钢结构课后习题第三章

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=1122kNmm，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)。采用侧焊缝；采用三面围焊。解：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 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，。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。解：一. 角焊缝的设计 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，的设计焊缝尺寸近似标于左图，并设角焊缝，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