?10?4f 8ip2.231?10
vf??1.938?10?4f
helw5158.72
（4
160
10?4f?160
6.85104f160
f233577n233.58kn
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。

98?0.12?11.k7n6? m（1）内力分析：v=f=98kn， m?f?e?
（2）焊缝截面参数计算：取hf?10mm 焊缝截面的形心：
193
150?7?3.5?2?69?7?(7?12?3.5)?2?193?7?(?7?12?7)
y1??75.5mm
150?7?2?69?7?2?193?7
y2?7?12?7?193?75.5?143.5mm
2
1193223
ix?150?7?(75.5?3.5)?2?69?7?(75.5?7?12?3.5)7?193?193?7 143.5?
122
2.25107mm4
（3）应力计算 m引起的应力：?f,max
m?y211.76?106?143.52
74.96n/mm7
ix2.25?10
v98?103
v引起的应力：?f36.27n/mm2
helw2?7?193
（4
71.35n/mm2ffw160n/mm2 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。

0.12?0.1f2k(n /m（1）内力分析：v=f， m?f?e?f?
（2）焊缝截面参数计算：
y1?
150?12?6?200?12?112
66.6mm
150?12?200?12
y2?212?66.6?145.4mm
ix?
1
12200315012(66.66)220012(145.4100)21.956107 mm4 12
（3）应力计算 m引起的应力：?max
m?y20.12f?106?145.420.892f(n/mm) 7
ix1.956?10
vf?103
v引起的应力：0.417f(n/mm2)
a?200?12
（4
）?eq1??
1.1ft
w
1.148f?1.1ftw?1.1?185?203.5(n/mm2) ?f?177.3kn
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m?1122kn.m，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，m?1122kn.m （2）焊缝截面参数计算： ix?
1
81000322801450722.68109mm4 12
sw?280?14?507?500?8?250?2987440mm4
sw1?280?14?507?1987440mm4
（3）应力计算
max
vsw374?103?29874402w2
52.1n/mm?f?125n/mmv9
ixtw2.68?10?8
腹板和翼缘交接处：
m?y11122?106?500?1209.3n/mm2 9
ix2.68?10vsw1374?103?19874402
134.7n/mm9
ixtw2.68?10?8
折算应力：
217.8n/mm2?1.1ftw?1.1?185?204n/mm2
【篇二：第三章钢结构连接习题及答案】
>习题参考答案
1．已知a3f钢板截面500mm?20mm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：
ft
w
185nmmnbtwft
w
2
3
则钢板的最大承载力为：
50020185101850kn
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
m?1122kn?mm
，剪力v?374kn，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：
ft
w
185nmm
2
，
fv?125nmm
w2。

截面的几何特性计算如下：
惯性矩：
ix?
112
81000
3
1324
2280142801450726820610mm
4
4
翼缘面积矩：
sx1?280?14?507?1987440mm 则翼缘顶最大正应力为：
mix
h2
1122?10?1028268206?10?2
43
0.215nmm
2
ft
w
185nmm
2
满足要求。

腹板高度中部最大剪应力：
vs
x
ixtw
500??3
374?10??1987440?500?8??
2??
268206?10?8
4
52.07nmm
2
fv125nmm
w2
满足要求。

上翼缘和腹板交接处的正应力：上 1
vs
x1
1
500507
0.215
500507
0.208nmm
2
：
翼
缘
3
和
4
腹板交接
2
处的剪应力
374?10?1987440268206?10?8
ixtw
34.64nmm
2
2
w
2
折算应力：
131
2
2
0.208
2
334.6460.00nmm
1.1ft
203.5nmm
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n?500kn(静力荷载)。

①采
用侧焊缝；②采用三面围焊。

解：查附表1.2得：
ff?160nmm
w
2
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： n1?0.7n?0.7?500?350kn
n2?0.3n?0.?500?150kn
肢背焊缝厚度取
lw1?
n1
2?0.7hf1f
hf1?8mm
，需要：
350?10
3
2
wf
2?0.7?0.8?160?10
19.53cm
考虑焊口影响采用肢尖焊缝厚度取
lw2?
n2
2?0.7hf2f
wf
lw1?21cm
；
hf2?6mm
，需要：
150?10
3
2
2?0.7?0.6?160?10
11.16cm
考虑焊口影响采用
lw2?13cm。

②采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取
hf?6mm
，
n3?2?1.22?0.7hflw3ff?2?1.22?0.7?6?90?160?148kn
n32
1482
n32
w
1482
76kn
n1?0.7n?
350276kn
，
n2?0.3n?
50
每面肢背焊缝长度：
lw1?
n1
2?0.7hff
wf
276?10
3
2
2?0.7?0.6?160?10
20.54cm
，取25cm
每面肢尖焊缝长度
lw2?
n2
2?0.7hff
wf
76?10
3
2
2?0.7?0.6?160?10
5.65cm
，取10cm
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n?1000kn。

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：
ff?160nmm
w
2
3
正面焊缝承受的力：
n1?2helw1?fff?2?0.7?8?200?1.22?160?10
w
437kn
则侧面焊缝承受的力为：n2?n?n1?1000?437?563kn
f
n4helw2
563?10
3
则
4?0.7?8?220
114.25nmm
2
ff160nmm
w2
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
n?390kn(设计值)，与焊缝之间的夹角??60?，钢材为a3，手工焊、焊条e43型。

解：查附表1.2得：
nx?nsin?
ff?160nmm
w2
，
n
y
ncos
3
f
nxawnyaw
nsin?2?0.7?hflw
ncos?2?0.7?hflw
390?10?sin60?2?0.7?8?200390?10?cos60?2?0.7?8?200
3
150.78nmm
2
87.05nmm
2
f
ff
2?
f
2
150.78287.05151.17nmm1.22
2
2
ff160nmm
w2
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：
v?98kn
ff?160nmm
w2
57.09kn
m?fe?98?120?11760kn?
h?
mh?11760206
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：
f
v2helw
98?10
3
hf3?8mm
2?0.7?8?200
43.75nmm
2
ff160nmm
w2
满足要求。

hf2?6mm
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：
f
hhelw2
57.09?10
3
2?0.7?6??150?2?12?
23.60nmm
2
ff160nmm
w2
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
hf?8mm
，e1?30cm。

ff?160nmm
w
2
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。

aw?2?0.7hf
lw20.70.850220.51100.8cm
20
100.810mm
22
围焊缝有效截面形心o距竖焊缝距离：
2244.44cm
0.7?0.8??2?20?50?50.4
ip?ix?iy
2?0.7?0.8?20?
x?
两个围焊缝截面对形心的极惯性矩
ix
：
4
2
0.70.8503200.70.8350220.70.820 39668cm
12122
iy
则
0.7?0.8?203?20?
2??0.7?0.8?20??4.44122?????2848cm4??2???3
500.7?0.80.7?0.8?50?4.442?12
ip?ix?iy?39668?2848?42516cm
4
围焊缝最大应力点a处各应力分量：
vy
faw
f100.8?10
2
0.000099f
【篇三：第3章钢结构的连接-课堂练习答案】
00mm，板厚为14mm，轴心拉力设计值为n=490kn，钢材为
q235 ，手工焊，焊条为e43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。

p38
（a）（b）
图1例题1 （a）正缝；（b）斜缝
解：焊缝计算长度 lw
焊缝正应力为
200214172mm
490?103
203.5n/mm2?ftw?185n/mm2
172?14
不满足要求，改为斜对接焊缝。

取焊缝斜度为 1.5：1，相应的倾角? lw?
560,焊缝长度
200
214213.2mm
sin560
此时焊缝正应力为
nsin?490?103?sin560
136.1n/mm2?ffw?185n/mm2
213.2?14lwt
剪应力为
ncos?490?103?cos560
91.80n/mm2?fvw?125n/mm2
213.2?14lwt
斜焊缝满足要求。

tg56
例2 图2 是用双拼接盖板的角焊缝连接，钢板宽度为240mm，厚
度为12mm，承受轴心力设计值n=600kn。

钢材为q235，采用e43
型焊条。

分别按（1）仅用侧面角焊缝；（2）采用三面围焊，确定
盖板尺寸并设计此连接。

p44
1.48，这也说明当tg??1.5时，焊缝强度能够保证，可不必计算。

图2附图
解: 根据拼接盖板和主板承载力相等的原则，确定盖板截面尺寸。

和主板相同，盖板采用q235钢，两块盖板截面面积之和应等于或大
于钢板截面面积。

因要在盖板两侧面施焊，取盖板宽度为190mm,则盖板厚度
t?240?12/(?219?0)7.，取6m8mm，则每块盖板的截面积为
190mm?8mm。

角焊缝的焊脚尺寸hf由盖板厚度确定。

焊缝在盖板边缘施焊，盖板
厚度8mm6mm,盖板厚度主板厚度，则
hfmax?8?(1~2)mm?
7~6mm
hfmin??5.2mm，取hf
由附表4查得直角角焊缝的强度设计值（1）仅用侧面角焊缝
连接一侧所需焊缝总计算长度为
=6mm，hfmin?hf?hfmax。

ffw?160n/mm2。

n600?103
lwhfw0.76160893mm
ef
因为有上、下两块拼接盖板，共有4条侧面角焊缝，每条焊缝的实际长度为
11
l?2h??893?2?6?235.25mm?60hf?60?6?360mm ?wf
44取l?240mm。

l?
两块被拼接钢板留出10mm间隙，所需拼接盖板长度
l?2l?10?2?240?10?490mm
检查盖板宽度是否符合构造要求
盖板厚度为8mm12mm，宽度b=190mm,且b?l（2）采用三面围焊
采用三面围焊可以减小两侧面角焊缝的长度，从而减小拼接盖板的尺寸。

已知正面角焊缝的长度
lw?190mm，两条正面角焊缝所能承受的内力为
240mm，满足要求。

n?0.7hf?lw?fffw?0.7?6?2?190?1.22?160?311.5kn
连接一侧所需焊缝总计算长度为
n?n(600?311.5)?103
lwhfw0.76160429mm
ef
连接一侧共有4条侧面角焊缝，每条焊缝的实际长度为
l?
11
l?h??wf4?429?6?113.3mm，采用120mm。

4
所需拼接盖板的长度为
l?2l?10?2?120?10?250mm
例3 设计图3 所示的角钢拼接节点，采用c级普通螺栓连接。

角钢为l100x8，材料为q235钢，承受轴心拉力设计值n=250kn。

采用
同型号角钢做拼接角钢，螺栓直径d=22mm，孔径d0?23.5mm。

p56
（螺栓间距应为35+61+61+35）
图3 例3 附图
解：由附表5查得
fvb?140n/mm2，fcb?305n/mm2。

（1）螺栓计算
一个螺栓的抗剪承载力设计值为
n?nv
bv
d2
4
f?1?
bv
222
4
14053.22kn
一个螺栓的承压承载力设计值为
bnc?d?tfcb?22?8?305?53.68kn bnmin?53.22kn
构件一侧所需的螺栓数
n?
n250
4.70个，取n=5 b
53.22nmin
每侧用5个螺栓，在角钢两肢上交错排列。

（2）构件净截面强度计算
将角钢沿中线展开（图3 b），角钢的毛截面面积为15.6cm。

直线截面i-i的净面积为
2
an1?a?n1d0t?15.6?1?2.35?0.8?13.72cm2
折线截面ii-ii的净面积为
an2?t[2e4?(n2?n2d0]
2
0.8[23.5(21)22.35]12.11cm
n250?103206.4n/mm2?f?215n/mm2 2
amin12.11?10
净截面强度满足要求。

（此题附图间距有误，应为
35+61+61+35=192=2x100-8）
例4 图4 所示为双拼接板拼接的轴心受力构件，截面为
20mm?280mm，承受轴心拉力设计值n=850kn，钢材为q235钢，采用8.8级的m22高强度螺栓，连接处构件接触面经喷砂处理，试采用高强度螺栓摩擦型设计此连接。

解：（1）采用高强度螺栓摩擦型连接
一个螺栓抗剪承载力设计值
bnv?0.9nf?p?0.9?2?0.45?150?121.5kn
连接一侧所需螺栓数为
n?
n850
7个 nvb121.5
用9个，螺栓排列如图4所示。

构件净截面强度验算，钢板在边列螺栓处的截面最危险。

取螺栓孔径比螺栓杆径大2.0mm。

n?n(1?0.5
n13
)?850?(1?0.5?)?708.3kn n9
an?t(b?n1d0)?2?(28?3?2.4)?41.6cm2
n708.3?10322
170.3n/mm?f?205n/mm2
an41.6?10
（a）
（b）图4 例4附图
n850?103
151.8n/mm2?f 构件毛截面验算：??
a280?20
注：计算时若题目给出布置尺寸，应按所给尺寸进行验算，若不满足要求再调整。

本章重要公式小结表：。