1、钢结构第三章作业答案3.13如图所示梁与柱（钢材为Q235B）的连接中,M=100kNm,V=600kN,已知梁端板和柱翼缘厚均为14mm,支托厚20mm,试完成下列设计和验算：（1）剪力V由支托焊缝承受，焊条采用E43型，手工焊，求焊缝A的高度hf。（2）弯矩M由普通C级螺栓承受，螺栓直径24mm,验算螺栓是否满足要求。解：(1)验算受剪承载力：a. 确定焊脚高度板件边缘的角焊缝：t=20mm,hfmax=20-(1:2)=18mm;普通角焊缝：tmin=min(14,20)=14mm,hfmax=1.214=16.8mm;则hfmax=min(16.8,20)=16.8mm;tmax=ma
2、x(14,20)=20mm,hfmin=6mm;故取hf=10mmb.he=0.7hf=0.710=7mmw2采用三面围焊且为绕角焊：对于水平焊缝，承受正应力，lw1=b=300mmN1=0.7hflw1fffw=0.7103001.2216010-3=410kN;对于竖向焊缝，承受剪应力，lw2=250mmN2=1.25V-N1=1.25600-410=340kN;N2 34010320.7hflw2 20.710250求。故焊缝A的高度hf=10mm。 (2)验算抗弯承载力y1=y2=600mm;y3=y4=500mm;y5=y6=300mm;y7=y8=200mm;y9=y10=100m
3、m;M=Niyiyi2;My1 100103600yi2 2(6002+5002+3002+2002+1002)查表得普通C级螺栓抗拉强度设计值ftb=170Nmm2；公称直径为24mm的普通螺栓Ae=353mm2Ntb=Aeftb=35317010-3=60.1kNN1Ntb故抗弯承载力满足要求。(3)验算构造要求：C级螺栓d0=d+(1:1.5)=24+1.5=25.5mm3d0=325.5=76.5100mm故满足构造要求综合(2),(3)该螺栓满足要求。3.14试验算如图所示拉力螺栓连接的强度。C级螺栓M20，所用钢材Q235B。若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面间仅用
4、钢丝刷清理浮锈），其承载力有何差别？解：22VH1064444（1）验算拉剪作用查表得普通C级螺栓ftb=170Nmm2；fvb=140Nmm2；Q235B钢fcb=305Nmm2；公称直径为20mm的普通螺栓Ae=245mm2。Nb=nvd244b bt2 2 2 2 b+ b= + =0.8761Nv Nt 44.0 41.65cNv=26.5Nb=dtfcb=201630510-3=97.6kN故，验算合格。（2）改用M20级的8.8级高强度螺栓摩擦型连接，查表得预拉力P=125kN，抗滑移系v数=0.30，且单剪nf=1。取标准孔k=1.0。Nb=0.9knfP=0.91.010.30
5、125=33.75kNNtb=0.8P=0.8125=100kNNv Nt 26.5 26.5b b未超过5%，故验算合格。设其承载力为F，Nv=Nt=122428F；Nv Ntb b22211833.75100)=1.0，则F=142.7kN，承载力下降。3.15如图所示螺栓连接采用Q235B钢。C级螺栓直径d=20mm，求此连接最大能承受的Fmax值。解：螺栓群轴心受剪，查表得公称直径为20mm的C级螺栓fvb=140Nmm2（1）受剪承载力bd244（2）承压承载力：查表得Q235钢，C级螺栓fcb=305Nmm2cNb=dtfcb=202030510-3=122kN；bb（3）净截面强
6、度计算取不利情况，对C级螺栓d0=d+(1:1.5)=20+1.5=21.5mm；Q235钢极限抗拉强度fu=370Nmm2N=NAn1，若取薄板=2ln12=N24ln；若取厚板=NNln2020ln；故取厚板计故取An=An1=5110mm。算。An1=(40+60+60+60+60+40-3d0)20=(320-321.5)20=5110mm2An2=( )20=(370-421.5)20=5680mm2An3=(40+602+602+602+602+40-5d0)20=(419-521.5)20=6230mm22NAn（4）毛截面强度计算查表得Q235钢在t=20mm时f=205Nmm
7、2 = f,N3=Af=3202020510-3=1312kNNAN1N3N2，故取Fmax=N1=1144kN。综上，此连接能承受的最大承载力为Fmax=1144kN。3.16如上题中将C级螺栓改用M20（d=20mm）的10.9级高强度螺栓。求此连接最大能承受的Fmax值。要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算（钢板表面仅用钢丝清理浮锈）。解：（1）摩擦型连接：查表得预拉力P=155kN，抗滑移系数=0.30，且双剪nf=2。取标准孔k=1.0。vNb=0.9knfP=0.91.020.30155=83.7kNvN1=Nbn=83.713=1088kN净截面强度：n1Nnn313毛截面强度：
8、N3=Af=3202020510-3=1312kNN1N2N3，故取Fmax=N1=1088kN（3）承压型连接：查表得fcb=470Nmm2；fvb=310Nmm2；且双剪nv=2；公称直径为20mm的普通螺栓Ae=245mm2。设剪切面在螺纹处：vNb=nvAefvb=224531010-3=151.9kNcNb=dtfcb=202047010-3=188kNbb净截面强度：NAn毛截面强度：N3=Af=3202020510-3=1312kNNmin=Nvb=0.9knfP=0.91.020.40155=111.6kNI= 450(1300+216)-2 22013003=8.066109
9、mm4N3N2N1，故取Fmax=N3=1312kN3.17试验算如图所示钢梁的拼接。拼接采用高强度螺栓型连接。钢材为Q345钢，采用10.9级M20高强度螺栓，孔径为22mm，接触面喷砂后涂富锌漆。拼接处梁的内力为V=650kN,M=2500kNm（翼缘拼接可按轴心力计算，轴心力取翼缘截面面积和翼缘内平均正应力的乘积，腹板拼接承受全部的剪力和按截面惯性矩比例分配给腹板的弯矩）。解：查表得10.9级M20高强度螺栓预拉力P=155kN，抗滑移系数=0.40，且双剪nf=2。取标准孔k=1.0。b1 3 112 12（1）翼缘板验算MyI13001628.066109n=16;N=1468.36
10、8nNmin=16111.6=1785.6kNN=A=203.944501610-3=1468.368kNb2 2取最外排螺栓： nNnAn41468.36810316(450-422)16=221.8270.7fu=0.7470=329Nmm2毛截面强度：N 1468.368103A 45016故翼缘验算合格。（2）腹板验算剪扭组合：剪力偏心：e=1122弯矩分配：111212I1.83109I8.066109扭矩：Tmax=Ve+Tw=65010510-3+567.20=635.45kNm设左边为Tmax所在的板，则危险点为1、2点。1点：x1=40mm,y1=600mm2i+y2)=26402+4(1002+2002+3002+4002+5002+6002)=3681600mm2取1点：V 650n 213N1Tx22yTy1635.45600N1Ty=N1Tx1r22则，Nx=N1Tx=103.56kN;Ny=N1Ty+N1F=6.90+25=31.90kN;b故腹板验算合格。3.18双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力N=550kN。钢材为Q235B钢。角钢与节点板、节
