戴国欣第四版钢结构连接课后作业参考答案

（对比三面围焊：肢背 l1 310mm 肢尖l2 120mm）
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。
w 解： 查表得 ft 185MPa
解：①牛腿柱与角钢的连接受剪力与扭矩共同作用： V=F=370kN,T=F*e=370×0.145=53.65kNm; 查表： P 190 kN μ 0.45
b Nv 0.9 n fμ P 0.9 2 0.45190 153.9 kN
现拟采用5个高强度螺栓，其布置如图所示；校核其强度：
②、当d1=150mm、d2=190mm时，角钢与连接板的连接无变化，与①相同，而 连接板与柱翼缘的连接则是承受拉、弯、剪共同作用。e=0.02m
Nv' Nt' N sin 45 350 0.707 247.45 kN
M Nt' e 247.45 0.02 4.949 kN m
(1)
采用三面围焊时，
N 3 2helw3 f f fw 2 0.7 8 125 1.22 160 273.3kN
533.35103 60 h f 480 mm (满 足) lw1 298m m8 h 64 mm 且 40 mm (满 足) f 2 0.7 8 160
b Nc d t fcb 22 14 470 144.76 kN
π d2 b 3.14 222 N nv fv 2 250 189.97 kN（Ae 151.5） 4 4
b v
n
N 350 2.417 b N min 144.76
，取n=3,其布置见下图：
(3)腹板和翼缘交界处
V S' 374 103 280 14 507 34.6MPa 4 I t 268193.110 8
'
而 max 209.2MPa
所以 max 2 3 '2 209.22 3 34.62 217.6 MPa 1.1 ft w 1.1185MPa
fvw 125MPa
注意：此题中仅仅在腹板上对接
0.8 1003 I 2 28 1.4 50.7 268193.1 cm4 12
2
(1)焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处

max
M h 1122 106 1000 w 209.2 M Pa f 185MPa t 4 I 2 268193.110 2
N3 273.3 N1 1 N 0.67 1000 533.35kN 2 2
N3 273.3 N 2 2N 0.33 1000 193.35kN 2 2
lw 2
193.3510 ＝ 108m m 2 0.7 8 160
3
60 h f 480 mm (满 足) 8 h f 64 mm 且 40 mm (满 足)
腹板和翼缘处的折算应 力不满足要求
3.7 试设计如图3.81所示： ① 角钢与连接板的螺栓连接； ② 竖向连接板与柱的翼缘连接； 构件钢材为Q235B，螺栓为粗制螺栓，d1=d2=170mm。 解：①、角钢与连接板的连接，可按照轴心受剪进行计 算，选用M22号螺栓。 f cb 305N / mm2 f vb 140N / mm2 t 14mm nv 2
Nt
M y1 74 0.2 66.07 kN 2 4 yi 2240 10
V 370 Nv 30.83 kN n 12
Nt 30.83 66.07 则： Nv 0.835 1 b b Nv Nt 76.95 152
故此连接满足要求 考虑到工作方便，牛腿与角钢的连接也可以增加一个 螺栓，和角钢与柱的连接相同。
l1 298 8 308mm；l2 108 8 116mm
取肢背l1 310mm
肢尖l2 120mm
(2)
当采用两面侧焊时
N1 1 N 0.67 1000 670kN N2 2 N 0.33 1000 330kN
60 h f 480 mm (满 足) N1 670 103 lw1 374mm w 8 h f 64 mm 且 40 mm (满 足) 2hef f 2 0.7 8 160
《钢结构》(第四版)戴国欣 主编
钢结构 第3章作业参考答案
湖南科技大学 陈炳初
3.1 试设计双角钢与节点板的角焊接连接（图3.77）。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：
hf max 1.2 10 12mm hf min 1.5 12 5.2mm 假定hf 8mm
焊缝正应力不满足要求
(2)最大剪应力

mห้องสมุดไป่ตู้x
374 10 500 V Sx w 48.3 M Pa f ＝ 125MPa 280 14 507 8 500 v 4 I t 268193.110 8 2
3
焊缝最大剪应力满足要 求
lw 2
60 h f 480 mm (满 足) N2 330103 184mm 8 h 64 mm 且 40 mm (满 足) w f 2hef f 2 0.7 8 160
l1 374 2 8 390mm；l2 184 2 8 200mm 取肢背l1 390mm， 肢尖l2 200mm
级M20螺栓。
查表 : ft b 170N / mm2
Ae 2.45cm2
Ntb Ae ft b 245 170 41.7kN
N x 350 sin 45 n b 5.9 Nt 41.7
取n=6,其布置如图所示
3.8按摩擦型高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承 托板），并分别考虑：①d1=d2=170mm;②d1=150mm,d2=190mm, 螺栓强度级别及接触面用处理方式自选。 解：①、选用10.9级M22号摩擦型高强度螺栓，构件选用表面喷 P 190kN 砂处理方法，查表得：μ 0.45 a、角钢与连接板的连接按轴心受剪计算；
N 350*103 ＝ An ,1 2(1390 8* 24) 146.1MPa f 215MPa （满足）
3.10、图3.10的牛腿用2Ｌ100×80×20（由大角钢截得）及M22 摩擦型连接高强度螺栓（10.9级）和柱相连，构件钢材 Q235B，接触面用喷砂处理，要求确定连接角钢两个肢上 的螺栓数。
L1＝210≤15d0＝15*24＝360(满足)
N 350*103 ＝ 146.1MPa f 215MPa An ,1 2(1390 8* 24) （满足）
②、连接板与柱翼缘板的连接
由于剪力由承托板承担，而力的作用线通过连接板形心，
所以连接板和柱翼缘的连接应视为轴心受拉连接，拟采用C
Nv Nt 41.24 53.61 b 0.969 （满足） 1 b N v Nt 152 76.95
3.9 按承压型连接高强度螺栓设计习题3.7中角钢与连接板的 连接，接触面处理方式及螺栓强度级别自选。 解：选用8.8级M22号高强度螺栓，查表： Ae 3.03cm2 fvb 250 MPa fcb 470 MPa
247.45 61.86 kN 4
故不满足承载力要求 考虑增加螺栓数为n=6,校核其连接强度：
Nt Nv 247 .45 41.24 KN 6
N 41.24 41.24 t 则： Nb v 0.807 1 b Nt Nv 76.95 152
满足要求 ，其布置如图所示
因为弯矩较小，仍采用6个螺栓对称布置， 如右图所示，则
N t' M y1 247.45 4.949 0.1 N t1 2 n yi 6 4 0.12 53.61 kN 0.8 P 152 kN（满足） 247.45 b b N 41.24 kN Nt 76.95 kN Nv 152 kN v 6
b Nv 0.9 n fμ P 0.9 1 0.45190 76.95KN
n
N 350 4.5 b N v 76.95
取:n=6，其布置如图所示
0.5n1 N 1 n ＝ An 0.5 1 ) 6 2 （ 1390 － 24 8 ） 133.90 f ＝ 215MPa（满足） 350 103 (1
所以此部分连接满足承载力要求。
②、角钢与柱翼缘板的连接承受弯矩、剪力共同作用；
V F 370 kN
M 0.2 F 0.2 370 74 kN m
μ 0.45 P 190kN
现拟采用12个螺栓，对称布置， 其布置见图，校核其强度：
2 2 2 2 2 y 4 (4 12 20 ) 2240 cm i
2 2 2 2 y 2 ( 8 16 ) 640 cm
N1T
T y1 53.65 0.16 134.13 kN 2 4 yi 640 10
F 370 2 Nv1 N12T ( )2 134.132 ( ) n 5 153.19 kN Nvb 153.9 kN
b、连接板与柱翼缘板的连接，拟采用10.9级M22号螺栓4个 Nt' Nv' N sin 45 350 0.707 247.45 kN Ntb 0.8 P 0.8 190 152 kN Nvb 76.95 kN
Nt N v
校核此
N v Nt 61.86 61.86 b 1.21 1 b N v Nt 76.95 152
2 2 π d 3.14 22 N vb nv f vb 2 140 106.4 kN 4 4
Ncb d t fcb 22 14 305 93.9 kN
计算所需螺栓数 n N 350 3.7 b
N min 93.9
取n=4，其布置如下图所示