钢结构第3章作业参考答案课件

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1、钢结构钢结构(第三版第三版)戴国欣戴国欣 主编主编钢结构第3章作业参考答案3.1 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊接连接。钢材为试设计双角钢与节点板的角焊接连接。钢材为Q235BQ235B，焊条为焊条为E43E43型，手工焊，轴心力型，手工焊，轴心力N=1000KNN=1000KN（设计值），分别（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。采用三面围焊和两面侧焊进行设计。mmhmmhmmhfff82.5125.112102.1minmax假假定定(1)(1)采用三面围焊时，采用三面围焊时，KNflhNwffwe3.27316022.112587.02233mmlw29816087.021

2、035.53331KNNNaN35.53323.273100067.02131解：)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhffmmlmm，lmmlmml120310116810830882982121肢肢尖尖取取肢肢背背；KNNNaN35.19323.273100033.02322mmlw10816087.021035.19332)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhff(2)(2)当采用二面侧焊时当采用二面侧焊时KNNaNKNNaN330100033.0670100067.02211mmfhNlwfew18416087.02103302322

3、mmfhNlwfew37416087.02106702311)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhff)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhffmmlmm，lmmlmml20039020082184390823742121肢肢尖尖取取肢肢背背；）肢肢尖尖（对对比比三三面面围围焊焊：肢肢背背mmlmm，l120310213.2 3.2 试求图所示连接的最大设计荷载。钢材为试求图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235BQ235B，焊，焊条为条为E43E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸h hf f=8mm,e=8mm,e1

4、1=30cm=30cm。解：解：mmx4250020522205205250087.020587.02050087.0220587.0205204423242369.2232139.21385.6020587.01220587.024250087.03.2018325020587.021250087.0cmIIIcmIcmIyxpyxFeeFTmme463)300163(16342205212MpafwffTxVyTy16022PITTx250PIT，Ty163509687.0910FFlhFweVy22216016322.15096250PPITFIT即22216016346322.1509

5、6250463PPIFFIF222221607546922.150961115750PPIFIF2227546922.15096122.111570160PPIIFKNF53.2361069.223217546922.1509611069.2232122.11157016024242即，最大设计荷载即，最大设计荷载F=236.53KNF=236.53KN3.3 3.3 试设计如图试设计如图3.823.82所示牛腿与柱的连接角焊缝所示牛腿与柱的连接角焊缝、。钢材为钢材为Q235BQ235B，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊。型，手工焊。解：查表得解：查表得Mpafwt160假设焊缝假设焊缝m

6、mhf8KN，FV98mKNM76.1112.098 计算形心轴位置和惯性矩计算形心轴位置和惯性矩mmxo5.1446.520026.51386.51501006.520022006.51382126.51504232218111045.142056.02122056.0245.142008.1356.045.142.211556.0cmI）（）（）（mmhe6.587.0按剪力由腹板承担，弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑按剪力由腹板承担，弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑MpaMpalhVwe16075.432006.5210983翼缘上边的拉应力：翼缘上边的拉应力：MpaMpaxIMf16085.4

7、352.671018111076.1146上上腹板下口的压应力：腹板下口的压应力：MpaMpaxIMof16082.9348.1441018111076.1146下MpaMpaff1603.10475.430.182.932222满满足足要要求求mmhf8）然然后后再再根根据据构构造造选选取取求求得得（注注：本本题题也也可可以以计计算算ffhh,Mpa，fwc2153.4 3.4 习题习题3.33.3的连接中，如将焊缝的连接中，如将焊缝及焊缝及焊缝改为对接焊缝改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。解：解：若为对接焊缝，则：若为对

8、接焊缝，则：Mpa，fwt185Mpa，fwv125设能承受的最大集中荷载为设能承受的最大集中荷载为F F，VMFV12.0,mmxo43.14512200121501001220020612150形形心心42327.19552/2054.14202.112202.153.146.202.115cmI）（）（当受剪时，最大剪力当受剪时，最大剪力MpafFtISVwvx125257.541257.54)43.145206(1501212107.19554maxKNF19.231解解得得当在翼缘上口受拉时，当在翼缘上口受拉时，KNFMpafFxIMwt9.45218557.66107.195510

9、12.0431max解解得得拉拉当在腹板下口受压时，当在腹板下口受压时，KNFMpafFxIMwc9.24021543.145107.19551012.043max0解得解得压压在腹板与翼缘的交界处，剪应力与拉应力均较大，此时：在腹板与翼缘的交界处，剪应力与拉应力均较大，此时：FFtISV441107.19555.908543.1452061501212107.1955）（FFxIM44107.19554.654843.145200107.1955120）（拉拉wtf1.1322拉KNFFF9.2671851.1107.19555.90853107.19554.65482424KNF，19.2

10、31集中荷载该对接焊缝由剪力控制3.5 3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.833.83），拼接处作用有弯矩），拼接处作用有弯矩M=1122KNM=1122KNmm，剪力，剪力V=374KNV=374KN，钢材为，钢材为Q235BQ235B钢，焊条用钢，焊条用E43E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。焊缝的强度。解：解：查表得查表得Mpa，fwt185Mpafwv125注意：此题中腹板仍受弯剪。注意：此题中腹板仍受弯剪。4321.268193121008.07.504.1282

11、cmI(1)(1)焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处MpafMpahIMwt1852.20921000101.268193101122246max焊缝正应力不满足要求焊缝正应力不满足要求(2)(2)最大剪应力最大剪应力MPafMpatISVwvx1253.4825005008507142808101.2681931037443max(3)(3)腹板和翼缘交界处腹板和翼缘交界处MpatISV6.34507142808101.2681931037443MpafMpawt1851.11.16.2176.3432.20932222max所所以以求求焊缝最大剪应力满足要焊缝

12、最大剪应力满足要Mpa2.209max力力不不满满足足要要求求腹腹板板和和翼翼缘缘处处的的折折算算应应3.6 3.6 试设计图试设计图3.813.81所示的粗制螺栓连接，所示的粗制螺栓连接，F=100KNF=100KN（设计值），（设计值），e1=30cme1=30cm。解、现初拟采用解、现初拟采用8 8个个M20M20号螺栓，其布置如下图所示：号螺栓，其布置如下图所示：则螺栓间的最大间距则螺栓间的最大间距dmax=8dmax=820=160130mm,20=160130mm,满足要求满足要求查表得：查表得：2305mmNfbc2140mmNfbvKNfdNbvbv96.4314042014.

13、3422KNftdNbcbc0.613051020校核此螺栓连接校核此螺栓连接,此螺栓为承受剪、扭共同作用：此螺栓为承受剪、扭共同作用：2222221978)5.195.6(468cmyxiiKNyxyeFNiiTx6.29101978195.03.010042211KNyxyeFNiiTy1.910197806.03.010042211KNnFNF5.1281001KNNNNNFyx6.36)5.121.9(6.29)(22211211所以此螺栓满足要求所以此螺栓满足要求KNNbv96.43KNNbc0.613.7 3.7 试设计如图试设计如图3.843.84所示：所示：角钢与连接板的螺栓连

14、接；角钢与连接板的螺栓连接；竖向连接板与柱的翼缘连接；竖向连接板与柱的翼缘连接；构件钢材为构件钢材为Q235BQ235B，螺栓为粗制螺栓，螺栓为粗制螺栓，d1=d2=170mmd1=d2=170mm。解：、角钢与连接板的连接，可按照轴心受剪进行计解：、角钢与连接板的连接，可按照轴心受剪进行计算，选用算，选用M22M22号螺栓。号螺栓。计算所需螺栓数计算所需螺栓数 取取n=4n=4，其布置如下图所示，其布置如下图所示7.39.93350minbNNn2/140mmNfbv2/305mmNfbc2vnmmt14KNfdnNbvvbv4.10614042214.32422KNftdNbcbc9.93

15、3051422L1L121015d21015d0 015X2415X24360(360(满足满足)（满满足足）aanMPfMPXXAN2151.146)2481390(21035031,2/170:mmNfbt查表、连接板与柱翼缘板的连接、连接板与柱翼缘板的连接 由于剪力由承托板承担，而力的作用线通过连接板形心，由于剪力由承托板承担，而力的作用线通过连接板形心，所以连接板和柱翼缘的连接应视为轴心受拉连接，拟采用所以连接板和柱翼缘的连接应视为轴心受拉连接，拟采用C C级级M20M20螺栓。螺栓。取取n=6,n=6,其布置如图所示其布置如图所示 245.2cmAeKNfANbtebt7.41170

16、2459.57.4145sin350btxNNn3.73.73.83.83.83.8按摩擦型高强度螺栓设计习题按摩擦型高强度螺栓设计习题3.73.7中所要求的连接（取消承中所要求的连接（取消承托板），并分别考虑：托板），并分别考虑：d1=d2=170mm;d1=d2=170mm;d d1 1=150mm,d=150mm,d2 2=190mm,=190mm,螺栓强度级别及接触面用处理方式自选。螺栓强度级别及接触面用处理方式自选。解：、选用解：、选用10.910.9级级M22M22号摩擦型高强度螺栓，构件选用表面喷号摩擦型高强度螺栓，构件选用表面喷砂处理方法，查表得：砂处理方法，查表得：a a、角

17、钢与连接板的连接按轴心受剪计算；、角钢与连接板的连接按轴心受剪计算；取取:n=6:n=6，其布置如图所示，其布置如图所示 45.0KNP190KNPnNfbv95.7619045.019.09.05.495.76350bvNNn（满足）（满足）（MPafAnnNn21590.13382413902)615.01(103505.0131b b、连接板与柱翼缘板的连接，拟采用、连接板与柱翼缘板的连接，拟采用10.910.9级级M22M22号螺栓号螺栓4 4个个校核此校核此 故不满足承载力要求故不满足承载力要求KNNNNvt45.247707.035045sinKNNbv95.76KNPNbt152

18、1908.08.0KNNNvt86.61445.247121.115286.6195.7686.61bttbvvNNNN此题考虑增加螺栓数为此题考虑增加螺栓数为n=6,n=6,校核其连接强度：校核其连接强度：则：则：满足要求满足要求 ，其布置如图所示，其布置如图所示KNNNvt24.41645.2471807.015224.4195.7624.41bvvbttNNNN、当、当d1=150mmd1=150mm、d2=190mmd2=190mm时，角钢与连接板的连接无变化，时，角钢与连接板的连接无变化，与相同，而连接板与柱翼缘的连接则是承受拉、弯、剪共与相同，而连接板与柱翼缘的连接则是承受拉、弯、

19、剪共同作用。同作用。e=0.02me=0.02mKNNNNtv45.247707.035045sinMKNeNMt702.045.247因为弯矩较小，仍采用因为弯矩较小，仍采用6 6个螺栓对称布置，个螺栓对称布置，如右图所示，则如右图所示，则（满足）（满足）KNPKNyyMnNNitt1528.074.581.041.07645.2472211KNNbv152KNNbt95.76KNNv24.41645.247（不满足）（不满足）103.195.7674.5815224.41bttbvvNNNN改间距为改间距为150mm150mm再算再算KNNt91.5215.0415.07645.24721

20、（满足）（满足）1959.095.7691.5215224.41bttbvvNNNN2250mmnfbv2470mmnfbc203.3cmAeKNfdnNbvvbv97.18925042214.324223.9 3.9 按承压型连接高强度螺栓设计习题按承压型连接高强度螺栓设计习题3.73.7中角钢与连接板的中角钢与连接板的连接，接触面处理方式及螺栓强度级别自选。连接，接触面处理方式及螺栓强度级别自选。解：选用解：选用8.88.8级级M22M22号高强度螺栓，查表：号高强度螺栓，查表：KNftdNbcbc44.165470221612.244.165350minbNNn，取，取n=3,n=3,其

21、布置见下图：其布置见下图：（满足）（满足）aanMPfMPXXAN2151.146)2481390(21035031,3.103.10、图、图3.103.10的牛腿用的牛腿用2 210010080802020（由大角钢截得）及（由大角钢截得）及M22M22 摩擦型连接高强度螺栓（摩擦型连接高强度螺栓（10.910.9级）和柱相连，构件钢材级）和柱相连，构件钢材 Q235BQ235B，接触面用喷砂处理，要求确定连接角钢两个肢上，接触面用喷砂处理，要求确定连接角钢两个肢上 的螺栓数。的螺栓数。KNP19045.0KNPnNfbv9.15319045.029.09.0解：牛腿柱与角钢的连接受剪力与扭

22、矩共同作用：解：牛腿柱与角钢的连接受剪力与扭矩共同作用：V=F=370KN,T=F.e=370V=F=370KN,T=F.e=3700.145=53.65KN.M;0.145=53.65KN.M;查表：查表：现拟采用现拟采用5 5个高强度螺栓，其布置如图所示；校核其强度：个高强度螺栓，其布置如图所示；校核其强度：2222640)168(2cmyKNyyTNiT13.1341064016.065.534211KNNKNnFNNbvTv9.15319.153)5370(13.134)(222211所以此连接满足承载力要求。所以此连接满足承载力要求。KNFV370MKNFM743702.02.045

23、.0KNP190、角钢与柱翼缘板的连接承受弯矩、剪力共同作用；、角钢与柱翼缘板的连接承受弯矩、剪力共同作用；现拟采用现拟采用1212个螺栓，对称布置，个螺栓，对称布置，其布置见图，校核其强度：其布置见图，校核其强度：222222240)20124(4cmyiKNyyMNit07.661022402.074421KNnVNv83.30123701835.015207.6695.7683.30bttbvvNNNN则：则：故此连接满足要求故此连接满足要求考虑到工作方便，牛腿与角钢的连接也可以增加一个考虑到工作方便，牛腿与角钢的连接也可以增加一个螺栓，和角钢与柱的连接相同。螺栓，和角钢与柱的连接相同。