【精品】钢结构原理习题答案第三章

钢结构原理习题答案第三章钢结构原理习题答案第三章PAGEPAGE1/16试设计双角角钢与节点板的角焊缝连接（如下图）。钢材为Q235-B，焊条为E43型，手工焊，作用着轴心力1000KN（设计值采用三面围焊和两面侧焊进行设计。缝强度设计值：fw160N/mm2焊缝内力分配系数为：f213（肢背，

13（肢尖）最大焊缝厚度：肢背：h

fmax

10(1~2)8~9mm，

fmax

1.21012mm12最小焊缝厚度：12tmaxh tmaxfmin

5.2mm（1）.若采用三面围焊：钢结构原理习题答案第三章钢结构原理习题答案第三章2/2/16正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度即l b125mm，w3所有焊缝厚度均取为6mm，则正面角焊缝所能承受的内力N为：3N 2hl 3 ew3 f

fw20.761251.22160205.0KNfNNN 321000N

564.2KN1 1 2 3 2NN N 311000N

230.8KN2 2 2 3 2N 564200l 1w1 2hfe f

6 6425.8mm43cm。20.76160l N2 6 230800 6177.7mm18cm。w2 2he

fw 20.76160f（2）.若采用两面侧焊，肢背焊缝厚度为8mm，肢尖焊缝厚度为6mm。NN1 1

21000667KNN3

N2

11000333KN3l N1w1 2hfe f

16 667000 16388.2mm40cm。20.78160l N2 12 333000 12259.8mm26cm。w2 2he

fw 20.76160f8h lf1 w1

60hf1

，8h lf2

60hf2

，即肢背和肢尖焊缝均满足最大焊缝长度和最小焊缝长度的构造要求。3.81Q235－BE43h1

8mm，e1

30mm。钢结构原理习题答案第三章钢结构原理习题答案第三章3/163/163.813.811h 8mm1f

30cm计算截面的重心位置为则e20546159mm2计算中由于实际焊缝长度略大于图示长度，不再扣除水平焊缝的端部缺陷焊缝的极惯性矩：1I X 12

0.70.850320.70.820.525220183cm41 20.5I 2 0.70.820.5320.70.820.5( 4.6)20.70.8504.622129.5cm4y 12 2I IIP x y

201832129.522312.5cm4TF(e1Tr

e)F(3015.9)45.9F2F45.925102 Tx Ip

5.14104F22312.5104T TyTp

F45.915.9102 3.27104F22312.5104轴心力V=F在A点产生的应力V F F Vy he

l 0.78(2205((f)( )22ff

5096

1.96104F则A点处： f Ty

5.23104F由

fw160N/mmF239.1KN f Tx

5.14104F f所以最大设计荷载为239.1KN试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①②③。钢材为Q235-B，焊条E43手工焊。设计值设计值钢结构原理习题答案第三章钢结构原理习题答案第三章PAGEPAGE14/16t121）.焊缝①t12hf1max

1.2t1.21214.4mm，

f1

5.2mm设h 8mmf1

20016184mm，在偏心力F作用下承受轴力N98KN和MNe980.021.96KNm焊缝，在N作用下焊缝受的均布应力值为N 98000 fYN

20.7h

lf1w1

20.78

47.6N/mm2在M作用下，焊缝的最大应力为6M

61960000 fYM 20.7h

l f1w1

20.781842

/mm2 f

fYN

fYM

3178.6N/mm2f

fw满足要求。f（2）.焊缝②③VN98KN和弯矩MNe980.1211.76KNm 。角焊缝强度设计值fw160N/mm2hf

8mm，全截面焊缝形心的纵坐标为：x0

13420419229612219275912118.6mm假设V1341221922 640由两条竖向焊缝均匀承受，M由焊缝组成的“T”形截面承受。两条竖向焊缝的计算面积为Aw

20.781922150.4mm2“T”焊缝对中和轴的惯性矩为：I 13480.7(204118.6)212280.7(192118.6)2w12 80.71923280.7192(118.696)216857935.4mm412由危险点A最大正应力：M118.6 11760000118.6 82.6N/mm2平均剪应力：f I 16857935.4wV 98000 f (hl )ew

280.782.6

45.6N/mm2当承受静荷载时(ff

)2f

( 1.22

45.6281.7N/mm2fw160N/mm2当承受动荷载时f22 82.6245.6294.4N/mm2f

160N/mm23.4.3.4.习题3.3的连接中，如将焊缝及焊缝改为对接焊缝（量标准检验，试求该连接的最大荷载。解：设最大荷载为F，则V=F,M=F*e＝120F对接焊缝的设计强度为:fw185N/mm2tfw125N/mm2对接焊缝计算截面与牛腿截v面相同。方法一：焊缝承受剪力V=F和弯矩M=Fe＝120F作用全截面焊缝形心为：

188129412619412(188126)12

134.13mm1I 12612(1886134.13)2x

12188318812(134.13188/2)21569.74104mm412S12612(1886134.13)90523.44mm3B点处的最大正应力为：1M134.13IX

120F134.13185<F180.42KN1569.74104由点A的强度条件[120F(188134.13)1569.74104]23(F90523.441569.74104)[120F(188134.13)1569.74104]23(F90523.441569.74104)2

1.1185redzs f f得F203.56KN方法二（简化计算方法V板承受，弯距M腹板面积AW

188122256mm2腹板中部最大剪应力：3 F 125F188KN2AWB点的正应力：

134.13120F

185F180.42KNB2 1569.74104xX2F 180.42KN3.5.焊接工字型梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（见图maxM1122KNmmV374KNQ235E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：对接焊缝的计算截面与梁的截面相同，所以1xI 1281000322801450722681930827mm4翼缘板所x对应的面积矩：S 280145071987440mm3截面最大正应力：x1Mh 1122000000514max

2 26819308272 107.5N/mm2IxI

w185N/mm2t截面最大剪应力：VS 374000(280145075008250) x 52.1N/mm2fw125N/mm2max It 26819308278 x上翼缘和腹板交接处的正应力：500 5001应力：

max

514107.5514104.6N/mm2上翼缘板与腹板交点处的剪 VSx1

3740001987440 34.6N/mm2交点的验算折算应力：1 It 26819308278x104.62334.62120.6N/mm21.1104.62334.62计值)，e30cm计值)，e30cm。1解：粗制螺栓fb305N/mm2，fb140N/mm2c v初步设计：螺栓间距为80，两排，每排6颗，两排间距为80mm螺栓为M20一个螺栓的承载力为：Nbnv vd4fb1v202140443.97KNNbd tfb2010305c cNbmin43.97KNy200,x40,y1 1 13x1取x0V=F=100KN,T=Fe＝100(3010)4000KNcm＝4107N.mmV100

8.3KN

TY

4107

35.7KNN1N n 12

N1XT

1y y2i

4(40212022002)N N21

N21XT

8.3235.72

36.7KNNbmin

43.97KN3.84所示：翼缘板连接板竖向连接板承托板

设计值①角钢与连接板的螺栓连接；②竖向连接与柱的翼缘板的螺栓连接；构件钢材为Q235-B，螺栓为粗制螺栓，d d1 2

170mm。解：fbt

170N/mm2，fbv

140N/mm2，fbc

305N/mm2（1）.角钢与连接板的连接，用M20螺栓单行排列，栓距取70，角钢轴线为螺栓线，则一个螺栓的承载力设计值：抗剪承载力设计值：d2 3.14202Nbn fv v 4 v

2 1404承压承载力设计值：Nbd tfc c

201430585.4KN[Nb]

min

85.4KN连接所需螺栓：n N[Nb

min

35085.4

4.1，取5个。（2）.竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接设计：承托受剪力，螺栓只承受轴拉力2N 3502x 2

247.5KN用M20Ae

245mm2。单个抗拉螺栓承载力设计值为：NbAft et

de4

fb24517041.65KNnt

N 247.5[Nb] 41.65t采用双排螺栓一边4个，n=8个。栓距取80，布置时将螺栓群的重心放于角钢轴线与翼缘板的交点上。按摩擦型连接高强螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板d d1 2

170mm;d1

150mm,d2

190mm。螺栓强度级别及接触面处理自选。解：角钢与连接板得螺栓连接设计如下：8.88.8级M20高强螺栓预拉力查表得P＝125KN，接触面采用喷砂处理，＝0.45则一个螺栓的抗剪强度为：Nb0.9nP0.920.45125101.25KNv f需要螺栓得数目为：nNNbv350101.253.46取螺栓数目为4个当dd 170mm时：1 2选10.9级高强螺栓，M20，预拉力查表得P＝155KN,0.45，2560mm，端距为50mmF分解成：N Nx y

350

2247.5KN每个螺栓承受的拉力为：2NNx24.75Nb0.8P0.8155KN124KNt 10NN yv 10

t24.75Nb0.9nv

(P1.25Nt

)0.910.45(1551.2524.75)50.25KNN规范公式验算为：

24.7524.750.691所以满足要求Nb Nbt v

124 50.25当d150mmd 190mm时1 2仍然选择之前的螺栓布置此时螺栓群承受拉力,弯矩和剪力的共同作用N Nx y

350222

247.5KNMNx

0.249.5KNm一个螺栓的最大拉力：N My

247.5 49.5120103N

107.25KN0.8P0.8155124KN1t1 n 1

y2 10 22(1202602)i连接的受剪承载力设计值为：Nbv

0.9nf

(nP1.25Nti

nNti

为螺栓收受拉力之和。按比例关系可求得：N 66KNt2

V=N247.Kb0.nn1.2N)0 N 24.75KNt3

ty v f tin N)0.0.4[1151.2(107.624.7)2427.8Nti2624.7)2427.8满足要求按承压型连接高强螺栓设计习题3.7强度级别自选。翼缘板连接板竖向连接板承托板

设计值解：采用8.8级M20,取n=4,接触面喷砂后生赤锈。fb250N/mm2，fb465N/mm2v c[Nb]d tfb2014465130.2KNc[Nb]