钢结构课后习题.doc

第三章部分习题参考答案

3.8 已知A3F钢板截面用对接直焊缝拼接，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：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值
采用引弧板，故焊缝长度
承受的最大轴心拉力设计值

3.9 焊接工字形截面梁，在腹板上设一道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作用荷载设计值：弯矩M=1122kN·mm，剪力V=374kN，钢材为Q235B，焊条为E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。

解：（1）焊缝截面的几何特性
惯性矩
一块翼缘板对x轴的面积矩

半个截面对x轴的面积矩

（2）焊缝强度验算
焊缝下端的剪应力
焊缝下端的拉应
所以，该焊缝不满足强度要求（建议将焊缝等级质量提为二级）
则 <
下端点处的折算应
且焊缝中点处剪应力

3.10 试设计如图3-67所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235-B，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值N=500kN(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。

解：①采用侧焊缝
一．角焊缝的焊脚尺寸
最大
最小
采用=6mm.满足上述要求（规范第8.2.7条）
二．角钢背部侧面角焊缝长度

则所需角焊缝长度

，，满足构造要求
实际长度 =272mm，取280mm
三．角钢趾部侧面角焊缝长度

则所需角焊缝长度
同理满足构造要求
实际长度 =124mm，取130mm
②采用三面围焊
一． 构件端部正面角焊缝所能承受的力

二． 角钢背部侧面角焊缝长度
对边取力矩，由,得

则，满足构造要求
实际长度=219mm，取220mm
三．角钢趾部侧面角焊缝长度
=66.2Kn
则，满足构造要求
实际长度=56mm，取60mm
可知，第二种方法更经济。

3.11 图3-68所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N=1000KN。钢材为Q235B，焊条为E43系列型，试验算此连接焊缝是否满足要求。

解：（1）正面角焊缝能传之力

侧面角焊缝能传之力

则该接头按角焊缝强度计算能承受的轴心拉力设计值
,满足
（2）计算拼接板或钢板所能承受的轴心拉力
钢板的截面积 A=
两块拼接板面积=
，基本能满足。

3.12 试计算图3-69所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN(设计值)，与焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。

解：把N分解为水平和竖向两个分力

外力通过焊缝形心，故焊缝应力

代入焊缝的强度条件
，
差不多满足

3.13试设计如图图3-70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：一. 角焊缝①的设计
根据剪应力互等定理，焊接牛腿翼缘与腹板接触面间沿梁轴单位长度上的水平剪力为
为了保证翼缘板和腹板的整体工作，应使两条角焊缝的剪应力不超过角焊缝的强度设计值。即
因此可得=2.4mm，取
三． 角焊缝②，③的设计
焊缝尺寸近似标于左图，并设角焊缝②，③尺寸皆为
焊缝有效截面的形心位置
对x轴的惯性矩

焊缝应力和焊脚尺寸
假设弯矩由全部焊缝承受，剪力只由竖向角焊缝承受并沿竖向均匀分布
焊缝上端拉应力
下端拉应力
竖向焊缝上的平均剪应力

则下端处折算应力需满足以下条件

所以，取=8mm，满足构造要求

3.14试求图3-71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，。

解：1.有效截面的几何特性

两水平角焊缝的计算长度为
面积
形心位置
惯性矩

2.扭矩和剪力设计值

3.角焊缝的强度条件及最大设计荷载
以左上角点的应力最大

由角焊缝强度条件：

3.15如图3-72所示:两块钢板截面为，钢材A3F，承受轴心力设计值N= 1180kN，采用M22普通螺栓拼接,I类螺孔，试设计此连接。

解：螺栓连接的强度设计值：
1.计算螺栓的承载力设计值
受剪
承压
2.计算所需螺栓并进行布置
所需螺栓数为（由受剪控制），采用12个
3.构件净截面强度的验算
由于拼接板截面面积大于钢板，故只需验算钢板即可

故钢板净截面应力为
，满足

3.16 图3-73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V=240kN。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托承受剪力；2)假定支托不承受剪力。

解：1) 假定支托承受剪力
验算受力最大螺栓的抗拉强度（即最上排）
，满足。
2)假定支托不承受剪力
；

，满足。

3.17 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图3-74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：查表知：抗滑移系数，一个螺栓的预拉力
一个螺栓抗剪承载力设计值为

由图可知:
故螺栓能承受剪力
因拼接板与钢板等厚，故只需验算钢板强度
净截面面积
净截面强度为

所以
毛截面强度为

所以
所以 可知此连接能承受的最大拉力