钢结构_刘小渝、肖光宏_习题

钢结构的连接习题参考答案1．已知A3F钢板截面mmmm20500用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ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：查附表1.2得：2518mmNfwt则钢板的最大承载力为：KNfbtNwtw1850101852050032．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mmKNM1122，剪力KNV374，钢材为Q235B，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。解：查附表1.2得：2518mmNfwt，2512mmNfwv。截面的几何特性计算如下：惯性矩：44233102682065071428014280121210008121mmIx翼缘面积矩：41198744050714280mmSx则翼缘顶最大正应力为：2243185215021026820610281011222mmNfmmN.hIMwtx满足要求。腹板高度中部最大剪应力：2243125075281026820625008500198744010374mmNfmmN.tIVSwvwxx满足要求。上翼缘和腹板交接处的正应力：2120805075002150507500mmN..上翼缘和腹板交接处的剪应力：243116434810268206198744010374mmN.tIVSwxx折算应力：2222212152031100606434320803mmN.f.mmN...wt满足要求。3．试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235B，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值KNN500(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。解：查附表1.2得：2160mmNfwf①采用两边侧焊缝因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为：KN.N.N35050070701KN.N.N1505000302肢背焊缝厚度取mmhf81，需要：cm...fh.Nlwffw531910160807021035070223111考虑焊口影响采用cmlw211；肢尖焊缝厚度取mmhf62，需要：cm...fh.Nlwffw161110160607021015070223222考虑焊口影响采用cmlw132。②采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取mmhf6，KN..flh..Nwfwf14816090670221270221233KNNN.N276214835027031，KNNN.N7621485023032每面肢背焊缝长度：cm...fh.Nlwffw54201016060702102767022311，取cm25每面肢尖焊缝长度cm...fh.Nlwffw655101606070210767022322，取cm104．如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值KNN1000。钢材为Q235B，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。解：查附表1.2得：2160mmNfwf正面焊缝承受的力：KN..flhNwffwe4371016022120087022311则侧面焊缝承受的力为：KNNNN563437100012则2232160251142208704105634mmNfmmN..lhNwfwef满足要求。5．试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知KNN390(设计值)，与焊缝之间的夹角60，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。解：查附表1.2得：2160mmNfwfsinNNx，cosNNy237815020087026010390702mmN..sinlh.sinNANwfwxf23058720087026010390702mmN..coslh.cosNANwfwyf22222216017151058722178150mmNfmmN....wffff满足要求。6．试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。解：查附表1.2得：2160mmNfwfKNV98mmKNFeM1176012098故翼缘焊缝多承受的水平力为KN.hMH095720611760设③号焊缝只承受剪力V，取mmhf83故③号焊缝的强度为：2231607543200870210982mmNfmmN..lhVwfwef满足要求。设水平力H由①号焊缝和②号焊缝共同承担，设②号焊缝长度为150mm,取mmhf62故②号焊缝的强度为：223216060231221506702100957mmNfmmN...lhHwfwef满足要求。7．试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸mmhf8，cme301。解：查附表1.2得：2160mmNfwf在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。2221081008100152025080702702mm.cm....lh.Awfw围焊缝有效截面形心O距竖焊缝距离：cm......x4444502245020280702202080702两个围焊缝截面对形心的极惯性矩yxpIII：423339668250208070128070202125080702cm......Ix42332848444508070128070504442202080701220807022cm..........Iy则442516284839668cmIIIyxp围焊缝最大应力点A处各应力分量：F..FAFwvy00009901081002F...FIFeypmaxTx0002701042516102504443052042F....FIFexpmaxTy000170104251610444204443052042wfTxTyvyf.222212221600002702210001700000990mmNF..F.F.2160000350mmNF.则得KN.NF9894584589898．如图所示两块钢板截面为40018，钢材A3F，承受轴心力设计值KNN1180，采用M22普通螺栓拼接,I类螺孔，试设计此连接。解：查附表1.3得：螺栓2170mmNfbv，2400mmNfbc。查附表1.1得：2205mmNf。每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为：KN..fdnNbvvbv31291011704222422KN...ftdNbcbc41581014008122取KN.Nbmin3129故1931291180..NNnminb取10个拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。ⅢⅠⅡⅡⅠⅢ验算钢板净截面强度：2232052101822418400101180mmNfmmNANn但应力在5%范围内，认为满足要求。9．如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm，承受的荷载设计值KNV240。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。解：查附表1.3得：螺栓2140mmNfbv，2170mmNfbt，2305mmNfbc。1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓24482cm.Ae。每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：KN..fdnNbvvbv98431011404021422KN...ftdNbcbc81091013058102KN..fANbtebt62411011704482弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：KN.NKN..yMyNbtit62412928302010230101102402222221剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力：KN.NKNnVNbcv8109308240剪力和拉力共同作用下：19630624129289843302222....NNNNbttbvv可靠2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。KN.NKN..yMyNbtit62412928302010230101102402222221支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用mmhf10，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），2231602413225180107010240351351mmNmmN...lhV.we满足要求。10．某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N。解：查附表1.1得：2295mmNf查表3-9和3-10得：，KNP125，500.一个螺栓的抗剪承载力：KN...Pn.Nfbv511212550029090故KN..nNNbv5112511210净截面验算：2012332222102cm...dnbtAnKN..nnN.NN5101221011255011255012223295305102331051012mmNfmmN..ANnn不满足要求。故应按钢板的抗拉强度设计。KN..fANn4979102331029523则KN...nn.NN22108810250149795011