第四章钢结构的连接典型例题_钢结构

第四章4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？ 答：①残余应力对稳定系数的影响；②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响；4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？ 答：主要影响因素：①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好；③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳； 采取措施：①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度；③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。

4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。

答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。

4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。

钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。

已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。

解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l =23364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭3364y 5001821225031.310mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯=⨯2225012500810000mm A =⨯⨯+⨯=x 21.8cm i ===，y 5.6cm i ===0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747ϕ整体稳定验算：3150010200.8MPa 215MPa 0.74710000N f A ϕ⨯==<=⨯，稳定性满足要求。

4.1 验算由2∟63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。

轴心拉力的设计值为270kN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。

杆端有一排直径为20mm 的孔眼，用于螺栓承压型连接。

钢材为Q235钢。

如截面尺寸不够，应改用什麽角钢？计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。

解：拉杆2L63×5，查附表7.4单角钢毛面积为：6.14 cm 2故：22n cm 28.10228.1210205214.62A =-=⨯⨯⨯-⨯=-钢材Q235,2215mmN f =强度验算：22232156.2621028.1010270mm N f mm N A N n =>=⨯⨯==σ该拉杆强度不满足。

试改用2∟70×6单角钢毛面积为：8.16 cm 2故：221392240163262021016.82mm A n =-=⨯⨯-⨯⨯=强度验算：223215194139210270mm N f mm N A N n =<=⨯==σ强度满足要求。

静力作用只需验算竖向平面内的长细比，按一般建筑结构系杆考虑，容许长细比为400 (或按其他构件300、350)； 由附表7.4cm i x 15.2=长细比验算：[]4005.13915.2300=<===λλx o i l长细比满足要求。

点评：1、实际设计应多方案，在满足要求的方案中选重量最轻的。

如果选用的规格是所有角钢规格中最轻的就是最优设计。

OK4.3 验算图示高强螺栓摩擦型连接的钢板净截面强度。

螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235-A.F ，承受轴心拉力N=600kN (设计值)。

解：钢板厚度14mm ，拼接板厚度2×10mmQ235—A.F 查表得2mm N 215f =钢板最外列螺栓处：()224369243360142234080804014mm A n =-=⨯⨯-+++⨯=()n n 5.01N N 1-='==600(1-0.5×3/9)=500kN验算净截面强度：2232153.205243610500mm N f mm N A N n =<=⨯='=σ钢板净截面强度满足要求。

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。

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：，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。

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：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mm 19010200=-（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 2 章 钢结构的连接一、选择题1 直角角焊缝的强度计算公式 w c f l h N =t ≤ w f f 中，he 是角焊缝的——。

(A)厚度 (B)有效厚度 (C)名义厚度 (D)焊脚尺寸2 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时——。

(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响。

(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取 f b ＝1．22 3 等肢角钢与钢板相连接时，肢背焊缝的内力分配系数为——。

(A)0．7 (B)0．75 (C)0．65 (D)0．354 直角角焊缝的有效厚度 c h ——。

(A)0．7 f h (B)4mm (C)1．2 f h (D)1．5 fh 5 在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于——·(A)60 f h (B)40 f h (C)80 f h (D)120 fh 6 角钢和钢板间用侧焊搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同 时，————。

(A)角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等(B)角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝(C)角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝(D)由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用7 不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力 N 之间的夹角满足——。

(A) q tan £1．5 (B) q tan >l，5 (C)q ≥70º (D) q ＜70º8 产生焊接残余应力的主要因素之一是——·(A)钢材的塑性太低 (B)钢材的弹性模量太高(C)焊接时热量分布不均 (D)焊缝的厚度太小9 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用 Q345 时，焊条选用——。

(A)E55 (B)E50 (C)E43 (D)前三种均可10 焊缝连接计算方法分为两类，它们是——。

(A)手工焊缝和自动焊缝 (B)仰焊缝和俯焊缝(C)对接焊缝和角焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝11 焊接结构的疲劳强度的大小与——关系不大。

第三章习题1．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。

2 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。

3． 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。

4． 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。

5． 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。

6． 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mmh f 8=，cm e 301=。

7． 如图所示两块钢板截面为40018⨯，钢材A3F ，承受轴心力设计值KN N 1180=，采用M22普通螺栓拼接,I 类螺孔，试设计此连接。

8． 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KN V 240=。

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。

9、验算图示采用10.9级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。

已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF，构件接触面抗滑移系数μ＝0.45，一个螺栓的预拉力设计值P＝155 kN。

第四章轴心受力构件1：一块－400×20的钢板用两块拼接板－400×12进行拼接。

螺栓孔径22mm，排列如图。

钢板轴心受拉，N＝1350KN（设计值）。

钢材为Q235钢，请问：(1) 钢板1－1截面的强度够否？(2) 是否还需要验算2－2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2－2截面应如何验算？(3) 拼接板的强度是否需要验算？2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x=10m，l=5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，0y容许长细比。

钢结构设计原理钢结构的连接试卷(练习题库)1、 T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸，最小焊脚尺寸，式中（）。

2、单个普通螺栓的抗剪承载力由（）确定。

3、当沿受力方向的连接长度（孔径）时，螺栓的抗剪和承压设计承载力均应降低，以防止（）。

4、焊缝类型分为（）和（），施焊方法根据焊工与焊缝的相对位置分为（）、（）、（）、（），其中以（）施工位5、规范规定在静力荷载下，侧焊缝的计算长度不宜大于（）；动力荷载时，不宜大于（）。

6、焊接残余应力将（）构件的强度，（）构件的刚度，（）构件的稳定承载力。

7、如何区分脚焊缝是受弯还是受扭。

8、焊脚尺寸是否选用大的比小的好？9、在受剪连接开孔对构件截面的削弱影响时，为什么摩擦型高强度螺栓的较普通螺栓的小？10、钢结构连接设计应符合的原则是什么？11、钢结构的连接方法分哪几种？12、焊缝连接的优点是什么？13、焊缝连接的缺点是什么？14、螺栓连接可分为几类？15、螺栓连接的优点是什么？16、螺栓连接的缺点是什么？17、螺栓连接方式可分为几类？18、 C级螺栓连接的优缺点各是什么？19、为什么C级螺栓连接的受剪性能较差？20、 A、B级普通螺栓连接有何优缺点？一般用于何种受力连接？21、高强度螺栓分为几类？各有什么优缺点？22、铆钉连接的优缺点是什么？23、焊缝等级及检验24、焊接残余应力对结构有什么影响？三个方向？25、减小焊接残余应力和残余变形的方法26、焊缝布置应在焊工便于施焊位置，尽量避免仰焊27、减少焊接残余应力和变形的方法28、现代钢结构最主要最常用的连接方法是（）。

29、在下列四种施焊方位中，（）的施焊质量最难保证。

30、在下列四种施焊方位中，（）的施焊质量最易保证。

31、当Q235钢与Q345钢手工焊接时，宜选用（）型焊条。

32、角焊缝搭接接头的优点是（）。

33、在直接动荷载作用下，采用自动焊的结构（）。

34、在直接动荷载作用下，角焊缝采用平坦型或凹面型为了（）。

钢结构练习四螺栓连接一、选择题（××不做要求）1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。

A）a＋c＋e B）b＋dC）max{a+c+e，b+d}D）min{a+c+e，b+d}2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。

A）1.0倍 B）0.5倍 C）0.8倍 D）0.7倍3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。

A）摩擦面处理不同 B）材料不同C）预拉力不同 D）设计计算不同4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。

A）直接承受动力荷载B）承受反复荷载作用的结构的连接C）冷弯薄壁型钢结构的连接D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。

A）螺杆的抗剪承载力 B）被连接构件（板）的承压承载力C）前两者中的较大值 D）A、B中的较小值6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。

A）与摩擦面处理方法有关 B）与摩擦面的数量有关C）与螺栓直径有关 D）与螺栓性能等级无关7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。

A）1 B）2 C）3 D）不能确定8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。

A）10 B）20 C）30 D）409．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。

其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。

A ）I 、Ⅱ、ⅢB ）I 、Ⅱ、ⅣC ）I 、Ⅱ、ⅤD ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。

A ）提高B ）降低C ）按普通螺栓计算D ）按承压型高强度螺栓计算11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。

P108 4.1解：示意图要画焊缝承受的剪力V=F=270kN ；弯矩M=Fe=270´300=81kN.m I x =[0.8´(38-2´0.8)3]/12+[(15-2)´1´19.52]´2=13102cm 4= 腹板A e =0.8´(38-2´0.8)=29.12 cm2截面最大正应力s max =M/W= 81´106´200/13102´104=123.65 N/mm 2£f t w =185N/mm2剪力全部由腹板承担t =V/A w =270´103/2912£=92.72 N/mm2 =f v w =125N/mm 2 腹板边缘处”1”的应力s 1=(M/W)(190/200) =123.65(190/200)=210.19 =117.47 腹板边缘处的折算应力应满足2213 1.1w zs tf s s t =+£22117.47392.72=+´=198..97N/mm 2£1.1f t w =203.5N/mm 2 焊缝连接部位满足要求4.2解：(1) 角钢与节点板的连接焊缝“A ”承受轴力N=420kN 连接为不等边角钢长肢相连题意是两侧焊肢背分配的力N 1=0.65 ´420=273 kN 肢背分配的力N 2=0.35 ´420=147 kN h fmin =1.5(t max )1/2=1.5(10)1/2=4.74mm h fmax =1.2(t min )=1.2(6)=7.2mm 取h f =6mm 肢背需要的焊缝长度l w1=273´103/(2´0.7´6´160)+2´6=203.12+12=215.13mm 肢尖需要的焊缝长度l w2=147´103/(2´0.7´6´160)+2´6=109.38+12=121.38mm 端部绕角焊2h f 时，应加h f （书中未加）取肢背的焊缝长度l w1=220mm ；肢尖的焊缝长度l w2=125mm 。