钢结构的连接习题及答案
【篇一：钢结构连接计算课后习题答案[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。
w2f?185nmmt解：查附表1.2得：
w?3
n?btf?500?20?185?10?1850kn wt则钢板的最大承载力为：
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。
w2w2
f?185nmmf?125nmm解：查附表1.2得：t，v。
截面的几何特性计算如下：
惯性矩：
ix?
1?1?
?8?10003?2???280?143?280?14?5072??268206?104mm412?1 2?
4
s?280?14?507?1987440mmx1翼缘面积矩：
则翼缘顶最大正应力为：
mh1122?103?10282w2
?????0.215nmm?f?185nmmt
ix2268206?104?2满足要求。
腹板高度中部最大剪应力：
500??
374?103??1987440?500?8??vsx2???52.07nmm2?fw?125nmm 2???v4
ixtw268206?10?8
满足要求。
上翼缘和腹板交接处的正应力：
?1???
500500
?0.215??0.208nmm2
507507
- 1 -
vsx1374?103?19874402
?1???34.64nmm4
it268206?10?8xw上翼缘和腹板交接处的剪应力：
折算应力：
22
?1?3?1?0.2082?3?34.642?60.00nmm2?1.1ftw?203.5nmm2
满足要求。
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：
ffw?160nmm2
正面焊缝承受的力：
n1?2helw1?fffw?2?0.7?8?200?1.22?160?10?3?437kn
则侧面焊缝承受的力为：n2?n?n1?1000?437?563kn
n563?103
?f???114.25nmm2?ffw?160nmm2
4helw24?0.7?8?220则
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。
- 2 -
解：查附表1.2得：
ffw?160nmm2
nx?nsin?，ny?ncos?
nxnsin?390?103?sin60??f????150.78nmm2
aw2?0.7?hflw2?0.7?8?200ncos?390?103?cos60??f????87.05n mm2
aw2?0.7?hflw2?0.7?8?200
2
ny
?f????f
2
?150.78????2f???87.052?151.17nmm2?ffw?160nmm2????1.2 2??
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：
ffw?160nmm2
v?98knm?fe?98?120?11760kn?mm
h?
m11760??57.09knh206
- 3 -
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
hf3?8mm
故③号焊缝的强度为：
v98?103
?f???43.75nmm2?ffw?160nmm2
2helw2?0.7?8?200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, 取故②号焊缝的强度为：
hf2?6mm
h57.09?103
?f???23.60nmm2?ffw?160nmm2
helw22?0.7?6?150?2?12
满足要求。
8．如图所示两块钢板截面为18?400，钢材a3f，承受轴心力设计值n?1180kn，采用m22普通螺栓拼接,i类螺孔，试设计此连接。 b2b2f?170nmmf?400nmmvc解：查附表1.3得：螺栓，。 2
f?205nmm查附表1.1得：。
每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为：
?n?
b
vbc
?d2b??2.221?nvfv?2??170??129.3kn
4410
b
c
?n??d?tf
bmin
?2.2?1.8?400?
1
?158.4kn10
?n??129.3kn
取
n?
故
nb
n
?
min
1180
?9.1129.3 取10个
拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。
- 4 -
验算钢板净截面强度：
n1180?103
??210nmm2?f?205nmm2a400?18?4?22?18 n
但应力在5%范围内，认为满足要求。
9．如图所示的普通螺栓连接，材料为q235钢，采用螺栓直径
20mm，承受的荷载设计值v?240kn。试按下列条件验算此连接是
否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。
b2b2b2f?140nmmf?170nmmf?305nmmvtc解：查附表1.3得：
螺栓，，。
1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。 2
a?2.448cm设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得m20螺栓e。
每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别
为：
b
c
?n?
bv
?d2b??2.021?nvfv?1??140??43.98kn
4410
b
c
1
?n??d?tf?2.0?1.8?305?10?109.8kn
1
?n??af?2.448?170?10?41.62kn
b
t
be
t
- 5 -
【篇二：钢结构习题答案】
>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 ffw?160n/mm2?1?确定焊脚尺寸：
21
?2? 33
hf,max?1.2tmin?1.2?10?12mm，
hf,min???5.2mm， 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
??1000??196.69kn 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
?1?296?8?304mm?60hf?60?8?480mm，取310mm。则实际焊缝长度为 lwlw2?
n2196.69??110mm， w
0.7hf?ff2?0.7?8?160
?2?110?8?118mm?60hf?60?8?480mm，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
?1000?333kn， n1??1n??1000?667kn 33
lw1?
n1667??372mm， w
0.7h?f2?0.7?8?160ff
则实际焊缝长度为:
?1?372?8?2?388mm?60hf?60?8?480mm，取390mm。 lwlw2? n2333
??248mm， w
0.7hf?ff2?0.7?6?160
则实际焊缝长度为:
?1?248?6?2?260mm?60hf?60?8?480mm，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
?45.6?162.2mm 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
?5.6?511.23?2?205?5.6?(250?2.8)2?2.09?108mm4 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
?511.2?5.6?2?205?5.6?5158.72mm2
（3）应力计算 t引起的应力：?tx?
t?ryip
?
462.2f?255.6?4
?5.295?10f 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
?6.85?10?4f?160
?f?233577n?233.58kn
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
??1193??223
ix?150?7?(75.5?3.5)?2?69?7?(75.5?7?12?3.5)???7?193?193?7 ??143.5???
122??????
?2.25?107mm4
（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：?f???36.27n/mm2
helw2?7?193
（4
?71.35n/mm2?ffw?160n/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
?12?2003?150?12?(66.6?6)2?200?12?(145.4?100)2?1.956?107 mm4 12
（3）应力计算 m引起的应力：?max
m?y20.12f?106?145.42???0.
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
?8?10003?2?280?14?5072?2.68?109mm4 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?1???209.3n/mm2 9
ix2.68?10vsw1374?103?19874402
?1???34.7n/mm9
ixtw2.68?10?8
折算应力：
??217.8n/mm2?1.1ftw?1.1?185?204n/mm2
不满足
【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
?200?2?14?172mm
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
?2?14?213.2mm
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
?lw?hfw?0.7?6?160?893mm
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
?lw?hfw?0.7?6?160?429mm
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
?140?53.22kn
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?[2?3.5?(2?1)2?2.35]?12.11cm
n250?103????206.4n/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：