钢结构课作业答案

1、CBA1图3.102 习题62001030010200F-12P102GT3-6：试验算图3.102中牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。静力荷载设计值F=180kN。钢材用Q235-B，焊条E43型，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受。ftw=185N/mm2 , fcw=215N/mm2, fvw=125N/mm2）解：一、分析：该连接为对接焊缝连接受偏心力F的作用，将F向焊缝群的形心简化，则焊缝受V和M的作用。其中VF=180kN，MFe180×200=36×103kN.mm。按全截面受剪计算。危险截面在A点、1点和C点处。（注意：此时，B点只承

2、受压应力，对接焊缝受压可不计算。）1801029010有效截面M作用y1y2全截面受剪时仅腹板受剪时二、焊缝有效截面的几何特征1.形心：12.惯性矩：3.面积矩：或者：三、强度验算所以，连接满足强度要求。P103GT3-8 如图3.104所示中2L100×80×10（长肢相并）通过14mm厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘，钢材Q235-B，焊条E43型，使用引弧板，所承受的静力荷载设计值N=500kN。确定角钢与连接板之间的焊脚尺寸。取d1=d2=170mm，确定连接板和端板之间的焊脚尺寸。改取d1=150mm，d2=190mm，验算上面确定的焊脚尺寸是否满足要求

3、？解：1.确定角钢与连接板之间的焊脚尺寸1）分析：该连接为角钢与节点板的连接受轴心力作用。采用两面侧焊。图3.10445°F=500kN(设计值)翼缘板t=20承托板连接板t=14竖向连接板t=202100×80×10d1d22）选hf（由构造） 3）求肢背焊缝、肢尖焊缝分担的力4）确定焊缝的长度（由强度条件）； 检验： 且lw1>b=100mm 且lw2>b=100mm那么，焊缝的实际长度（题设使用引弧板，但实际工程中无法用） 取l1=220mm，或者225mm 取l2=125mm，或者130mm.2.d1=d2=170mm时，确定连接板和端板间的焊

4、脚尺寸1）分析：该链接为角焊缝连接受斜向力的作用，2）由强度条件确定hf 注意：在以上的求解中，近似取（此处按无引弧板考虑）。3）由构造要求确定hf由上述知：取hf=7mm。同时lw=340-2×7=326mm<60hf=60×7=420mm，所以选取hf=7mm满足要求。3.当d1=150mm，d2=190mm时1）分析：该连接为角焊缝连接受偏心力作用，将力F向焊缝的形心O等效，则焊缝受N、V和M的共同作用。A144.93264.9150190eOVN450F=500kNAB其中：NV=Fcos45°500×0.707353.6kNM=Ne=35

5、3.6×20=7072kN.mm。最不利点为A点。lw=340-2×7=326mm<60hf=60×7=420mm，所以，焊缝全部长度有效。 2)强度验算3.9<5%连接是安全的。F150121280A150200BCP103GT3-9如图3.105所示牛腿与柱用角焊缝连接。钢材为Q235，焊条E43型，手工焊。焊脚尺寸hf=8mm，偏心距e=150mm，试求此链接所能承受的荷载F的设计值。解：一、分析：该连接为角焊缝的T型连接，受偏心力F的作用。将F向焊缝、的形心等效，则、受V和M的共同作用。其中：V=F，M=Fe=150F. 最不利点在焊缝的C点二

6、、焊缝有效截面的几何特征.形心1925.65.65.6yx134y212125.6y1VMff0 三、由强度条件确定F最不利点为C点N1M120082×61804.24.212焊缝的受力情况连接所能承受的最大偏心力设计值F=145.45kNP105F150751301003452010习题12 图3.108aVNyOx GT3-12解：一、分析：该连接为普通螺栓受剪连接受偏心力作用，将偏心力F向栓群的形心等效，则栓群受剪力V和扭矩T的共同作用。其中：VF.cosa35×3/5=21kN，N=F.sina35×4/5=28kNTNe1Ve228（7575）21(13

7、050）7980（kN.mm）。1号螺栓为最不利受力螺栓。 二、一个螺栓的承载力设计值3412150751301002010yOVNxT三、强度验算 V的作用： N的作用： T的作用：(a)45°F=500kN(设计值)翼缘板t=20连接板t=14竖向连接板t=202100×80×10d1d2所以，连接满足要求。P105 GT315已知：钢材Q235-B。8.8S级M22高强度螺栓摩擦型连接（板件接触面喷砂后涂无机富锌漆）。计算：（1）角钢与连接板的螺栓连接。 (2)竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接（d1=150mm,d2=190mm）。解：一、设计角钢与连接板的

8、连接（一）、分析：该连接为角钢与钢板的高强度螺栓摩擦型受剪连接受轴心力作用。取d024mm。由P72表3.8知，100×80×10的角钢上，螺栓只能单行排列(见图b)。（二）、单个螺栓的承载力设计值4555(b)100（三）、求需要的螺栓的数目500kN（c）10055455×803205050（四、）布置螺栓（注意：螺栓的边距、端距和中距及线距的要求）布置螺栓如图(c)（五）、验算1.螺栓承载力则：故螺栓满足承载力要求。2.净截面验算（仅对角钢计算，因为连接板的宽度尺寸未给）A0=17.2cm2(一个角钢的横截面积)An=2（A0-d0t）=2×（17

9、.22.4×1.0）=29.6cm2所以，连接满足要求（a）yV翼缘板t=20竖向连接板t=20d1d2F=500kN连接板t=14N45°xe二、竖向连接板与柱的翼缘板的连接(M22，8.8S级)（考虑d1=150mm，d2=190mm）一、分析：该连接为摩擦型连接高强度螺栓受偏心力F作用，将力F向水平方向和竖直方向分解（如图a）。则螺栓受N、V和M的共同作用，该连接为拉剪螺栓连接。其中：N=V=Fcos450=500×0.7071353.6kNM=Ne=353.6×207072kN.mm二、螺栓排列时的构造要求（取d024mm）2、边距：lmax 4

10、d0=4×24=96mm 8t=8×20=160mmlmin 1.5d0=1.5×24=36mm1、中距lmax 8d0=8×24=192mm 12t=12×20=240mmlmin 3d0=3×24=72mm3、端距：lmax 4d0=4×24=96mm 8t=8×20=160mmlmin 2d0=2×24=48mmy50506014506015012050 120190xo(b)3146三、布置螺栓初选6个8.8S级M22高强度螺栓，螺栓排列如图（b）所示，最不利螺栓为1号和6号螺栓。四、一个螺栓的设

11、计承载力五、强度验算y40804014506015012050 120190xO(c)8060所以，连接不满足强度要求由计算结果知，当改用8个M22，8.8S级摩擦型高强度螺栓时，连接仍不能满足要求。但题目给出的竖向尺寸每侧只能布置4个螺栓。但横向尺寸并未限制，所以每侧可以考虑布置两排6个螺栓，共12个螺栓（如图c所示）。所以，这样布置的螺栓满足要求。图3.1112005516F2050504×80P105GT3.16图3.111的牛腿用2100×20由大角钢截得）及M22、10.9S级摩擦型连接高强度螺栓和柱相连，偏心力设计值F=370kN，构件钢材Q235B，接触面喷砂

12、处理，试确定连接角钢两肢上的螺栓数目。(改)解：螺栓布置如图一、分析：连于牛腿上的螺栓和连于翼缘上的螺栓受力不同。下面分别进行分析。 1.将F向连于牛腿上的栓群的形心等效，则该部分螺栓受剪力V和扭矩T的共同作用（为受剪螺栓连接受偏心力作用），其中：VF370kN，TFe1=370×(20055)53650（kN.mm） 2.将F向连于柱翼缘上的栓群的形心等效，则该部分螺栓受剪力V和弯矩M的共同作用（为拉剪螺栓连接），其中：VF370kN，MFe=370×20074000（kN.mm） 二、螺栓受力1.连于牛腿上的栓群：（最上和最下排螺栓受力最不利） e1eF2.连于柱翼缘上的栓群（最上排螺栓受力最不利） 三、单个螺栓的承载力设计值1. 连于牛腿上的螺栓