第三章钢结构的连接计算题答案

1、、选择题1.图中的焊脚尺寸hf是根据_a选定的。2L80x6曲=L54iO=4.?啊h叶=12幼=7加嘶恥后=6mm層=1,56=37inm,h"2X0“加诵1如皿6mm阳=1.510=4.7mm,kfja!K“2冥沪7加谕旳晦"-(/)咖=1.510=47mmk1.210=12mhf=6mm2.如图所示梁截面形式、尺寸（lx=22000X10鴛市及荷载。钢材为Q235-B?F,焊条采用E43型手工焊,梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，hf=_d.梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，hf=_d.mm。2.63如图所示为单角钢（L80X5）接长连接，采用侧面角焊缝（Q235钢和E43型焊条

2、，.二二f'm；'）,焊脚尺寸hf=5mm。求连接承载力设计值（静载）=d.hr5=20.75(360-10)1602xO7Hx(3(TO)x"02075(605-10)160加07幼峨风护巾0设有一截面尺寸为100X8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值。d40mm40mm60mm80mm100mm5. 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,b。6. 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,b。通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用E55

3、E55E50E43前三种均可6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是_c钢材的塑性太低钢材的塑性太低钢材的弹性模量太高焊接时热量分布不均厂焊缝的厚度太小产生纵向焊接残余应力的主要原因是d冷却速度太快焊件各纤维能自由变形钢材弹性模量太大，使构件刚度很大厂施焊时焊件上出现冷塑和热塑区7. 角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，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，c角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝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在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于b。60hr

4、40h厂80h厂120h图示的角焊缝在P的作用下，最危险点是ba、b点a、c点8. 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时c要考虑正面角焊缝强度的提高广要考虑焊缝刚度影响与侧面角焊缝的计算式相同厂取0厂1.22在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度等于_b_。厂设计长度厂设计长度+纵向收缩余量厂设计长度+纵向收缩和横向收缩余量厂设计长度+横向收缩余量13.焊接结构的疲劳强度的大小与13.焊接结构的疲劳强度的大小与a关系不大。钢材的种类应力循环次数连接的构造细节残余应力大小14.焊接连接或焊接构件的疲劳性能与b有关。I应力比厂乡最小应力%最大应力）I应力幅dCFP创-%1

5、5.未焊透的对接焊缝计算应按b计算。对接焊缝广角焊缝广断续焊缝斜焊缝、计算题1.验算图示直角角焊缝的强度。已知静荷载F=120kN（设计值），角焊缝的焊角尺寸为hf=8mm，钢材为Q235BF钢，手工焊，焊条为E43型：一：。1.解:将F移至焊缝形心，F=240kN-Lx20=103.9kN卩5伽厶"KW2M=N'S=103.Qx35=焊缝左边点受力最为不利，由焊缝左边点受力最为不利，由N产生的1039X1031039X103.壬=66.3Nlmm2xO.7A/v2x0.7x5x(250-20fP=血沖52x07iz/v,2x07x3x240/"3如"；=

6、ppjN讪2x07x5x?02代入:代入:+3B.32=1412N椀朋'/；RON加n"焊缝强度满足要求。2请验算图示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。静力荷载设计值F=220kN。钢材用Q235AF，焊条E43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)。尸=185NI加，斗=2Z5M/加，拜“25NI血。2解:(1)计算对接焊缝计算截面的几何特性,中和轴位置(200-16)x10x5+(300-160如V,=uyH(200-110+(300-110y2=310-99211mm焊缝截面几何特性4=x/0x(3£»-Idf+(300-10y

7、i0x(160-99)212+2_x(200-”)x0+(200-")灯0xg-厅12=47X0朋4=(W<0)x=2,9x20W剪力只由腹板承担，故只算腹板的截面积.、。(2)验算焊缝强度经分析最危险点是最下面点，故只要验算该点的焊缝强度。2220200x10211心“一“2a=-=；=193.8Nlmm<r=215NimmIw$79x0"t=220累10？59Ni=125N/mm2几2,px/03折算应力丄厂-；'',.-，厂一=L1185=203.5Nlm故折算应力强度不满足要求，如此焊缝改成二级焊缝，则能满足强度要求了。3.两钢板截面为1

8、8x400，两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N=1181kN，采用M22TT"8S11>rrrt-T1Tf11*TV11£X占"山A斗*T-r-qr-tIIP卄it*HIIJLX一Jk-JJ亠丄丄Asrt*fn*冒tu”養普通C级螺栓连接，do=23.5mm，按图示连接。试验算节点是否安全。3.解：(1)螺栓强度验算单个螺栓抗剪承载力设计值勺：少哼5=98嘶=98脚单个螺栓承压承载力设计值N：=2218305=120800N=120.8k故取".'o每侧12个螺栓，承载力为(2)验算被连接钢板的净截面强度4=And/-401.

9、842.351.8=55.08cm=11Sixi=214.42<215n/2Av55.03102/刑炖/臥朋m4梁的连接构造如图所示。连接承受的弯矩M=1000kNm，剪力V=100kN。钢材Q235，摩擦型高强度螺栓10.9级，M20,接触面喷砂处理，丄-丄-一-。试验算梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按强度。提示：梁腹板分担的弯矩按肱,计算，剪力全部由腹板承受。4.解:(1)连接一侧最不利情况下的受力M由翼缘和腹板按刚度分配梁截面对于水平对称轴的惯性矩/-ZxptfO3+2x400x2Qx®02=487>109m412腹板对于水平对称轴的惯性矩L=v

10、12腹板分担的弯矩:M.=M=x/OOfl=211.5kN'm1487翼缘分担的弯矩：MlOOOH.SSkm翼缘分担的弯矩由螺栓群受轴向力来承担：f=L=l=7885kNh1.0腹板螺栓群除分担部分弯矩外，还承受全部剪力，而该剪力对腹板连接螺栓群又有偏心，将剪力移到螺栓群形心，受力为：V-100kNM=2115+100竺空=220.5k'm1000(2)确定单个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值翼缘螺栓：按图中尺寸沿受力方向的连接长度-一工.:故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数，即：140p=-0,9815Qd.1502.15用二沪(09勺廝)",财x加叙x0奶x打

11、5"丄弘"腹板螺栓：因上、下排螺栓“1”的合力方向大致是水平的，沿受力方向的连接长度:-"丄I-丄一.:，故不需乘折减系数N；=0.9nf/jP=apX；X045155=125.6kN（3）螺栓强度验算a.翼缘板拼接螺栓：螺栓孔径d0取21.5mm,翼缘板的净截面面积为：4=（临-4乂25）灯=62&幣?翼缘板能承受的轴向力：毛截面：，-;.1-'一AJ62.8x100215净截面：-'-.-:；：?.1-05-/-O.Jxn24摩擦型高强度螺栓能承受的轴向力：N=bln=6124=1476上述三项最小值为N=1473kN>翼缘螺栓群

12、受到的力788.5kN，故翼缘板拼接螺栓满足强度要求。b.腹板拼接螺栓：腹板承受的内力V=100kNM=220.5kNm每个螺栓所承受的垂直剪力为：14在弯矩的作用下，受力最大的螺栓承受的水平剪力为:yi>3x故略去；.-一；_"（因昇4x（护+2沪+陽-"90.92+7.143-9l.2kN<125.6kN所以腹板拼接螺栓群满足强度要求。例1:图示一围焊缝连接，已知一一匕；二：，一.1"匚,山1曾,二一一；厂门,，试验算该连接是否安全。，试验算该连接是否安全。解：将F移向焊缝形心0,三面围焊缝受力:T=F'e=37080=29600kNm在计

13、算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取|和|为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大lll2于i和i，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mml1丨2焊缝截面面积：丄，丁厂*，口L=xO7x5x5OO5+2x0.7x<8x2t»xnOJ-dJxyo712=2x0.7x82003+2073x200(100-60)3+0.78300x601在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向，因而该焊缝在外力F作用下，该点最危险。由N在水平焊缝右上端点产生的应力为:3920由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为:Tr2如处严=55冊8.01107由T在该点产生的应力的垂直分量为:代入强度条件:160NImm257()2+(94.455.4)=155.7Nlmm<11焊条为E43型,该连接安全。例2:计算图示角焊缝连接中的h。已知连接承受动荷载，钢材为Q235BF，/='，厲一；|',厂1二；，图中尺寸单位为：mm解：将外力Fi,F2移向焊缝形心0,得N