【精品】鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章

鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章PAGEPAGE1/16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)值采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M(jìn)行設(shè)計(jì)?？p強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fw160N/mm2焊縫內(nèi)力分配系數(shù)為：f213（肢背，

13（肢尖）最大焊縫厚度：肢背：h

fmax

10(1~2)8~9mm，

fmax

1.21012mm12最小焊縫厚度：12tmaxh tmaxfmin

5.2mm（1）.若采用三面圍焊：鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章2/2/16正面角焊縫的長度等于相連角鋼肢的寬度即l b125mm，w3所有焊縫厚度均取為6mm，則正面角焊縫所能承受的內(nèi)力N為：3N 2hl 3 ew3 f

fw20.761251.22160205.0KNfNNN 321000N

564.2KN1 1 2 3 2NN N 311000N

230.8KN2 2 2 3 2N 564200l 1w1 2hfe f

6 6425.8mm43cm。20.76160l N2 6 230800 6177.7mm18cm。w2 2he

fw 20.76160f（2）.若采用兩面?zhèn)群福澈缚p厚度為8mm，肢尖焊縫厚度為6mm。NN1 1

21000667KNN3

N2

11000333KN3l N1w1 2hfe f

16 667000 16388.2mm40cm。20.78160l N2 12 333000 12259.8mm26cm。w2 2he

fw 20.76160f8h lf1 w1

60hf1

，8h lf2

60hf2

，即肢背和肢尖焊縫均滿足最大焊縫長度和最小焊縫長度的構(gòu)造要求。3.81Q235－BE43h1

8mm，e1

30mm。鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章3/163/163.813.811h 8mm1f

30cm計(jì)算截面的重心位置為則e20546159mm2計(jì)算中由于實(shí)際焊縫長度略大于圖示長度，不再扣除水平焊縫的端部缺陷焊縫的極慣性矩：1I X 12

0.70.850320.70.820.525220183cm41 20.5I 2 0.70.820.5320.70.820.5( 4.6)20.70.8504.622129.5cm4y 12 2I IIP x y

201832129.522312.5cm4TF(e1Tr

e)F(3015.9)45.9F2F45.925102 Tx Ip

5.14104F22312.5104T TyTp

F45.915.9102 3.27104F22312.5104軸心力V=F在A點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力V F F Vy he

l 0.78(2205((f)( )22ff

5096

1.96104F則A點(diǎn)處： f Ty

5.23104F由

fw160N/mmF239.1KN f Tx

5.14104F f所以最大設(shè)計(jì)荷載為239.1KN試設(shè)計(jì)如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫①②③。鋼材為Q235-B，焊條E43手工焊。設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章鋼結(jié)構(gòu)原理習(xí)題答案第三章PAGEPAGE14/16t121）.焊縫①t12hf1max

1.2t1.21214.4mm，

f1

5.2mm設(shè)h 8mmf1

20016184mm，在偏心力F作用下承受軸力N98KN和MNe980.021.96KNm焊縫，在N作用下焊縫受的均布應(yīng)力值為N 98000 fYN

20.7h

lf1w1

20.78

47.6N/mm2在M作用下，焊縫的最大應(yīng)力為6M

61960000 fYM 20.7h

l f1w1

20.781842

/mm2 f

fYN

fYM

3178.6N/mm2f

fw滿足要求。f（2）.焊縫②③VN98KN和彎矩MNe980.1211.76KNm 。角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fw160N/mm2hf

8mm，全截面焊縫形心的縱坐標(biāo)為：x0

13420419229612219275912118.6mm假設(shè)V1341221922 640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Aw

20.781922150.4mm2“T”焊縫對中和軸的慣性矩為：I 13480.7(204118.6)212280.7(192118.6)2w12 80.71923280.7192(118.696)216857935.4mm412由危險點(diǎn)A最大正應(yīng)力：M118.6 11760000118.6 82.6N/mm2平均剪應(yīng)力：f I 16857935.4wV 98000 f (hl )ew

280.782.6

45.6N/mm2當(dāng)承受靜荷載時(ff

)2f

( 1.22

45.6281.7N/mm2fw160N/mm2當(dāng)承受動荷載時f22 82.6245.6294.4N/mm2f

160N/mm23.4.3.4.習(xí)題3.3的連接中，如將焊縫及焊縫改為對接焊縫（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*e＝120F對接焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為:fw185N/mm2tfw125N/mm2對接焊縫計(jì)算截面與牛腿截v面相同。方法一：焊縫承受剪力V=F和彎矩M=Fe＝120F作用全截面焊縫形心為：

188129412619412(188126)12

134.13mm1I 12612(1886134.13)2x

12188318812(134.13188/2)21569.74104mm412S12612(1886134.13)90523.44mm3B點(diǎn)處的最大正應(yīng)力為：1M134.13IX

120F134.13185<F180.42KN1569.74104由點(diǎn)A的強(qiáng)度條件[120F(188134.13)1569.74104]23(F90523.441569.74104)[120F(188134.13)1569.74104]23(F90523.441569.74104)2

1.1185redzs f f得F203.56KN方法二（簡化計(jì)算方法V板承受，彎距M腹板面積AW

188122256mm2腹板中部最大剪應(yīng)力：3 F 125F188KN2AWB點(diǎn)的正應(yīng)力：

134.13120F

185F180.42KNB2 1569.74104xX2F 180.42KN3.5.焊接工字型梁在腹板上設(shè)一道拼接的對接焊縫（見圖maxM1122KNmmV374KNQ235E43型，半自動焊，三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。 解：對接焊縫的計(jì)算截面與梁的截面相同，所以1xI 1281000322801450722681930827mm4翼緣板所x對應(yīng)的面積矩：S 280145071987440mm3截面最大正應(yīng)力：x1Mh 1122000000514max

2 26819308272 107.5N/mm2IxI

w185N/mm2t截面最大剪應(yīng)力：VS 374000(280145075008250) x 52.1N/mm2fw125N/mm2max It 26819308278 x上翼緣和腹板交接處的正應(yīng)力：500 5001應(yīng)力：

max

514107.5514104.6N/mm2上翼緣板與腹板交點(diǎn)處的剪 VSx1

3740001987440 34.6N/mm2交點(diǎn)的驗(yàn)算折算應(yīng)力：1 It 26819308278x104.62334.62120.6N/mm21.1104.62334.62計(jì)值)，e30cm計(jì)值)，e30cm。1解：粗制螺栓fb305N/mm2，fb140N/mm2c v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M20一個螺栓的承載力為：Nbnv vd4fb1v202140443.97KNNbd tfb2010305c cNbmin43.97KNy200,x40,y1 1 13x1取x0V=F=100KN,T=Fe＝100(3010)4000KNcm＝4107N.mmV100

8.3KN

TY

4107

35.7KNN1N n 12

N1XT

1y y2i

4(40212022002)N N21

N21XT

8.3235.72

36.7KNNbmin

43.97KN3.84所示：翼緣板連接板豎向連接板承托板

設(shè)計(jì)值①角鋼與連接板的螺栓連接；②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，d d1 2

170mm。解：fbt

170N/mm2，fbv

140N/mm2，fbc

305N/mm2（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，則一個螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：抗剪承載力設(shè)計(jì)值：d2 3.14202Nbn fv v 4 v

2 1404承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nbd tfc c

201430585.4KN[Nb]

min

85.4KN連接所需螺栓：n N[Nb

min

35085.4

4.1，取5個。（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2N 3502x 2

247.5KN用M20Ae

245mm2。單個抗拉螺栓承載力設(shè)計(jì)值為：NbAft et

de4

fb24517041.65KNnt

N 247.5[Nb] 41.65t采用雙排螺栓一邊4個，n=8個。栓距取80，布置時將螺栓群的重心放于角鋼軸線與翼緣板的交點(diǎn)上。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d d1 2

170mm;d1

150mm,d2

190mm。螺栓強(qiáng)度級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：8.88.8級M20高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力查表得P＝125KN，接觸面采用噴砂處理，＝0.45則一個螺栓的抗剪強(qiáng)度為：Nb0.9nP0.920.45125101.25KNv f需要螺栓得數(shù)目為：nNNbv350101.253.46取螺栓數(shù)目為4個當(dāng)dd 170mm時：1 2選10.9級高強(qiáng)螺栓，M20，預(yù)拉力查表得P＝155KN,0.45，2560mm，端距為50mmF分解成：N Nx y

350

2247.5KN每個螺栓承受的拉力為：2NNx24.75Nb0.8P0.8155KN124KNt 10NN yv 10

t24.75Nb0.9nv

(P1.25Nt

)0.910.45(1551.2524.75)50.25KNN規(guī)范公式驗(yàn)算為：

24.7524.750.691所以滿足要求Nb Nbt v

124 50.25當(dāng)d150mmd 190mm時1 2仍然選擇之前的螺栓布置此時螺栓群承受拉力,彎矩和剪力的共同作用N Nx y

350222

247.5KNMNx

0.249.5KNm一個螺栓的最大拉力：N My

247.5 49.5120103N

107.25KN0.8P0.8155124KN1t1 n 1

y2 10 22(1202602)i連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值為：Nbv

0.9nf

(nP1.25Nti

nNti

為螺栓收受拉力之和。按比例關(guān)系可求得：N 66KNt2

V=N247.Kb0.nn1.2N)0 N 24.75KNt3

ty v f tin N)0.0.4[1151.2(107.624.7)2427.8Nti2624.7)2427.8滿足要求按承壓型連接高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.7強(qiáng)度級別自選。翼緣板連接板豎向連接板承托板

設(shè)計(jì)值解：采用8.8級M20,取n=4,接觸面噴砂后生赤銹。fb250N/mm2，fb465N/mm2v c[Nb]d tfb2014465130.2KNc[Nb]