钢结构设计原理课后习题答案（张耀春版）

1、钢结构设计原理课后习题答案（张耀春版） 钢结构设计原理 三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值n=1500kn，钢材q345-a，焊条e50型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝 查附表1.3：ftw?265n/mm2，fvw?180n/mm2 不采用引弧板：lw?b?2t?500?2?10?480mm 10500解： nnn1500?103?312.5n/mm2?ftw?265n/mm2，不可。 lwt480?10改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取=56，斜缝长度： ?(b/sin?)?2t?(500/sin56?)?20?(500/0.829)?20?58

2、3mm lwnsin?1500?103?0.829?213n/mm2?ftw?265n/mm2 ?tlw583?10ncos?1500?103?0.559?144n/mm2?fvw?180n/mm2 ?tlw583?10设计满足要求。 方法二：以作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：ffw?200n/mm2 试选盖板钢材q345-a，e50型焊条，手工焊。设盖板宽b=460mm，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。

3、所需盖板厚度：a500?10t2?1?5.4mm，取t2=6mm 2b2?460由于被连接板件较薄t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽b不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸：t?6mm，hfmax?tmm 最小焊脚尺寸：hfmin?1.5t?1.5?10?4.7mm 取焊脚尺寸hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值： n3?2?0.7hfb?fffw?2?0.7?6?460?1.22?200?942816n 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： n1?n?n3?15

4、00?103?942816?557184n 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）： l?lw?hf?n1557184?h?6?172mmf4?0.7?6?2004?0.7hfffw 175取侧面焊缝实际长度175mm，则所需盖板长度： l=1752+10(盖板距离)=360mm。 此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-3604606mm，焊脚尺寸hf=6mm 101756205006l20012518nn3.10. 有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连。如图所示，钢材为q345-a，焊条为e50型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf）。已知：外力设计值n=40

5、0kn。 解： 200已知：lw=200mm，n=400kn，ffw?200n/mm2 1） 内力计算 剪力：v?n?400kn 弯矩：m?ne?400?20?8000kn.mm 2）焊脚尺寸设计 6m6?8000?1036002?f?n/mm2弯矩引起的焊缝应力： he2helw2?2002?he2 10v400?1031000?f?n/mm2剪力产生的焊缝剪应力： he2helw2?200?he?f?所需焊脚尺寸：?f2?600?2?f?1.22he?22?1000?w2?f?200n/mmf?h? ?e?22?600?1000?hhe?5.57mmhf?e?5.57?7.79mm ?1.

6、22?200?200?0.70.7取焊脚尺寸hf=8mm 焊缝构造要求： 最大焊脚尺寸：hfmax?t?(1?2)?18?(1?2)?17?16mm 最小焊脚尺寸：hfmin?1.5t?1.5?20?6.7mm 取hf=8mm满足焊缝构造要求。 3.11 试设计如图（p114习题3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材q235-b，焊条e43型，手工焊，外力设计值n=98kn，（静力荷载），偏心e=120mm。（注意力n对水平焊缝也有偏心） 解：查附表1.3：ffw?160n/mm2 1） 初选焊脚尺寸 最大焊脚尺寸：hfmax?1.2t?1.2?12?14.4mm 最小焊脚尺寸：hfmin?

7、1.5t?1.5?12?5.2mm 取hf=6mm满足焊缝构造要求。 2） 焊缝截面几何性质 焊缝截面形心距腹板下边缘的距离yc 15012yc123 200?hf?hf?200?2hf?150?12?(150?2h)?12?200?2?h?200?2?(200?2h)?fff?2222?yc?150?12?(150?2h)?2?h?2?(200?2h)?fff?hf?2?150?12?200?12?(150?12)?12?200?3?2?6?200?3?2?(200?12)?6?22?150?12?(150?12)?2?6?2?(200?12)?62?139mm?hf?全部有效焊缝对中和轴的

8、惯性矩： ?150?12?ix?4.2?(150?12)?(2.1?12?61)2?2?4.2?6?(61?2.1)2?2?2?4.2?188?1883 ?2?4.2?188?(139?94)2?12954006mm4123） 焊缝截面验算 弯矩：m?ne?98?120?11760kn?mm 考虑弯矩由全部焊缝承担 m11760?103?(61?12?4.2)?f?70n/mm2弯矩引起翼缘边缘处的应力：wf112954006 m11760?103?139?f?126n/mm2弯矩引起腹板边缘处的应力：wf212954006 剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力： v98?103?f?

9、62n/mm2?helw2?0.7?6?188 则腹板下边缘处的应力： 22?f?f?126?222w2?62?120n/mm?f?160n/mm?ff?1.22? 所设焊脚尺寸满足要求。 所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取hf=6mm,。 4 3.13 如图（p115习题3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为q235-b，弯矩设计值m=100kn.m，剪力v=600kn，试完成下列设计和验算： 1）剪力v由支托焊缝承受，焊条采用e43型，手工焊，求焊缝a的高度hf 2）弯矩m由普通螺栓承受，螺栓直径24mm，验算螺栓是否满足要求。 解：ffw?160n/mm2ftb?170n/mm2ae?353mm2 ,，1） 支托焊脚尺寸计算 支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传力偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的1.21.3倍。 正面角焊缝能承受的力：n2?heb?fffw?300?1.22?160he?58560hen侧面角焊缝能承受的力：n1?2helwffw?2?250?160he?80000hen取1.3v?n1?n2 1.3?600?103he5.63h?5.63mm，则h?8.04mmf所需焊脚尺寸：e58560?800000