钢结构 习题及参考答案
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钢结构的连接 习题参考答案
1． 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：查附表1.2得：2
518mm N f w t =
则钢板的最大承载力为：KN f bt N w t w 185010185205003
=⨯⨯⨯==-
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mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，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：2518mm N f w t =，2
512mm N f w v =。
截面的几何特性计算如下： 惯性矩：
44233102682065071428014280121210008121mm I x ⨯=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=
翼缘面积矩：4
1198744050714280mm S x =⨯⨯=
则翼缘顶最大正应力为：
2
24
318521502
1026820610281011222mm N f mm N .h I M w t x =<=⨯⨯⨯⨯=⋅=σ满足要求。 腹板高度中部最大剪应力：
2
24
312507528
1026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w v w x x =<=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛
⨯⨯+⨯⨯==τ满足要求。
上翼缘和腹板交接处的正应力：212080507
500
2150507500mm N ..=⨯=⨯
σ=σ
上翼缘和腹板交接处的剪应力：2
4
31164348
10268206198744010374mm N .t I VS w x x =⨯⨯⨯⨯==τ 折算应力：
22222
12152031100606434320803mm N .f .mm N ...w t =<=⨯+=τ+σ
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KN N 500=(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：查附表1.2得：2160mm N f w f =
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：
KN .N .N 35050070701=⨯==
KN .N .N 1505000302=⨯==
肢背焊缝厚度取mm h f 81=，需要：
cm ...f h .N l w f f w 531910
16080702103507022
3
111
=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=考虑焊口影响采用cm l w 211= ； 肢尖焊缝厚度取mm h f 62=，需要：
cm ...f h .N l w f f w 161110
16060702101507022
3222
=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯= 考虑焊口影响采用cm l w 132=。 ② 采用三面围焊缝
假设焊缝厚度一律取mm h f 6=，
KN ..f l h ..N w f w f 14816090670221270221233=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=
KN N N .N 276214835027031=-=-
=，KN N N .N 762
148
5023032=-=-= 每面肢背焊缝长度：
cm ...f h .N l w f f w 54201016060702102767022
311
=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=，取cm 25
每面肢尖焊缝长度
cm ...f h .N l w f f w 65510
1606070210767022
3
22
=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=，取cm 10 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KN N 1000=。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：2160mm N f w f = 正面焊缝承受的力 ：
KN ..f l h N w f f w e 4371016022120087022311=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=β=-
则侧面焊缝承受的力为：KN N N N 563437100012=-=-=
则223
216025114220
8704105634mm N f mm N ..l h N w f w e f =<=⨯⨯⨯⨯==τ
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KN N 390=(设计值)，与焊缝之间的夹角︒=θ60，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。
解：查附表1.2得：2
160mm N f w
f =
θ
=sin
N
N
x ，θ
=cos
N
N
y
2
3
78
150
200
8
7
2
60
10
390
7
2
mm
N
.
.
sin
l
h
.
sin
N
A
N
w
f
w
x
f
=
⨯
⨯
⨯
︒
⨯
⨯
=
⨯
⨯
θ
=
=
σ
2
3
05
87
200
8
7
2
60
10
390
7
2
mm
N
.
.
cos
l
h
.
cos
N
A
N
w
f
w
y
f
=
⨯
⨯
⨯
︒
⨯
⨯
=
⨯
⨯
θ
=
=
τ
2
2
2
2
2
2
160
17
151
05
87
22
1
78
150
mm
N
f
mm
N
.
.
.
.
w
f
f
f
f=
<
=
+
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
τ
+
⎪
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
β
σ
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：2
160mm
N
f w
f
=
KN
V98
=mm
KN
Fe
M⋅
=
⨯
=
=11760
120
98
故翼缘焊缝多承受的水平力为KN
.
h
M
H09
57
206
11760
=
=
=
设③号焊缝只承受剪力V，取mm
h
f
8
3
=
故③号焊缝的强度为：
2
2
3
160
75
43
200
8
7
2
10
98
2
mm
N
f
mm
N
.
.
l
h
V
w
f
w
e
f
=
<
=
⨯
⨯
⨯
⨯
=
=
τ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mm
h
f
6
2
=
故②号焊缝的强度为：
()2
2
3
2
160
60
23
12
2
150
6
7
2
10
09
57
mm
N
f
mm
N
.
.
.
l
h
H
w
f
w
e
f
=
<
=
-
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
=
=
σ
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