鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章

1、.鋼結(jié)構(gòu)第三章課后題參考答案3.1. 試設(shè)計(jì)雙角角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫連接（如下圖）。鋼材為Q235-B，焊條為E43型，手工焊，作用著軸心力1000KN（設(shè)計(jì)值），分別采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M(jìn)行設(shè)計(jì)。解： 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：焊縫內(nèi)力分配系數(shù)為：（肢背），（肢尖）最大焊縫厚度：肢背：，肢尖及角鋼端部：最小焊縫厚度：（1）.若采用三面圍焊：正面角焊縫的長(zhǎng)度等于相連角鋼肢的寬度，即，所有焊縫厚度均取為6mm，則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力為：，取43cm。，取18cm。（2）.若采用兩面?zhèn)群?，肢背焊縫厚度為8mm，肢尖焊縫厚度為6mm。，取40cm。，取26cm。，即肢背和肢尖焊縫均滿足最大焊縫長(zhǎng)度和最

2、小焊縫長(zhǎng)度的構(gòu)造要求。3.2. 試求圖3.81所示連接的最大荷載。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸，。解： 圖3.81中幾段焊縫組成的圍焊共同承受剪力V=F和扭矩T=F*(e1+e2)的作用。由題知角焊縫的焊腳尺寸 計(jì)算截面的重心位置為則計(jì)算中由于實(shí)際焊縫長(zhǎng)度略大于圖示長(zhǎng)度，不再扣除水平焊縫的端部缺陷焊縫的極慣性矩：軸心力V=F在A點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力則A點(diǎn)處：由239.1KN所以最大設(shè)計(jì)荷載為239.1KN3.3. 試設(shè)計(jì)如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫。鋼材為Q235-B，焊條E43型，手工焊。 解： （1）.焊縫， 設(shè)，在偏心力F作用下承受軸力和彎矩的作用下，焊縫的受力性質(zhì)相

3、當(dāng)于正面角焊縫，在N作用下焊縫受的均布應(yīng)力值為在M作用下，焊縫的最大應(yīng)力為 滿足要求。（2）.焊縫焊縫聯(lián)合組成“T”字形截面，承受剪力和彎矩。角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，焊縫厚度取相同，全截面焊縫形心的縱坐標(biāo)為：假設(shè)V由兩條豎向焊縫均勻承受，M由焊縫組成的“T”形截面承受。兩條豎向焊縫的計(jì)算面積為 “T”焊縫對(duì)中和軸的慣性矩為：由危險(xiǎn)點(diǎn)A的強(qiáng)度條件得：最大正應(yīng)力：平均剪應(yīng)力：當(dāng)承受靜荷載時(shí)當(dāng)承受動(dòng)荷載時(shí)3.4. 習(xí)題3.3的連接中，如將焊縫及焊縫改為對(duì)接焊縫（按三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)），試求該連接的最大荷載。 解： 設(shè)最大荷載為F，則V=F, M=F*e120F對(duì)接焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為: 對(duì)接焊縫計(jì)算截面與牛腿截

4、面相同。方法一：焊縫承受剪力V=F和彎矩M=Fe120F作用全截面焊縫形心為：X0= B點(diǎn)處的最大正應(yīng)力為：<180.42KN由點(diǎn)A的強(qiáng)度條件得F 203.56KN方法二（簡(jiǎn)化計(jì)算方法）： 因?yàn)橐砭壍呢Q向剛度較差，不能承擔(dān)剪力，故假定剪力V僅由腹板承受，彎距M仍由整個(gè)“T”形截面承受腹板面積 腹板中部最大剪應(yīng)力： 188KNB點(diǎn)的正應(yīng)力： F180.42KN3.5. 焊接工字型梁在腹板上設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫（見圖），拼接處作用著彎矩，剪力，鋼材為Q235鋼，焊條用E43型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。解： 對(duì)接焊縫的計(jì)算截面與梁的截面相同，所以翼緣板所對(duì)應(yīng)的面積矩：截面最

5、大正應(yīng)力：截面最大剪應(yīng)力： 上翼緣和腹板交接處的正應(yīng)力：上翼緣板與腹板交點(diǎn)處的剪應(yīng)力：交點(diǎn)的驗(yàn)算折算應(yīng)力：3.6. 試設(shè)計(jì)圖3.81的粗制螺栓連接，F(xiàn)=100KN(設(shè)計(jì)值)，。解： 粗制螺栓 ， 初步設(shè)計(jì)：螺栓間距為80，兩排，每排6顆，兩排間距為80mm螺栓為M20 一個(gè)螺栓的承載力為：取 V=F=100KN, T=Fe1003.7. 試設(shè)計(jì)如下圖3.84所示：角鋼與連接板的螺栓連接；豎向連接與柱的翼緣板的螺栓連接；構(gòu)件鋼材為Q235-B，螺栓為粗制螺栓，。解： ，（1）.角鋼與連接板的連接，用M20螺栓單行排列，栓距取70，角鋼軸線為螺栓線，則一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：抗剪承載力設(shè)計(jì)值：承壓

6、承載力設(shè)計(jì)值：連接所需螺栓：，取5個(gè)。（2）.豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接設(shè)計(jì)： 承托受剪力，螺栓只承受軸拉力用M20，。單個(gè)抗拉螺栓承載力設(shè)計(jì)值為：采用雙排螺栓一邊4個(gè)，n=8個(gè)。栓距取80，布置時(shí)將螺栓群的重心放于角鋼軸線與翼緣板的交點(diǎn)上。3.8. 按摩擦型連接高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.7中所要求的連接（取消承托板），且分別考慮：。螺栓強(qiáng)度級(jí)別及接觸面處理自選。解： 角鋼與連接板得螺栓連接設(shè)計(jì)如下：選擇8.8級(jí) M20 高強(qiáng)螺栓 預(yù)拉力查表得P125KN，接觸面采用噴砂處理，0.45則一個(gè)螺栓的抗剪強(qiáng)度為： 需要螺栓得數(shù)目為：取螺栓數(shù)目為4個(gè) 豎向連接板與柱翼緣板的螺栓連接（I）當(dāng)時(shí)：選10

7、.9級(jí)高強(qiáng)螺栓，M20，預(yù)拉力查表得P155KN,接觸面噴砂處理，2排， 每排5顆螺栓，間距為60mm，端距為50mm，兩排間距為120mmF分解成：每個(gè)螺栓承受的拉力為：規(guī)范公式驗(yàn)算為： 所以滿足要求（II） 當(dāng) 時(shí)仍然選擇之前的螺栓布置此時(shí)螺栓群承受拉力,彎矩和剪力的共同作用一個(gè)螺栓的最大拉力：連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值為：其中n為螺栓總數(shù)；為螺栓收受拉力之和。按比例關(guān)系可求得： 滿足要求3.9. 按承壓型連接高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.7中角鋼與連接板的連接。接觸面處理及螺栓強(qiáng)度級(jí)別自選。解： 采用8.8級(jí)M20,取n=4,接觸面噴砂后生赤銹。， 所需螺栓數(shù)量：，取。3.10. 圖3.85的牛腿用2L100×20（由大角鋼截得）及M22摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓（10.9級(jí)）和柱相連，構(gòu)件鋼材為Q235B，接觸面噴沙處理，要求確定連接角鋼兩個(gè)肢上的螺栓數(shù)目。解： 設(shè)計(jì)牛腿與角鋼連接，5顆螺栓，間距80mm，單列布置查表的P=190KN