钢结构-刘小渝、肖光宏-习题

钢结构的连接钢结构的连接 习题参考答案习题参考答案 1 已知 A3F 钢板截面 mmmm20500 用对接直焊缝拼接 采用手工焊焊条 E43 型 用 引弧板 按 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 2 518mmNf w t 则钢板的最大承载力为 KNfbtN w tw 18501018520500 3 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 mmKNM 1122 剪力 KNV374 钢材为 Q235B 焊条为 E43 型 半自动焊 级检验标准 试验算该焊缝的强度 解 查附表 1 2 得 2 518mmNf w t 2 512mmNf w v 截面的几何特性计算如下 惯性矩 44233 102682065071428014280 12 1 210008 12 1 mmIx 翼缘面积矩 4 1 198744050714280mmSx 则翼缘顶最大正应力为 22 4 3 1852150 210268206 1028101122 2 mmNfmmN h I M w t x 满足要求 腹板高度中部最大剪应力 22 4 3 1250752 810268206 2 500 8500198744010374 mmNfmmN tI VS w v wx x 满足要求 上翼缘和腹板交接处的正应力 2 1 2080 507 500 2150 507 500 mmN 上翼缘和腹板交接处的剪应力 2 4 3 1 1 6434 810268206 198744010374 mmN tI VS wx x 折算应力 22222 1 2 1 52031100606434320803mmN f mmN w t 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 KNN500 静力荷载 采用侧焊缝 采用三面围焊 解 查附表 1 2 得 2 160mmNf w f 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 KN N N3505007070 1 KN N N150500030 2 肢背焊缝厚度取 mmhf8 1 需要 cm fh N l w ff w 5319 1016080702 10350 702 2 3 1 1 1 考虑焊口影响采用 cmlw21 1 肢尖焊缝厚度取 mmhf6 2 需要 cm fh N l w ff w 1611 1016060702 10150 702 2 3 2 2 2 考虑焊口影响采用 cmlw13 2 采用三面围焊缝 假设焊缝厚度一律取 mmhf6 KN flh N w fwf 148160906702212702212 33 KN N N N276 2 148 350 2 70 3 1 KN N N N76 2 148 50 2 30 3 2 每面肢背焊缝长度 cm fh N l w ff w 5420 1016060702 10276 702 2 3 1 1 取 cm25 每面肢尖焊缝长度 cm fh N l w ff w 655 1016060702 1076 702 2 3 2 2 取 cm10 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 KNN1000 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 2 160mmNf w f 正面焊缝承受的力 KN flhN w ffwe 4371016022120087022 3 11 则侧面焊缝承受的力为 KNNNN5634371000 12 则 22 3 2 16025114 2208704 10563 4 mmNfmmN lh N w f we f 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 KNN390 设计值 与 焊缝之间的夹角 60 钢材为 A3 手工焊 焊条 E43 型 解 查附表 1 2 得 2 160mmNf w f sinNNx cosNNy 2 3 78150 2008702 6010390 702 mmN sin lh sinN A N wfw x f 2 3 0587 2008702 6010390 702 mmN cos lh cosN A N wfw y f 222 2 2 2 160171510587 221 78150 mmNfmmN w ff f f 满足要求 6 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝 钢材为 Q235B 焊条 E43 型 手 工焊 解 查附表 1 2 得 2 160mmNf w f KNV98 mmKNFeM 1176012098 故翼缘焊缝多承受的水平力为 KN h M H0957 206 11760 设 号焊缝只承受剪力 V 取 mmhf8 3 故 号焊缝的强度为 22 3 1607543 2008702 1098 2 mmNfmmN lh V w f we f 满足要求 设水平力 H 由 号焊缝和 号焊缝共同承担 设 号焊缝长度为 150mm 取 mmhf6 2 故 号焊缝的强度为 22 3 2 1606023 1221506702 100957 mmNfmmN lh H w f we f 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 mmhf8 cme30 1 解 查附表 1 2 得 2 160mmNf w f 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 222 1081008100152025080702702mm cm lh A wfw 围焊缝有效截面形心 O 距竖焊缝距离 cm x444 450 224 502028070 2 20 2080702 两个围焊缝截面对形心的极惯性矩 yxp III 4 2 3 3 39668 2 50 208070 12 807020 2 12 508070 2cm Ix 4 2 3 3 2848 444508070 12 807050 444 2 20 208070 12 208070 2 2cm Iy 则 4 42516284839668cmIII yxp 围焊缝最大应力点 A 处各应力分量 F F A F w vy 0000990 108100 2 F F I Fey p max Tx 000270 1042516 10 2 50 44430520 4 2 F F I Fex p max Ty 000170 1042516 104442044430520 4 2 w fTx Tyvy f 2 2 221 2 2 2 160000270 221 0001700000990 mmNF F F 2 160000350mmNF 则得 KN NF989458458989 8 如图所示两块钢板截面为 40018 钢材 A3F 承受轴心力设计值 KNN1180 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 2 170mmNf b v 2 400mmNf b c 查附表 1 1 得 2 205mmNf 每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为 KN f d nN b vv b v 3129 10 1 170 4 22 2 4 22 KN f tdN b c b c 4158 10 1 4008122 取 KN N b min 3129 故 19 3129 1180 N N n min b 取 10 个 拼接板每侧采用 10 个螺栓 排列如图所示 验算钢板净截面强度 22 3 205210 1822418400 101180 mmNfmmN A N 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 KNV240 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 2 140mmNf b v 2 170mmNf b t 2 305mmNf b c 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 2 4482cm Ae 每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为 KN f d nN b vv b v 9843 10 1 140 4 02 1 4 22 KN f tdN b c b c 8109 10 1 3058102 KN fAN b te b t 6241 10 1 1704482 弯矩作用下螺栓所受的最大拉力 KN NKN y My N b t i t 62412928 3020102 3010110240 2 222 2 2 1 剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力 KN NKN n V N b cv 810930 8 240 剪力和拉力共同作用下 19630 6241 2928 9843 30 22 22 N N N N b t t b v v 可靠 2 假定剪力由支托承担 螺栓只承受弯矩作用 KN NKN y My N b t i t 62412928 3020102 3010110240 2 222 2 2 1 支托和柱翼缘的连接角焊缝计算 采用 mmhf10 偏于安全地略去端焊缝强度 提高系数 1 22 22 3 16024132 251801070 10240351351 mmNmmN lh V we 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 解 查附表 1 1 得 2 295mmNf 查表 3 9 和 3 10 得 KNP125 500 一个螺栓的抗剪承载力 KN Pn N f b v 511212550029090 故