鋼結構課后習題答案

1、第七章2 160N/mm 2。解：鋼材為Q235 鋼，焊條為E43 型，則角焊縫的強度設計值ffw圖示連接為不等肢角鋼長肢相連，故K1=， K2=。焊縫受力：N1 K1N 0.65 600 390kNN2 K2N 0.35 600 210kN所需焊縫計算長度，肢背：l w1N12 0.7hf1 ffw肢尖： l w2側面焊縫實際施焊長度，肢背：肢尖：N22 0.7hf2 ffwl1 lw1 2hf1l 2 l w2 2hf2390 1032 0.7 8 160210 1032 0.7 6 160217.6mm156.3mm217.6 2 8 233.6mm ，取240mm；156.3 2 6

2、165.6mm ，取170mm。解：hfmin1.5 tmaxhfmaxt1 21.5 16 6mm取 hf121210 11mm8mm焊縫有效截面的形心位置：19212 0.7 8 1921 192 0.7 822 0.7 8 192 300 2 0.7 8 0.7 856.1mm130.7 8 300 2 0.7 82 0.7 8 192122150 0.7 866128649mm2Iy 0.7 8 300 2 0.7 8 56.1221192078210.7 819230.7 8 1921920.7856.1122216011537mm4J I I 66128649 16011537 8

3、2140186mm4 xyTry60 106 150 0.7 8 2821401862111.6N/mm260.7 860 1019256.1222101.3N/mm282140186TATrxJ101.31.222111.62139.1MPa 160MPa所選焊腳尺寸滿足強度要求（可選焊腳尺寸為7mm 驗算強度，可能不滿足）采用四面圍焊，取hf6mmIxIy1212000.736300 2 0.7 6雖強度富裕較多，但已是最小焊腳尺寸，因此采用方案二的焊角尺寸可減少12IxTryJTrxJ2000.736 3 300 2 0.7 61200121 3001230032003Iy5940074

4、63260886892009614mm460 106 150 0.7 6 29200961499.2N/mm 259400746mm432608868mm460 106194 0.7 6229200961464.6N/mm 22f22f64.6 2299.221.22112.4MPa 160MPa2mm方案一耗用的焊條：1 hf2 lw2fw12方案二耗用的焊條：hf2 lw2f w所以方案二耗用的焊條少于方案一。2126282 300 200 222400mm32 300 20018000mm3ffw2160N/mm 。肢背焊縫：hfmin1.5 tmax 1.5 145.6mmhfmax1

5、.2t 1.2 10 12mm肢尖焊縫：hfmin1.5 tmax1.5 145.6mmhfmaxt 1210128解：鋼材為Q235 鋼，焊條為E43型，則角焊縫的強度設計值圖示連接為不等肢角鋼長肢相連，故K1=， K2=。焊縫受力：N1 K1N 0.65 540 351kNhf 8mmhf6mm 。 9mmN2 K2N 0.35 540 189kN所需焊縫計算長度，肢背：l w1N1351 103肢尖：l w22 0.7hf1 ffwN22 0.7 8 160189 103195.9mm側面焊縫實際施焊長度，肢背：肢尖：l10.7hf2 ffwlw12hf12 0.7 6 160140.6

6、mm連接板和端板間焊縫的計算長度：l2lw22hf2195.9 2 8 211.9mm ，取220mm；140.6 2 6 152.6mm ，取160mm。lw l 2hfd1 d2 2hf 340 2hfhfmin1.5 tmax1.5 206.7mmhfmax1.2t 1.2 14 16.8mmhf7mm 。d1 d2170mm ，拉力 N 通過焊縫群的形心，將N 沿焊縫長度方向和垂直于焊縫長度方平行于焊縫長度方向的力：N1 N sin540垂直于焊縫長度方向的力：N2 N sin540112 1.521.5121.52299.5kN449.3kNN2 fN2helw449.3 10314

7、0.6MPa0.7 7 2 340 2 7N1he lw299.5 10393.7MPa0.7 7 2 340 2 72f2 f2140.693.72 148.5N/mm2ffw 160N/mm21.22所以連接板和端板間焊腳尺寸hf 7mm 滿足要求。當d1 150mm ， d2 190mm 時，力受力為：N 不通過焊縫群的形心，將 N 向形心平移，焊縫群平行于焊縫長度方向的力：N1N sin540112 1.52299.5kN垂直于焊縫長度方向的力：N2N sin5401.512 1.52449.3kN彎矩： MN2e 499.30.02Iw0.7 7 340 28.986kN372829

8、4214mm4WwIwd1 d2 212282942143166436.6mm150 190 2N2helw449.3 1030.7 7 2 340 2 7166436.68.986 106194.6MPaN1lw299.5 1030.7 7 2 340 2 793.7MPa2f22fNAn,1 N An,1N10.5n1n0.5 2100.9Nb n1d0 t0.9N f 294019020521.5 20 2940cm2N 669.7kNffw 160N/mm2194.6 222.93.72 185N/mm 21.22所以由確定的焊腳尺寸不滿足要求。解：查表得級M20 高強度螺栓的預拉力P

9、=125kN，接觸面噴砂，查得摩擦系數(shù)0.45。螺栓所能承受的最大軸心力設計值l1 400mm 15d0 15 21.5 322.5mm折減系數(shù)=1.1 l11.14000.976150d03225單個摩擦型高強螺栓的抗剪承載力設計值：Nvb0.9nf P 0.976 0.9 2 0.45 125 98.9kN連接一側螺栓所能承受的最大軸心力設計值：NnN vb 10 98.9 989kN構件所能承受的最大軸心力設計值：構件板厚為20mm，為Q235 鋼，抗拉強度設計值f 205N/mm 2最外行螺栓孔處受力最大，為最危險截面0.916 1N 669.7kN 。解：支托承力，螺栓僅承受彎矩作用

10、22單個螺栓的抗拉承載力：Ntbde ftb 3.14 17.65170 41.57kNt 4t4螺栓群所受彎矩M Pe 150 0.2 30kN m旋轉中心為最底排螺栓處，第一排螺栓受力最危險，單個螺栓受到的最大拉力為：My12 m yi30 103 3002 (1002 2002 3002 )32.14kN<Ntb41.57kN所以此連接安全。 支托不承力，則螺栓群承擔剪力和彎矩的作用22單個螺栓的抗剪承載力：單個螺栓的抗壓承載力：b d b 3.14 20N v nvfv1140 44.0kNv v4 v4N cb d t fcb 20 18 305 109.8kN cc每個螺栓承

11、擔的剪力：N v V 150 18.75kNn8最危險的螺栓受到的拉力：Nt 32.14kN螺栓在剪力和拉力聯(lián)合作用下：NvNvb2NtbNt32.14 244.0218.750.88 141.57所以此連接安全。解：查表得級M22 摩擦型高強螺栓的預拉力P=190kN，接觸面噴砂，查得摩擦系數(shù)0.5。對于角鋼與牛腿相連的一肢上螺栓群的受力：剪力V=P=175kN，05001扭矩 T Pe 175 0.2 0.05525.4kN m 。單個高強度摩擦型螺栓的抗剪承載力設計值：Nvb 0.9nf P 0.9 2 0.5 190 171kN 有兩個剪面假設角鋼與牛腿相連的一肢上布置列如圖所示。3

12、個高強度摩擦型螺栓，螺栓的排最外側一排螺栓受力最危險，其受力為：001 05剪力作用下每個螺栓承擔的剪力：NV1y175扭矩作用下最外排螺栓承擔的剪力：NT1x3Ty12 yi58.3kN角鋼與牛腿相連一肢的螺栓排列摩擦型高強螺栓在剪力作用下：N1N T 2 N V 21272 58.321x1y所以此螺栓布置方式滿足要求。角鋼與柱翼緣相連一肢上的螺栓群的受力：剪力彎矩 M假設布置NbvPe 175 0.2 35kN m6 個螺栓， 單個高強度摩擦型螺栓的抗剪承載力設計值：25.4 103 10022 1002139.7kN Nvb 171kN0.9nf P 0.9 1 0.5 190 85.

13、5kN 有一個剪面單個螺栓的抗拉承載力設計值：Ntb 0.8P 0.8 190 152kN若支托承力，高強度螺栓僅承受彎矩作用，此時旋轉中心在螺栓群形心處，最外排螺栓受到的拉力最大：MMy1Nt2m yi35 103 10022 2 100287.5kN<Ntb 152kN127kNV=P=175kN，若支托不承力，高強度螺栓同時承受剪力和彎矩的作用， 每個螺栓受到的剪力：NV V 175 29.1kN n6最外排螺栓受到的拉力：NtM 87.5kN高強度摩擦型螺栓在剪力和拉力聯(lián)合作用下：角鋼與柱翼緣相連一肢的螺栓排此螺栓布置符合要求。解：連接一側螺栓群受到剪力和扭矩的聯(lián)合作用Ntb N

14、tNv87.515229.185.5剪力V=200kN，扭矩T 50kN m假設此承壓型高強螺栓為單個承壓型高強螺栓的抗剪承載力(題中沒有給出螺栓強度等級，級) ：22Nvb nv d fvb 2 3.14 24250 226.1kNv v4 v4扭矩作用下最底排螺栓承受的剪力：N b d t f b 24 18 470=203kN ccTy150103 12078.1kN22402224 402 1202xiyi8Tx1503103 4026kN2 xi2 yi84024 402 1202剪力作用下每個螺栓承受的剪力：N V V 200 25kN1x n8N1TxN1T y1r1N1TyN1T x1r1承壓型高強螺栓在剪力作用下：N T2T222bN1( N1NxN1Tx)2N1Ty25 78.1262 106.3kN Nmbin 203kN還應驗算構件的凈截面強度，對構件來說，最外