第三章钢结构的连接计算题答案分解

第三章 钢结构的连接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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。

第三章 钢结构的连接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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

钢结构设计原理刘智敏第三章课后题答案第3章钢结构的连接12. 如图3-57所⽰的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采⽤焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。

已知，试求此连接能承受的最⼤荷载。

解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应⼒应满⾜：其中，故有，故此连接能承受的最⼤荷载为。

13. 图3-58所⽰为⾓钢2∟140×10构件的节点⾓焊鏠连接，构件重⼼⾄⾓钢肢背距离，钢材为Q235BF，采⽤⼿⼯焊，焊条为E43型，，构件承受静⼒荷载产⽣的轴⼼拉⼒设计值为N=1100kN，若采⽤三⾯围焊，试设计此焊缝连接。

解:正⾯⾓焊缝且故可取，此时焊缝的计算长度正⾯焊缝的作⽤：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，取370mm，，取95mm。

17. 如图3-61所⽰的焊接⼯字形梁在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝，拼接处作⽤有弯矩，剪⼒，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。

解：（1）确定焊缝计算截⾯的⼏何特征x轴惯性矩：中性轴以上截⾯静矩：单个翼缘截⾯静矩：（2）验算焊缝强度焊缝最⼤拉应⼒（翼缘腹板交接处）：查表知，，所以焊缝强度不满⾜要求。

19. 按⾼强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采⽤8.8级M20(=21.5mm)的⾼强度螺栓，接触⾯采⽤喷吵处理。

（1）确定连接盖板的截⾯尺⼨。

（2）计算需要的螺栓数⽬并确定如何布置。

（3）验算被连接钢板的强度。

解：（1）摩擦型设计查表得每个8.8级的M20⾼强度螺栓的预拉⼒，对于Q235钢材接触⾯做喷砂处理时。

单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：（2）承压型设计查表知，。

单个螺栓的承载⼒设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所⽰验算被连接钢板的强度a.承压型设计查表可知，当满⾜要求。

b.摩擦型设计净截⾯强度验算：满⾜要求；⽑截⾯强度验算：满⾜要求。

20. 如图3-62所⽰的连接节点，斜杆承受轴⼼拉⼒设计值，端板与柱翼缘采⽤10个8.8级摩擦型⾼强度螺栓连接，抗滑移系数，求最⼩螺栓直径。

第三章钢结构连接习题3.1简述钢结构连接的类型及特点3.2受剪普通螺检有哪几种可能的破坏形式？如何防止？3.3简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？3.4为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？3.5影响高强螺栓承载力的因素有哪些？3.6有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受的静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝的长度。

习题3.6图3.7如图所示的螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为8.8级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21. 5 mm，试计算此连接最大承载力N=？3.8图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？习题3.8图3.9图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。

①方案一：采用三面围焊的角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。

②方案二：采用四面围焊的角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？③方案二所耗焊条是否少于方案一？习题3.9图3.10图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受的静力荷载设计值N=540kN。

①要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。

②取d1=d2 = 170mm，确定连接板和端板间焊缝的焊角尺寸h f=?③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定的焊角尺寸h f是否满足要求？习题3.10图3.11图示为C级螺栓的连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17.65mm, d o=21.5mm，承受设计荷载P=l50kN①假定支托承力，试验算此连接是否安全？②假定支托不承力，试验算此连接是否安全？习题3.11图3.12如图所示的连接构造，牛腿用连接角钢2L100 x 20及M22高强度螺栓(10.9级)摩擦型连接和柱相连。

.钢结构的连接习题参考答案1．已知A3F钢板截面用对接直焊缝拼接，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：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，剪力，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。

得：解：查附表1.2，截面的几何特性计算如下：惯性矩：翼缘面积矩：则翼缘顶最大正应力为：满足要求。

腹板高度中部最大剪应力：满足要求。

..上翼缘和腹板交接处的正应力：上翼缘和腹板交接处的剪应力：折算应力：满足要求。

试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连．3。

①采)(E43型，手工焊，轴心拉力设计值接。

钢材Q235B静力荷载，焊条用侧焊缝；②采用三面围焊。

解：查附表1.2得：采用两边侧焊缝①因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为：肢背焊缝厚度取，需要：用采响虑考焊口影；肢尖焊缝厚度取，需要：..考虑焊口影响采用。

②采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取，，每面肢背焊缝长度：，取每面肢尖焊缝长度，取。

钢材为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Q235B，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。

解：查附表得：1.2 ：正面焊缝承受的力则侧面焊缝承受的力为：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(设计值)，与型。

焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43解：查附表1.2得：，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。

..得：解：查附表1.2故翼缘焊缝多承受的水平力为，取设③号焊缝只承受剪力V 故③号焊缝的强度为：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：满足要求。

7．试求如图所示连接的最大设计荷载。

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：212 33hf,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 nn31273.281000196.69kn 232n2273.28n1??1n?3??1000??530.03kn232n2??2n?焊缝长度计算：lw1?n1530.03296mm， w0.7hf?ff2?0.7?8?16012968304mm60hf608480mm，取310mm。

则实际焊缝长度为 lwlw2?n2196.69??110mm， w0.7hf?ff2?0.7?8?16021108118mm60hf608480mm，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：121000333kn， n1??1n??1000?667kn 33lw1?n1667??372mm， w0.7h?f2?0.7?8?160ff则实际焊缝长度为:137282388mm60hf608480mm，取390mm。

lwlw2?n2333248mm， w0.7hf?ff2?0.7?6?160则实际焊缝长度为:124862260mm60hf608480mm，取260mm。

lw3.2 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?8mm2052焊缝截面的形心：x0??45.6mm511.2?5.6?2?205?5.65.645.6162.2mm 则e2?205?2205?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?15.6511.2322055.6(2502.8)22.09108mm4 122052iy?5.6?511.2?45.62?2?205?5.6?(162.2?)?1.41?107mm42ip?ix?iy?2.231?108mm4hlew511.25.622055.65158.72mm2（3）应力计算 t引起的应力：?tx?t?ryip462.2f?255.6?45.29510f 82.231?10tyv引起的应力：?vy?t?rx462.2f?166.23.360?10?4f 8ip2.231?10vf??1.938?10?4fhelw5158.72（416010?4f?1606.85104f160f233577n233.58kn3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。

第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处3.T 形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =1.52t ，最大焊脚尺寸h fmax =1.2t 1，式中的t 1和t 2分别为（ D ）A.t 1为腹板厚度，t 2为翼缘厚度B.t 1为翼缘厚度，t 2为腹板厚度C.t 1为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度D.t 1为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。

A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。

A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。

题1图 题2图A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C )A.12mmB.10mmC.8mmD.5mm14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）题11图题10图题12图 题13图题14图15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )A.9mm ，9mmB.6mm ，5mmC.9mm ，5mmD.6mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）A.40h fB.60h fC.80h fD.120h f18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏20.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A.E55型B.E50型C.E43型D.H10MnSi21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。

钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。

钢板宽度为200mm ，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。

（a）（b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ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056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。

48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。

例3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。

牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。

牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。

钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。

解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm19010200=-（a ）（b ） 图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。

第三章 钢结构的连接一．选择题1.如图所示承受静力荷载的T 形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（ B ）A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ）A.最上点B.最下点C.焊缝长度的中点D.水平荷载延长线与焊缝相交处3.T 形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin =1.52t ，最大焊脚尺寸h fmax =1.2t 1，式中的t 1和t 2分别为（ D ）A.t 1为腹板厚度，t 2为翼缘厚度B.t 1为翼缘厚度，t 2为腹板厚度C.t 1为较小的被连接板件的厚度，t 2为较大的被连接板件的厚度D.t 1为较大的被连接板件的厚度，t 2为较小的被连接板件的厚度4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。

A ．俯焊B ．仰焊C ．立焊D ．任意6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。

A.未焊透B.气孔C.裂纹D.夹渣7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.金属化学成份相适应8.三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和至少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进行强度实测9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。

题1图 题2图A ．I 级焊缝B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝C ． II 级焊缝D ． A 、B 、C 都正确10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ）A.a 点B.b 点C.c 点D.d 点11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ）A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C )A.12mmB.10mmC.8mmD.5mm14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D）题11图题10图题12图 题13图题14图15.对接焊缝采用引弧板的目的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提高焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能力D.降低焊接的施工难度16.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B )A.9mm ，9mmB.6mm ，5mmC.9mm ，5mmD.6mm ，6mm17.在荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）A.40h fB.60h fC.80h fD.120h f18.规范规定侧焊缝的设计长度max 60w f l h ，这主要考虑到( B )A.焊缝的承载能力已经高于构件强度B.焊缝沿长度应力分布过于不均匀C.焊缝过长，带来施工的困难D.焊缝产生的热量过大而影响材质 19.焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时,在外荷载作用下会造成（ B ）A.焊缝中间应力可能先达到极限值,从而先发生破坏B.焊缝两端应力可能先达到极限值,从而先发生破坏C.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生脆性破坏D.焊缝内部应力同时达到极限值,从而同时发生塑性破坏20.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A.E55型B.E50型C.E43型D.H10MnSi21. 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（ B ）。