钢结构经典练习题 第三章

第三章

1. 图示为双面角焊缝连接，作用在竖直钢板的斜向拉力设计值200N KN =（静载），焊脚尺寸6f h mm =，材料为

Q235-BF 和E43型焊条，手工焊接，试验算该

焊缝。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得 2160/w f f N mm =

（2）焊缝尺寸的构造要求 焊脚尺寸：6 1.512 5.21.289.6f

h mm mm mm

=>=<⨯=

焊缝计算长度：()65170262188648606360w l mm mm mm

=+-⨯=>⨯=<⨯=

（3）焊缝应力：

43

200160,20012055

x y N KN N KN =⨯

==⨯= 665165120656102y M N e N m +⎛⎫

==⨯-=⨯ ⎪⎝⎭

3

21201065.53/20.720.76218

y

N y

f

f w N N mm h l σ

⨯===⨯⨯⨯⨯⨯ 6

22261090.18/1120.720.7621866M f

f w M N mm h l σ

⨯=

=

=⎛⎫⎛⎫

⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭

2

65.5390.18155.7/y

N M f f f N mm σσσ=+=+=

321601087.37/20.720.76218

x f f w N N mm h l τ⨯===⨯⨯⨯⨯

2

2

2222

155.7187.37154.67/160/1.22f f f N mm N mm στβ⎛⎫⎛⎫+=+=< ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

满足要求

2. 图所示角钢与柱用角焊缝连接，焊脚尺寸10f

h mm =，钢材为

Q345，焊条E50

手工焊。试计算焊缝所能承受的最大静载设计值F 。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得2200/w f f N mm = （2）计算焊缝截面的几何特性

200w l =（因考虑焊角处有绕角焊，故计算长度不考虑起落弧的影响） 220.7102002800w A mm =⨯⨯⨯=

2

231120.720.7102009333366

w f w W h l mm =⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=

（3）求焊缝应力

3

230100.32/93333f w M F FN mm W σ⨯===

3

2100.36/2800

f w V F FN mm A τ⨯===

（4）求F

()2

2

2220.320.36200/1.22f w f f f

F F f N mm στβ⎛⎫⎛⎫+=+≤= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 449F KN ≤

该焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为449KN 。

3． 图为三块钢板焊接的工字型截面的对接焊缝。已知：翼缘板为-12⨯100，腹板为：-10⨯200板，钢材为Q345，手工焊接，焊条为E50型。加引弧板，

焊缝质量等级二级，作用在焊缝上的弯矩75M KN m =，剪力220V KN =，轴力

210N KN =，试验算该焊缝。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得2310/w t f N mm =，2180/w v f N mm = （2）计算焊缝截面的几何特性

2100122200104400w A mm =⨯⨯+⨯=

()()324410200210012100633631012

w I mm ⨯=+⨯⨯⨯+=⨯

4

33336310300102112

w w I W mm h ⨯===⨯

33100121061001050177.210C S mm =⨯⨯+⨯⨯=⨯ 3310012106127.210B S mm =⨯⨯=⨯

（3）验算A 点的应力

32

3

7510250/30010

M A

w M N mm W σ

⨯===⨯ 3

22101047.73/4400

N w N N mm A σ⨯===

2225047.73297.73/310/M

w A A N t N mm f N mm σσσ=+=+=<=

（4）验算B 点的应力

20250200

223.21/224

M M B A h N mm h σσ⨯=⨯

== 332

4

22010127.21083.21/33631010

B B w w VS N mm I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ ()()

2

2

2

2223223.2147.73383.21306.89/ 1.1341/M

w B B

N B t N mm f N mm σσ

στ++=

++⨯=<=

（5）验算C 点的应力

33

24

22010177.210115.92/33631010

C C w w VS N mm I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 22

2222347.733115.92206.37/ 1.1341/w C C C t N mm f N mm σστ=+=+⨯=<=

因此，该连接满足传力要求。

4． 如图所示，为牛腿与柱连接，高强度螺栓为10.9级，螺栓为M22，构件接触面用喷砂处理，结构材料为Q345钢，外力设计值为300F KN =，支托起安装作用。试验算此连接。

解：牛腿与柱连接的螺栓为拉剪螺栓，将力向螺栓的形心简化后，可与V F =和

M Ne =共同作用等效。竖向剪力

V 由该肢上螺栓平均承担。弯矩则产生水平拉

力，最上面一排螺栓最大。因此，须按最上一排螺栓承受的拉力和剪力验算其是否满足强度条件。

即当采用高强度螺栓摩擦型连接时，应使螺栓承受的竖向剪力小于或等于单个螺栓在剪力和拉力共同作用下的抗剪承载力设计值。

当采用高强度螺栓承压型连接时，则应进行两方面的验算：①满足拉剪螺栓强度条件的相关公式；②单个高强度螺栓所承受的剪力应小于或等于除以1.2的