钢结构的连接习题及答案.docx
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钢结构的连接习题及答案
钢结构的连接习题及答案
【篇一:
钢结构连接计算课后习题答案[1]】
已知a3f钢板截面500mm?
20mm用对接直焊缝拼接,采用手工焊焊条e43型,用引弧板,按Ⅲ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。
w2f?
185nmmt解:
查附表1.2得:
w?
3
n?
btf?
500?
20?
185?
10?
1850knwt则钢板的最大承载力为:
2.焊接工字形截面梁,设一道拼接的对接焊缝,拼接处作用荷载设计值:
弯矩m?
1122kn?
mm,剪力
v?
374kn,钢材为q235b,焊条为e43型,半自动焊,Ⅲ级检验标准,试验算该焊缝的强度。
w2w2
f?
185nmmf?
125nmm解:
查附表1.2得:
t,v。
截面的几何特性计算如下:
惯性矩:
ix?
1?
1?
?
8?
10003?
2?
?
?
280?
143?
280?
14?
5072?
?
268206?
104mm412?
12?
4
s?
280?
14?
507?
1987440mmx1翼缘面积矩:
则翼缘顶最大正应力为:
mh1122?
103?
10282w2
?
?
?
?
?
0.215nmm?
f?
185nmmt
ix2268206?
104?
2满足要求。
腹板高度中部最大剪应力:
500?
?
374?
103?
?
1987440?
500?
8?
?
vsx2?
?
?
52.07nmm2?
fw?
125nmm2?
?
?
v4
ixtw268206?
10?
8
满足要求。
上翼缘和腹板交接处的正应力:
?
1?
?
?
500500
?
0.215?
?
0.208nmm2
507507
-1-
vsx1374?
103?
19874402
?
1?
?
?
34.64nmm4
it268206?
10?
8xw上翼缘和腹板交接处的剪应力:
折算应力:
22
?
1?
3?
1?
0.2082?
3?
34.642?
60.00nmm2?
1.1ftw?
203.5nmm2
满足要求。
4.如图所示焊接连接,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型,试验算此连接焊缝是否满足要求。
解:
查附表1.2得:
ffw?
160nmm2
正面焊缝承受的力:
n1?
2helw1?
fffw?
2?
0.7?
8?
200?
1.22?
160?
10?
3?
437kn
则侧面焊缝承受的力为:
n2?
n?
n1?
1000?
437?
563kn
n563?
103
?
f?
?
?
114.25nmm2?
ffw?
160nmm2
4helw24?
0.7?
8?
220则
满足要求。
5.试计算如图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
?
?
60?
,钢材为a3,手工焊、焊条e43型。
-2-
解:
查附表1.2得:
ffw?
160nmm2
nx?
nsin?
,ny?
ncos?
nxnsin?
390?
103?
sin60?
?
f?
?
?
?
150.78nmm2
aw2?
0.7?
hflw2?
0.7?
8?
200ncos?
390?
103?
cos60?
?
f?
?
?
?
87.05nmm2
aw2?
0.7?
hflw2?
0.7?
8?
200
2
ny
?
f?
?
?
?
f
2
?
150.78?
?
?
?
2f?
?
?
87.052?
151.17nmm2?
ffw?
160nmm2?
?
?
?
1.22?
?
满足要求。
6.试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①,②,③。
钢材为q235b,焊条e43型,手工焊。
解:
查附表1.2得:
ffw?
160nmm2
v?
98knm?
fe?
98?
120?
11760kn?
mm
h?
m11760?
?
57.09knh206
-3-
故翼缘焊缝多承受的水平力为设③号焊缝只承受剪力v,取
hf3?
8mm
故③号焊缝的强度为:
v98?
103
?
f?
?
?
43.75nmm2?
ffw?
160nmm2
2helw2?
0.7?
8?
200满足要求。
设水平力h由①号焊缝和②号焊缝共同承担,设②号焊缝长度为150mm,取故②号焊缝的强度为:
hf2?
6mm
h57.09?
103
?
f?
?
?
23.60nmm2?
ffw?
160nmm2
helw22?
0.7?
6?
150?
2?
12
满足要求。
8.如图所示两块钢板截面为18?
400,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。
b2b2f?
170nmmf?
400nmmvc解:
查附表1.3得:
螺栓,。
2
f?
205nmm查附表1.1得:
。
每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为:
?
n?
b
vbc
?
d2b?
?
2.221?
nvfv?
2?
?
170?
?
129.3kn
4410
b
c
?
n?
?
d?
tf
bmin
?
2.2?
1.8?
400?
1
?
158.4kn10
?
n?
?
129.3kn
取
n?
故
nb
n
?
min
1180
?
9.1129.3取10个
拼接板每侧采用10个螺栓,排列如图所示。
-4-
验算钢板净截面强度:
n1180?
103
?
?
210nmm2?
f?
205nmm2a400?
18?
4?
22?
18n
但应力在5%范围内,认为满足要求。
9.如图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)假定支托不承受剪力;2)假定支托承受剪力。
b2b2b2f?
140nmmf?
170nmmf?
305nmmvtc解:
查附表1.3得:
螺栓,,。
1)假定支托只起安装作用,不承受剪力,螺栓同时承受拉力和剪力。
2
a?
2.448cm设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。
查表得m20螺栓e。
每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别
为:
b
c
?
n?
bv
?
d2b?
?
2.021?
nvfv?
1?
?
140?
?
43.98kn
4410
b
c
1
?
n?
?
d?
tf?
2.0?
1.8?
305?
10?
109.8kn
1
?
n?
?
af?
2.448?
170?
10?
41.62kn
b
t
be
t
-5-
【篇二:
钢结构习题答案】
>3.1试设计双角钢与节点板的角焊缝连接(图3.80)。
钢材为q235b,焊条为e43型,手工焊,轴心力n=1000kn(设计值),分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解:
(1)三面围焊ffw?
160n/mm2?
1?
确定焊脚尺寸:
21
?
2?
33
hf,max?
1.2tmin?
1.2?
10?
12mm,
hf,min?
?
?
5.2mm,hf?
8mm
内力分配:
n3?
?
f?
?
0.7hf?
b?
ffw?
1.22?
2?
0.7?
8?
125?
160?
273280n?
273.28kn
n31273.28
?
?
1000?
?
196.69kn232n2273.28
n1?
?
1n?
3?
?
1000?
?
530.03kn
232n2?
?
2n?
焊缝长度计算:
lw1?
n1530.03
?
?
296mm,w
0.7hf?
ff2?
0.7?
8?
160
?
1?
296?
8?
304mm?
60hf?
60?
8?
480mm,取310mm。
则实际焊缝长度为lwlw2?
n2196.69?
?
110mm,w
0.7hf?
ff2?
0.7?
8?
160
?
2?
110?
8?
118mm?
60hf?
60?
8?
480mm,取120mm。
则实际焊缝长度为lw
(2)两面侧焊
确定焊脚尺寸:
同上,取hf1?
8mm,hf2?
6mm内力分配:
n2?
?
2n?
焊缝长度计算:
12
?
1000?
333kn,n1?
?
1n?
?
1000?
667kn33
lw1?
n1667?
?
372mm,w
0.7h?
f2?
0.7?
8?
160ff
则实际焊缝长度为:
?
1?
372?
8?
2?
388mm?
60hf?
60?
8?
480mm,取390mm。
lwlw2?
n2333
?
?
248mm,w
0.7hf?
ff2?
0.7?
6?
160
则实际焊缝长度为:
?
1?
248?
6?
2?
260mm?
60hf?
60?
8?
480mm,取260mm。
lw
3.2试求图3.81所示连接的最大设计荷载。
钢材为q235b,焊条为e43型,手工焊,角焊缝焊脚尺寸hf?
8mm,e1?
30cm。
焊脚尺寸:
hf?
8mm
205
?
2焊缝截面的形心:
x0?
?
45.6mm
511.2?
5.6?
2?
205?
5.6
5.6
?
45.6?
162.2mm则e2?
205?
2
205?
5.6?
(1)内力分析:
v=f,t?
f?
(e1?
e2)?
f?
(300?
162.2)?
462.2f
(2)焊缝截面参数计算:
ix?
1
?
5.6?
511.23?
2?
205?
5.6?
(250?
2.8)2?
2.09?
108mm412
2052
iy?
5.6?
511.2?
45.62?
2?
205?
5.6?
(162.2?
)?
1.41?
107mm4
2
ip?
ix?
iy?
2.231?
108mm4
?
hl
ew
?
511.2?
5.6?
2?
205?
5.6?
5158.72mm2
(3)应力计算t引起的应力:
?
tx?
t?
ryip
?
462.2f?
255.6?
4
?
5.295?
10f8
2.231?
10
?
ty?
v引起的应力:
?
vy?
t?
rx462.2f?
166.2
?
?
3.360?
10?
4f8ip2.231?
10
vf?
?
1.938?
10?
4f
helw5158.72
(4
?
160
10?
4f?
160
?
6.85?
10?
4f?
160
?
f?
233577n?
233.58kn
3.3试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。
钢材为q235b,焊条为e43型,手工焊。
98?
0.12?
11.k7n6?
m
(1)内力分析:
v=f=98kn,m?
f?
e?
(2)焊缝截面参数计算:
取hf?
10mm焊缝截面的形心:
193
150?
7?
3.5?
2?
69?
7?
(7?
12?
3.5)?
2?
193?
7?
(?
7?
12?
7)
y1?
?
75.5mm
150?
7?
2?
69?
7?
2?
193?
7
y2?
7?
12?
7?
193?
75.5?
143.5mm
2
?
?
1193?
?
223
ix?
150?
7?
(75.5?
3.5)?
2?
69?
7?
(75.5?
7?
12?
3.5)?
?
?
7?
193?
193?
7?
?
143.5?
?
?
122?
?
?
?
?
?
?
2.25?
107mm4
(3)应力计算m引起的应力:
?
f,max
m?
y211.76?
106?
143.52
?
?
?
74.96n/mm7
ix2.25?
10
v98?
103
v引起的应力:
?
f?
?
?
36.27n/mm2
helw2?
7?
193
(4
?
71.35n/mm2?
ffw?
160n/mm23.4习题3.3的连接中,如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝(按三级质量标准检验),试求该连接的最大荷载。
0.12?
0.1f2k(n/m
(1)内力分析:
v=f,m?
f?
e?
f?
(2)焊缝截面参数计算:
y1?
150?
12?
6?
200?
12?
112
?
66.6mm
150?
12?
200?
12
y2?
212?
66.6?
145.4mm
ix?
1
?
12?
2003?
150?
12?
(66.6?
6)2?
200?
12?
(145.4?
100)2?
1.956?
107mm412
(3)应力计算m引起的应力:
?
max
m?
y20.12f?
106?
145.42?
?
?
0.
892f(n/mm)7
ix1.956?
10
vf?
103
v引起的应力:
?
?
?
0.417f(n/mm2)
a?
200?
12
(4
)?
eq1?
?
1.1ft
w
?
?
1.148f?
1.1ftw?
1.1?
185?
203.5(n/mm2)?
f?
177.3kn
3.5焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝(图3.83),拼接处作用有弯矩m?
1122kn.m,剪力v=374kn,钢材为q235b钢,焊条用e43型,半自动焊,三级检验标准,试验算该焊缝的强度。
(1)内力分析:
v=374kn,m?
1122kn.m
(2)焊缝截面参数计算:
ix?
1
?
8?
10003?
2?
280?
14?
5072?
2.68?
109mm412
sw?
280?
14?
507?
500?
8?
250?
2987440mm4sw1?
280?
14?
507?
1987440mm4
(3)应力计算
?
max
vsw374?
103?
29874402w2
?
?
?
52.1n/mm?
f?
125n/mmv9
ixtw2.68?
10?
8
腹板和翼缘交接处:
m?
y11122?
106?
500?
1?
?
?
209.3n/mm29
ix2.68?
10vsw1374?
103?
19874402
?
1?
?
?
34.7n/mm9
ixtw2.68?
10?
8
折算应力:
?
?
217.8n/mm2?
1.1ftw?
1.1?
185?
204n/mm2
不满足
【篇三:
第3章钢结构的连接-课堂练习答案】
00mm,板厚为14mm,轴心拉力设计值为n=490kn,钢材为q235,手工焊,焊条为e43型,焊缝质量标准为三级,施焊时不加引弧板。
p38
(a)(b)
图1例题1(a)正缝;(b)斜缝
解:
焊缝计算长度lw
焊缝正应力为
?
200?
2?
14?
172mm
490?
103
?
?
?
203.5n/mm2?
ftw?
185n/mm2
172?
14
不满足要求,改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5:
1,相应的倾角?
lw?
?
560,焊缝长度
200
?
2?
14?
213.2mm
sin560
此时焊缝正应力为
nsin?
490?
103?
sin560
?
?
?
?
136.1n/mm2?
ffw?
185n/mm2
213.2?
14lwt
剪应力为
ncos?
490?
103?
cos560
?
?
?
?
91.80n/mm2?
fvw?
125n/mm2
213.2?
14lwt
斜焊缝满足要求。
tg56
例2图2是用双拼接盖板的角焊缝连接,钢板宽度为240mm,厚度为12mm,承受轴心力设计值n=600kn。
钢材为q235,采用e43型焊条。
分别按
(1)仅用侧面角焊缝;
(2)采用三面围焊,确定盖板尺寸并设计此连接。
p44
?
1.48,这也说明当tg?
?
1.5时,焊缝强度能够保证,可不必计算。
图2附图
解:
根据拼接盖板和主板承载力相等的原则,确定盖板截面尺寸。
和主板相同,盖板采用q235钢,两块盖板截面面积之和应等于或大于钢板截面面积。
因要在盖板两侧面施焊,取盖板宽度为190mm,则盖板厚度
t?
240?
12/(?
219?
0)7.,取6m8mm,则每块盖板的截面积为190mm?
8mm。
角焊缝的焊脚尺寸hf由盖板厚度确定。
焊缝在盖板边缘施焊,盖板厚度8mm6mm,盖板厚度主板厚度,则
hfmax?
8?
(1~2)mm?
7~6mm
hfmin?
?
5.2mm,取hf
由附表4查得直角角焊缝的强度设计值
(1)仅用侧面角焊缝
连接一侧所需焊缝总计算长度为
=6mm,hfmin?
hf?
hfmax。
ffw?
160n/mm2。
n600?
103
?
lw?
hfw?
0.7?
6?
160?
893mm
ef
因为有上、下两块拼接盖板,共有4条侧面角焊缝,每条焊缝的实际长度为
11
l?
2h?
?
893?
2?
6?
235.25mm?
60hf?
60?
6?
360mm?
wf
44取l?
240mm。
l?
两块被拼接钢板留出10mm间隙,所需拼接盖板长度
l?
2l?
10?
2?
240?
10?
490mm
检查盖板宽度是否符合构造要求
盖板厚度为8mm12mm,宽度b=190mm,且b?
l
(2)采用三面围焊
采用三面围焊可以减小两侧面角焊缝的长度,从而减小拼接盖板的尺寸。
已知正面角焊缝的长度
lw?
190mm,两条正面角焊缝所能承受的内力为
?
240mm,满足要求。
n?
0.7hf?
lw?
fffw?
0.7?
6?
2?
190?
1.22?
160?
311.5kn
连接一侧所需焊缝总计算长度为
n?
n(600?
311.5)?
103
?
lw?
hfw?
0.7?
6?
160?
429mm
ef
连接一侧共有4条侧面角焊缝,每条焊缝的实际长度为
l?
11
l?
h?
?
wf4?
429?
6?
113.3mm,采用120mm。
4
所需拼接盖板的长度为
l?
2l?
10?
2?
120?
10?
250mm
例3设计图3所示的角钢拼接节点,采用c级普通螺栓连接。
角钢为l100x8,材料为q235钢,承受轴心拉力设计值n=250kn。
采用同型号角钢做拼接角钢,螺栓直径d=22mm,孔径d0?
23.5mm。
p56
(螺栓间距应为35+61+61+35)
图3例3附图
解:
由附表5查得
fvb?
140n/mm2,fcb?
305n/mm2。
(1)螺栓计算
一个螺栓的抗剪承载力设计值为
n?
nv
bv
?
d2
4
f?
1?
bv
?
?
222
4
?
140?
53.22kn
一个螺栓的承压承载力设计值为
bnc?
d?
tfcb?
22?
8?
305?
53.68knbnmin?
53.22kn
构件一侧所需的螺栓数
n?
n250
?
?
4.70个,取n=5b
53.22nmin
每侧用5个螺栓,在角钢两肢上交错排列。
(2)构件净截面强度计算
将角钢沿中线展开(图3b),角钢的毛截面面积为15.6cm。
直线截面i-i的净面积为
2
an1?
a?
n1d0t?
15.6?
1?
2.35?
0.8?
13.72cm2
折线截面ii-ii的净面积为
an2?
t[2e4?
(n2?
n2d0]
2
?
0.8?
[2?
3.5?
(2?
1)2?
2.35]?
12.11cm
n250?
103?
?
?
?
206.4n/mm2?
f?
215n/mm22
amin12.11?
10
净截面强度满足要求。
(此题附图间距有误,应为35+61+61+35=192=2x100-8)
例4图4所示为双拼接板拼接的轴心受力构件,截面为20mm?
280mm,承受轴心拉力设计值n=850kn,钢材为q235钢,采用8.8级的m22高强度螺栓,连接处构件接触面经喷砂处理,试采用高强度螺栓摩擦型设计此连接。
解:
(1)采用高强度螺栓摩擦型连接
一个螺栓抗剪承载力设计值
bnv?
0.9nf?
p?
0.9?
2?
0.45?
150?
121.5kn
连接一侧所需螺栓数为
n?
n850
?
?
7个nvb121.5
用9个,螺栓排列如图4所示。
构件净截面强度验算,钢板在边列螺栓处的截面最危险。
取螺栓孔径比螺栓杆径大2.0mm。
n?
n(1?
0.5
n13
)?
850?
(1?
0.5?
)?
708.3knn9
an?
t(b?
n1d0)?
2?
(28?
3?
2.4)?
41.6cm2
n708.3?
10322
?
?
?
?
170.3n/mm?
f?
205n/mm2
an41.6?
10
(a)
(b)图4例4附图
n850?
103
?
?
151.8n/mm2?
f构件毛截面验算:
?
?
a280?
20
注:
计算时若题目给出布置尺寸,应按所给尺寸进行验算,若不满足要求再调整。
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