钢结构的连接 习题参考答案

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。

解：查附表1.2得：，。

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。 mmmm205002518mmNfwtKNfbtNwtw185010185205003mmKNM1122KNV3742518mmNfwt2512mmNfwv44233102682065071428014280121210008121mmIx41198744050714280mmSx2243185215021026820610281011222mmNfmmN.hIMwtx2243125075281026820625008500198744010374mmNfmmN.tIVSwvwxx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。

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(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。

解：查附表1.2得：

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：

肢背焊缝厚度取，需要：

考虑焊口影响采用 ；

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： 2120805075002150507500mmN..243116434810268206198744010374mmN.tIVSwxx2222212152031100606434320803mmN.f.mmN...wtKNN5002160mmNfwfKN.N.N35050070701KN.N.N1505000302mmhf81cm...fh.Nlwffw531910160807021035070223111cmlw211mmhf62cm...fh.Nlwffw161110160607021015070223222cmlw132mmhf6KN..flh..Nwfwf14816090670221270221233KNNN.N276214835027031KNNN.N7621485023032，取

每面肢尖焊缝长度

，取

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。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：

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)，与焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。 cm...fh.Nlwffw54201016060702102767022311cm25cm...fh.Nlwffw655101606070210767022322cm10KNN10002160mmNfwfKN..flhNwffwe4371016022120087022311KNNNN5634371000122232160251142208704105634mmNfmmN..lhNwfwefKNN39060

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。

解：查附表1.2得：

2160mmNfwfsinNNxcosNNy237815020087026010390702mmN..sinlh.sinNANwfwxf23058720087026010390702mmN..coslh.cosNANwfwyf22222216017151058722178150mmNfmmN....wffff2160mmNfwfKNV98mmKNFeM1176012098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

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。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。

解：查附表1.2得：

在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。

围焊缝有效截面形心O距竖焊缝距离：

两个围焊缝截面对形心的极惯性矩：

则 KN.hMH095720611760mmhf832231607543200870210982mmNfmmN..lhVwfwefmmhf62223216060231221506702100957mmNfmmN...lhHwfwefmmhf8cme3012160mmNfwf2221081008100152025080702702mm.cm....lh.Awfwcm......x4444502245020280702202080702yxpIII423339668250208070128070202125080702cm......Ix42332848444508070128070504442202080701220807022cm..........Iy442516284839668cmIIIyxp围焊缝最大应力点A处各应力分量：

则得

8． 如图所示两块钢板截面为，钢材A3F，承受轴心力设计值，采用M22普通螺栓拼接,I类螺孔，试设计此连接。

解：查附表1.3得：螺栓， 。 查附表1.1得：。

每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为：

取

故 取10个

拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。 F..FAFwvy00009901081002F...FIFeypmaxTx0002701042516102504443052042F....FIFexpmaxTy000170104251610444204443052042wfTxTyvyf.222212221600002702210001700000990mmNF..F.F.2160000350mmNF.KN.NF98945845898940018KNN11802170mmNfbv2400mmNfbc2205mmNfKN..fdnNbvvbv31291011704222422KN...ftdNbcbc41581014008122KN.Nbmin31291931291180..NNnminb

验算钢板净截面强度：

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。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。

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。

设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓。

每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：

ⅢⅠⅡⅡⅠⅢ2232052101822418400101180mmNfmmNANnKNV2402140mmNfbv2170mmNfbt2305mmNfbc24482cm.AeKN..fdnNbvvbv98431011404021422KN...ftdNbcbc81091013058102KN..fANbtebt62411011704482

弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：

剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力：

剪力和拉力共同作用下：

可靠

2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。

支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），

满足要求。

10． 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N。 KN.NKN..yMyNbtit62412928302010230101102402222221KN.NKNnVNbcv810930824019630624129289843302222....NNNNbttbvvKN.NKN..yMyNbtit62412928302010230101102402222221mmhf102231602413225180107010240351351mmNmmN...lhV.we