第八章焊縫螺栓連接 鋼結構習題參考解答

1、，因長度不F=125kN8-83所示。（Q235鋼），承受荷載如圖8.4 有一工字形鋼梁，采用I50a型，手工焊，焊縫質量屬級，對接焊縫抗拉強E43夠而用對接坡口焊縫連接。焊條采用2ww2mmNf/f?205N/mm120。驗算此焊縫受力時是否安度設計值，抗剪強度設計值vt 全。 8.4 8-83 習題圖 解： 依題意知焊縫截面特性：3342度面寬度h=50cm，截1858.9cm,Ix=46472cm,Sx=1084.1cm,截面高A=119.25cm，Wx tw=12.0mm。，翼緣厚t=20mm，腹板厚b=158mm）10（250假定忽略腹板與翼緣的圓角，計算得到翼緣與腹板交點處的面積矩

2、S=20158135 mm。=7.58410m?250kNkNM?F?2V?F?125 對接焊縫受力：； 焊縫應力驗算：610M250?2w2?/mm?f?205N?134.5N/mm 最大正應力：t 3W101858.9?x33VS10?10?1084.112522wx?N/mmmm?f?120N?24.3最大剪應力： v 4tI12?4647210wx 折算應力： hVSM 222w22201?mm/?205?127.2N/mm?(N?3(?)?f)?123.743?17.0 tzstIWhwxx 故焊縫滿足要求。 8.5 圖8-84所示的牛腿用角焊縫與柱連接。鋼材為Q235鋼，焊條用E4

3、3型，手工焊，角焊w2mm/?160Nf。T=350kN縫強度設計值，驗算焊縫的受力。 f 焊縫截面計算簡圖8-84-1 習題8.5 圖 圖8-84 解：mm110102?2t?130?l日）19年 6有些問題，應取月，黃鉅枝06（注：焊縫上下翼緣長度114mm ，截面特性計算如下：如圖8-84-12mmh?5667.2?288?2)?0.7A?(114?2?52?4 f2mmh?3225.6288?2?0.7A? fw28828814732mm100.7h?7.913?2?52?()?288I?4?2?114?(?16)? ff 2212 焊縫受力： 22mkN?49.5V?e?M?NT?2

4、47.5kNT?247.5kNV? ； 22 a、b兩點，下面分別驗算：應力驗算：危險點為 對a點：310?N247.52N?mm/?43.67N? a 5667.2A6My160?49.5?102Ma?mmN/?100.09? a 7I10?7.913f2wNM2?mm195.2?Nf/?43.67?100.09143.76N/mm? ffaa 點：對b310247.5?V2V?mmN/?76.73 b 3225.6Aw2NN?mm/?43.67N? ab6My144?49.5?102Mb?mm/90.16?N? b 7I10?7.913f 2MN?43.67?90.16?222wV22bb

5、?mm/?160Nf76.73?133.87N/mm?)(? ?fb?1.22?f 故焊縫強度滿足要求。 8.6 計算圖8-85所示的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接處的角焊縫。鋼材為Q345鋼，w2mmN/f?200，F(xiàn)=200kNE50焊條為型，。問：（1）腹板拼接處是否滿足要求？（2）f 確定翼緣拼接板焊縫腳尺寸和長度。 圖8-85 習題8.6 解： V?F?200kN，力：受構力學知識，拼接處（1）根據(jù)結M?2200kN?m，其中剪力由腹板承擔，彎矩由工字梁的翼緣和腹板 慣性矩的比值分配： 12?1043mm10?1.219450?20?710I?1420?12?10? x121394

6、mm10?2.86?I?12?1420 w12圖8-85-1 角焊縫計算簡圖 9I102.86?wM?M?2200?516.16kN?m W10I1.219?10x?mkNM?1683.84M?M? wf經過分析，拼接板左右兩側受剪力與彎矩作用，相比較而言，右側拼接板焊縫受力更不利，故以右側拼接板焊縫驗算。 計算焊縫截面特性： 162?2162? 2xmm?145.8x?162?16.2mm16.2? ， 1213002?162?y?y?650mm 由對稱性得：2113942mm10?1.791300?)?0.7?I?(162650?2?8 x1212?2374mm101.35?8?16.21

7、6.2?1300?0.7?I2?162?162?81? y1294mm1.80?10?I?I?I yxf?2mm?9094.4?0.7?1300A?2?162?8 f將剪力、彎矩移至焊縫形心得到焊縫受力： M?516.16?200?0.1588?547.92kN?mkNV200? ；w B兩點為危險點，下面分別驗算：焊縫驗算：分析得A、 點：對A310V200?V2?)(?11.0N/mm? ay9094.4?A2f6yM650?10?547.922M?1w)mm?(?98.9N/? ax910?1.8022?If6xM145.810?547.92?M2?1w)?22.2N/mm(? ay91

8、02?1.80?2?If 2MV?ayay2wM22?mm?102.6N/mmN?f/?200 ?fax?f2V2MM2?)(?2.5N/mm?98.9N/mm)(?)mm?(?11.0N/ B 對點，同理可得： bxbxby 2M?2by2MVw2?mm?200?N?81.5N/mm/?f? ?bybxf?f 故焊縫強度滿足要求。 M610?1683.84f?N?1169.3kN）翼緣受軸力：2 （ 20?h1420 mmh?16h?t?(12)t1.5h? 且對于角焊縫，一般要求，取fff3101169.3?l2?0.7h?mm?261l 由，計算得到：wwf?280lmm（一側）便可以滿

9、足要求。故取 w 8.7驗算圖8-86中桁架節(jié)點焊縫“A”是否滿足要求，確定焊縫“B”、“C”的長度。已知焊縫A的角焊縫h10mm，焊縫B、C的角焊縫h=6mm。鋼材為Q235鋼。焊條用E43型，ffw2mmN160f/?。在不利組合下桿件力為N手工焊，=150kN，N=489.41kN，N=230kN，321fN=14.1kN，N=250kN。 54 8.7 習題8-86 圖解： V?N?N?339.41kNM?V?e?339.41?0.225?76.37kN?m A受力：；焊縫12lw?M6?6?29076.37?10 22?97.2N/mm 137?5803lh?2?0.7 wf1231

10、0339.41?V2?mmN/?41.8 2?0.7h?l2?7?580wf 2 2?97.2?22w22?mm160N/mm/?f?41.8?89.9N ?f?1.22?f故焊縫A的強度滿足要求。 對于焊縫B： 0.7Nw3?l?119.8mm?fl?130mm。肢背： 取 wfw2?0.7hlwf0.3Nw3?l?51.3?fmml?60mm。 取肢尖： wfwl0.7h2?wf對于焊縫C： 0.7Nw5?l?f130.2mm?l?140mm。 取肢背： wfw2?0.7hlwf0.3Nw5?l?55.8?fmml?65mm。 取肢尖： wfwlh?20.7wf 8.8驗算圖8-87所示的

11、角焊縫是否安全。已知：鋼材為Q345鋼，焊條為E50型，手工焊，w2mm/?200Nf，F(xiàn)=160kN10mmh，。 ff 圖8-87 習題8.8 解： 截面特性計算： 190?2190 2xmm136.9x?190?53.1?mm53.1? ； 12300?190?2mm150y?y? 2114732mm0.7?10?7.56I?(190?150?2?10?300?) 圖8-87-1 角焊縫計算簡圖 x1212?4236mm100.7?10?53.195?18.6?300?53.1?I?2?190?190 y1247mm?I?I?9.4210I? yfx?2mm10?3004760?A?0.

12、72?190 f(0.500?0.0531)?71.5160?kN?mM?kNF?160V? 焊縫受力：；經過分析，危險點為A、B點，下面分別對A、B點作應力分析： 對A點： 310?V1602V?)?(?16.8N/mm? ay47602?2?Af 6My?150?1071.52M?1(?mm)?57.0N/? ax72?I2?9.42?10f 6Mx?10136.971.5?2M?1)?N/mm(?52.0 ay7102?9.42?2?If 2MV?ayay2w2M2?mm?200fN/?80.2N/mm? ?fax?fMy2M2VV?1(?mm)?57.0N?/)(?16.8N/mm?

13、B點，同理可計算得：；對bxayby2?If 6Mx?53.1?1071.52M?2(?)20.1?N/mm? by72?I2?7.83?10f 2?M?222wVM?bxmm?200?mm?46.8N/N?f/? ?byfby?f故知焊縫強度滿足要求。 8.9 圖8-88所示為一梁柱連接，M=100kNm，V=600kN。鋼材為Q235C鋼。剪力V由支w2mm/?160fN，端板厚14mm，焊條用托承受，E43型，角焊縫的強度設計值支托厚20mm。 f（1）求角焊縫“A”的hf。 b2mm/170f?N 2（）彎矩M244.8由螺栓承受，M級螺栓，驗算螺栓強度。t 圖8-88 習題8.9 8

14、.10 確定圖8-90所示A級螺栓連接中的力F值。螺栓M20，N=250kN，鋼板采用Q235B，b2b2mm/405f/320f?Nmm?N 8.8號鋼（，螺栓材料為t=10mm厚度為45，級）。cv 8.10 習題圖8-89 8.11 圖8-90所示的螺栓連接，驗算其受力。已知：鋼材為Q235B鋼，螺栓為C級普通螺b2mmNf/?170。 F=60kN，螺栓抗拉強度設計值栓，螺栓M20，t 圖8-90 習題8.11 解： V?F?60kNM?F?e?60?0.5?30kN?m作用；螺栓群僅受彎矩剪力在由承托承受，彎矩作用下，螺栓群繞低排轉動： 6My?320?10301?N?25kN ?

15、max22222y?32080?160?2?240i2?d2bbe?170?f?17.6545?41.6N?kN 一個螺栓承載力為： tt44bN?N 由，知螺栓受力滿足要求。tmax 2bmm/f?320N，直徑d=16mmA級8.8級螺栓，8.12 圖8-91所示的螺栓連接采用45號鋼，v2b2mm/f?f215?405N/mmN。12mm，抗拉強度設計值。鋼板是Q235鋼，鋼板厚度c F值。求其連接能承受的max 8.12 8-91 習題圖 解： 一個螺栓的抗剪承載力為： 2?d2bbkN128.7?2?N?n320?16f? vvv44 一個螺栓的承壓承載力設計值為： bbkN129.

16、6405?20?16?N?d?tf? 8-91-1 驗算凈截面圖ccbkN128.7N? 故有vkN?1673.1?F?128.713 則螺栓群能承受的最大力為：12mm?53503?20?A?32020?17.5? 考慮凈截面:-1n 2mm20?6638?17.5?5)?A(40?2?6024 考慮凈截面：2nkN1150.25f?F?A? 則鋼板能承受的最大力為：12nkN?1150.25F,FF?min 故有。2max1 8.13 習題8.12中，將普通螺栓改用M20（d=20mm）的10.9級高強度螺栓摩擦型連接，求此連接能承受的Fmax值。注：鋼板表面未處理，僅用鋼絲刷清理浮銹，鋼

17、板仍為Q235鋼。 解： b?kN?n?N0.9P0.920.3015583.7 一個螺栓抗剪承載力：fvkN1088.113?F?83.7? 螺栓群能承受的最大力：1fAnn1fA)F(1?0.5?kN?1300.3F? 計算得到： 由構件凈截面所受力： n223n?0.51 13kN?1088.1,FF?minF 由此得到2max1 8.14 將習題8.6中的梁拼接改用高強度螺栓承壓型連接，改后構造如圖8-92所示，高強度螺栓的鋼材為10.9級，梁的鋼板用Q235B，螺栓M20，梁連接處的接觸面采用噴砂處理，b2b2mmN/f?470f310?N/mm。螺栓的強度設計值， cv（1）確定翼

18、緣接頭處螺栓數(shù)目和連接板尺寸； （2）驗算腹板拼接螺栓是否滿足要求。 圖8-92 習題8.14 解： V?200kNM?2200kN?m。剪力完全由腹板承受，彎矩由翼緣與腹，）拼接處受力（1M?1683.84kN?mm?M516.16kN? 8.6板的剛度分配。由習題求得，。fwM1683.84f?1169.3N?kN? 翼緣受力： 1.42?0.02h翼緣一個螺栓受剪承載力取以下三個計算式的較小值： 2?d2bb?310?20f97.39?1N?n?kN vvv44bb?20?20?470?d?tf?188NkN ccbN?97.39kN。故取 v1169.3?12.01n?n?16個。因此

19、每側螺栓數(shù)為個，取 97.39根據(jù)P246表82要求的最小/大間距要求，布置螺栓如下： 圖8-92-1 拼接板螺栓布置圖 310?N1169.322mm/215N?f?mm?129.2N/ 驗算翼緣拼接板截面： A450?20驗算翼緣拼接板凈截面： n43?(1?1169.3?N(1?10)1 n1622mm/215f?119.15N/mmN? ?2020.5A?4450?n由上面計算可知以上螺栓的布置是滿足要求的。 V?200kNM?516.16?200?0.09?534.16kN?m ，腹板拼接板螺栓（2）（一側）受力：腹板一個螺栓承載力為： 2?d bbbkN163.23min194.7

20、8,163.23minN?n?f,d?tf cvvv4 驗算螺栓受力： 200V9.09kN?N? 122 x?3y ， 由3My650?534.1610?M1kN93.4?N? 1222222)650?520?(130?260?390?y4?i V,bMV2M2N?163.23?NkNN?93.8kN?N則 111v 故可知腹板的螺栓是滿足要求的。 8-92-2 1/4腹板螺栓群圖 8.15 圖8-93所示是屋架與柱的連接節(jié)點。鋼材為Q235B，焊條用E43型，手工焊。C級普w2b2mm/?170160N/mmNff?。Q235BF鋼。已知： ，通螺栓用tf（1）驗算角焊縫A的強度，確定角焊縫B、C、D的最小長度，焊縫厚度h=10mm。 f（2）驗算連接于鋼柱的普通螺栓的強度，假定螺栓不受剪力（即連接處豎向力由支托承受）。螺栓直徑為24mm。 圖8-93 習題8.15 解： （1）焊縫A受力： 2?181.85450500?kN?N? 2 2?318.15?V?450kN 2M?181.85?0.16?318.15?0.01?32.3kN?m 驗算焊縫A受力： 310181.15?N2N?mm/?22.4N? 5807?l2?0.72?hwflw?M6?1029032.3? 22M?mmN/?41