钢结构课后习题第三章

1、第三章部分习题参考答案3.8已知A3F钢板截面500/lx20用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型, 用引弧板，按HI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：焊缝质量等级为II级，抗拉的强度设计值/；=0.85f = 182.75N/采用引弧板，故焊缝长度Q=b = 500mm承受的最大轴心拉力设计值=500*20*182.75 * 104 = 1827.5W3.9焊接工字形截面梁，在腹板上设一道拼接的对接焊缝（如图3-66）,拼接处作用荷载 设计值:弯矩M=1122kNmm,剪力V=374kN,钢材为Q235B,焊条为E43型，半自动焊, 三级检验标准，试验算该焊缝的强

2、度。解：(1)焊健截面的几何特性惯性矩 / =JL(28x102.83-27.2xl003) = 268206。/12一块翼缘板对X轴的面积矩=28x1.4x(50+7) = 2234.4cvn3半个截而对x轴的面积矩Sy = 5 YI +50x0.8x25 = 3234.4cw? AA 1(2)焊缝强度验算旧村土-*-, vsxi 374X103x2234.4xio3，焊缝卜端的剪应力r = =3= 38.9N/mnrIt268206 xl04x 8A H焊缝下端的拉应51m = /: = 1122xl0-x500=2()9yv/wn22268206xl04所以，该焊缝不满足强度要求（建议将

3、焊缝等级质量提为二级）则= 209N / nmr f = 215 N / mnrF端点处的折算应+ 3汇2 = 219.6N / mnr 1.1/ = 236.57V / mnr且焊缝中点处剪应力V5v374xlO3x 3234.4 xlO37 = 乂 -Itw 268206 xl04x 8.V 11=56.3N /mm2 f；v = 125N/mm23.10试设计如图3-67所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235.B,焊条E43 型，手工焊，轴心拉力设计值N=500kN（静力荷载）。采用侧焊缘 采用三面因焊。解：采用侧焊缝角焊缝的焊脚尺寸与最大 hf 1.5yjt = 4.7mm采用

4、勺=6mm,满足上述要求（规范第8.2.7条）二.角钢背部侧面角焊缝长度乂 =aN = 0.7x500 = 350AN则所需角焊缝长度350 xlO3 “八 =260mm67 hJ： 2x0.7x6x16060%= 3607nm ,心 8% =48，满足构造要求同理满足构造要求实际长度 12 = Ar2 + 2% =124mnn 取 130mm采用三而围焊构件端部正面角焊缝所能承受的力M = 0.7/?r 22/U3A ZIV = 0.7 X 6X 2 X 90X1.22X160X10-3 = 147.6W角钢背部侧面角焊缝长度对N2边取力矩，由工加2=0,得Ntb + M 4=N（b一 %）

5、 = Nj = 2862kN则乙=286.2x10ZW； 2x0.7x6x160=213mm，满足构造要求实际长度/1=/皿+ 17f =219mm,取220mm三.角钢趾部侧面角焊缝长度N? =N-N|-N3=66.2Kn则心工0.7%/66.2x1032x0.7x6x160= 50，满足构造要求实际长度 12 =。.2 + =56mirb 取 60mm 可知，第二种方法更经济.3.11图3-68所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N=1000KN,钢材 为Q235B,焊条为E43系列型，试验算此连接焊缝是否满足要求。解：（1）正面角焊缝能传之力N、=%= 0.7 x 8 x 2

6、00 x 1.22 x 160x 10-3 = 218.6W侧面角焊缝能传之力N1=h, lw2f,w = 0.7 x 8 x （200 - 8） x 160x 10-3 = 190W则该接头按角焊健强度计算能承受的轴心拉力设计值N = 2(2 + 2N?) = 2x(218.6+ 2x 190) = 1197AN 1000W，满足(2)计算拼接板或钢板所能承受的轴心拉力钢板的截面积A= 2 x 24 = 48c/h2两块拼接板而积2xl.2x20 = 48t7n2N lOOOxlO3 .了- 48x10：= 20S.3N/nmrxf = 2057V / mm2,基本能满足。3.12试计算图3

7、.69所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度，已知N=390kN (设计值),与焊缝之间的夹角6 = 60,钢材为A3,手工焊、焊条E43型。=164N / mm2195x1()3=94.6N / nmr解：把N分解为水平和竖向两个分力N、=Nsme = 338kN %N、. = N cos 6 = 195kN外力通过焊缝形心，故焊缝应力_ M _338x1()30， 2x0.7/17, 2x0.7x8x(200-16)2x0.7,42x0.7x8x(200-16)代入焊缝的强度条件小粉 2 + t2 = J(玛甘 + 946 = 164.4N / mm2 f； = 160N / mm2, 差不多

8、满足3.13试设计如图图3-70所示牛腿与柱的连接角焊缝，。钢材为Q235B,焊条 E43型，手工焊。解：一.角焊缝的设计根据剪应力互等定理，焊接牛腿翼缘与腹板接触 面间沿梁轴单位长度上的水平剪力刀？为13077 监,13为了保证翼缘板和腹板的整体工作，应使两条角焊缝的剪应力5不超过角焊缝的强度设计值f； O即Th _ f wL4h/l.4h儿一”因此可得力/ N ) =2.4min,取 /?,- = 6? lAj/三. 角焊缝，的设计焊缝尺寸近似标于左图，并设角焊健，尺寸皆为力 皿应*乙2、,、g - 120x20 + 190x2x115 ”焊缝有效截而的形心位置y = 7 Omni130

9、+ 120+190x2对x轴的惯性矩Ix =1x53x2/7, +1 x43 x24 +12x4 x5? +13x/?, x7? = 2849.6/?.(c/h4)焊缝应力和焊脚尺寸假设弯矩由全部焊缝承受，剪力只由竖向角焊缝承受并沿竖向均匀分布My 11.76xl06 x70 28.89 / x. 八焊缝上端拉应力 b“=- =7 =(N/mnr)71 Ix 2849.6/, xlO4 he仁川央户展 一司 11.76x106x(212-70) 58.6 a.2.下端拉应力 b,2=7=(N/mm )c J2849.6/? xlO4 h竖向焊缝上的平均剪应力_ V _98x103Tf -4?1

10、9x2xArxlO2则F端处折算应力需满足以下条件榜2+。2 =，(簧+(2；=3N /,向所以儿 4.4mm,hf 6.3mm，取/r =8mm,满足构造要求*J3.14试求图371所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B,焊条E43型，手工焊，角形心位置=4.34c?- 2x19.7 x 0.7 x 0.8x 9.85x =50.1惯性矩 Ix =(x503 + 2xl9.7x252)x0.7x0.8 = 13796cm4/、= 50 x 4.342 + 2 x i x(4.342 +15.42x0.7x0.8 = 623。，/0 = /、+/、= 14419a2 .扭矩和剪力设计值V =

11、 F,T = F(el+205-x) = 0.46F3 .角焊缝的强度条件及最大设计荷载以左上角点的应力最大 = 0.46006x250 = 0”-L 14419xl04r_Txl_ 0.46FxlO6x(197-43.4)14419x104= 0.49Flv V FxlO3 c lI 寸=7 = 0.2尸J/ 4， 5O.1X1O2由角焊缝强度条件:+ 己2 = #.49：.吗2 +(0.798不 /； = 160N / mm2F =305N/21 .计算螺栓的承载力设计值受剪 N： = nv-手 / = 2x 34,2xi40x10-3 = 1 06.4AN承压 N)=0可=22x20x3

12、05x10-3 = 2A.2kN2 .计算所需螺栓并进行布置所需螺栓数为(由受剪控制)=二=1包= 11.1,采用12个 N： 106.43 .构件净截面强度的验算由于拼接板截面而积大于钢板，故只需验算钢板即可=2x40-2x4x2.35 = 61.2c/n2故钢板净截面应力为(r = -= *I。= 192.8N/mm2 Nmax，满足。2)假定支托不承受剪力V 240b九d一 小Nv = 30k7v ； N. = nyfy = 59.7kN= 0.721.0,满足。inxn 2x423.17 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图374所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用 M20,强度等级为8.8级，接触而喷砂处理.试确定此连接所能承受的最大拉力N。一+ 卜 L 二 pgslI -00.100019+ + + + + ; I n n u I n I 1 1 I 41 n n n I n n n I +-I- 十+ + +4-+ +NN解：查表知：抗滑移系数 =0.50, 一个螺栓的预拉力 = 1250V一个螺栓抗剪承载力设计值为80- II80M=O.9/p=O.9x2xO.5xl25=112.5 雨由图可知：n = 2故螺栓能承受剪力 M= 1350攵N因拼接板与钢板等厚，故只需