第三章钢结构的连接计算题答案

1、、选择题图中 的焊脚尺寸hf是根据a选定的。=nmwU irrflrrff钢材为Q235-B?F，焊条采用E43型手工焊，1. 如图 所示梁截面形式、尺寸44I x=22000 X 10 mm）及荷载。梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，hf =_dmm。q=200kN/m2000I :2.6 6102. 如图 所示为单角钢（L80 X 5）接长连接，采用侧面角焊缝（Q235 E43型焊条，钢和焊脚尺寸 hf =5mm。求连接承载力设计值（静载）=d 。hr=5hJJ-f73. 设有一截面尺寸为100 X8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。为满足

2、最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值。d40mm60mm80mm100mm5. 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，b 。通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用E55E50E43前三种均可6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是_c钢材的塑性太低钢材的弹性模量太高焊接时热量分布不均焊缝的厚度太小7. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是d度很大冷却速度太快焊件各纤维能自由变形钢材弹性模量太大，使构件刚施焊时焊件上出现冷塑和热塑区角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时，角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 角钢肢尖侧焊缝受力大于角

3、钢肢背的侧焊缝角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用8. 在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于b60h40h80h120h9. 图示 的角焊缝在P的作用下，最危险点是ba、b点b、d点c、d点a、c点10. 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时c 。要考虑正面角焊缝强度的提高'要考虑焊缝刚度影响与侧面角焊缝的计算式相同取仇-1,2211. 在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度等于_b。设计长度设计长度+纵向收缩余量设计长度+纵向收缩和横向收缩余量设计长度+横向收缩余量焊接结构的疲劳强度的大小与

4、a关系不大。钢材的种类应力循环次数连接的构造细节残余££应力大小12. 焊接连接或焊接构件的疲劳性能与 _b有关。应力岀厂瞬（临最小应丸最大应力9I'13. 未焊透的对接焊缝计算应按b_计算。斜焊缝©对接焊缝厂角焊缝断续焊缝二、计算题hf =8 mm，钢材1.验算 图示 直角角焊缝的强度。已知静荷载F=120kN （设计值），角焊缝的焊角尺寸为为Q235 - BF钢，手工焊，焊条为E43型，；7谯廳加述/££1. 解:将F移至焊缝形心，£££=60kl焊缝左边点受力最为不利，由产生的和M产生的-迭加M *A

5、103孔宅# Mr 1* 11 ! U663时/(07hJW9vfl 7y3臨e IZ厂麻&x(259-Zi9)7 口=Jo。冥3#捷Z0°*=b- JT7 =."” ¥代入:焊缝强度满足要求。2 .请验算图示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。静力荷载设计值F=220kN。钢材用 Q235 A F ,焊条E43手工焊，无引弧板，焊缝质量三级(假定剪力全部由腹板上的焊缝承受)2 .解:(1 )计算对接焊缝计算截面的几何特性,中和轴位置(2DO-ZOJX /Ox 5 +(300-16)x10160(200-10+00-110*LHF 豪=99mmI剪力只由腹板承担

6、，故只算腹板的截面积(2)验算焊缝强度经分析最危险点是最下面点，故只要验算该点的焊缝强度。220200k103x2UH 479XI01jr折算应力J 2I 1 w JT J -J 6 j. A JF f20 5NI故折算应力强度不满足要求，如此焊缝改成二级焊缝，则能满足强度要求了3 .两钢板截面为 18 x 400，两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N=1181kN，采用 M22普通C级螺栓连接，do = 23.5mm ，按 图示连接。试验算节点是否安全。3.解：(1)螺栓强度验算单个螺栓抗剪承载力设计值N F； * 2議=界 130 睥 98800N 城 9& 8kN&a

7、mp;4单个螺栓承压承载力设计值=22 %"灯05 = 120800N=120N每侧12个螺栓，承载力为1288 = n85.6kN>N=ll81kN(2 )验算被连接钢板的净截面强度4,=虫-认/ = 40 沉 L8- 4策2,35齐 L8 = 5$08艸，N 1181b 百U 4 .梁的连接构造 如图 所示。连接承受的弯矩度螺栓10.9级，M20，接触面喷砂处理，M =1000kN m，剪力 V =100kN。钢材 Q235，摩擦型高强"155讯Q.45 。试验算梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按.计算，剪力全部由腹板承受。AF*3*34.解：(

8、1)连接一侧最不利情况下的受力M由翼缘和腹板按刚度分配梁截面对于水平对称轴的惯性矩12腹板对于水平对称轴的惯性矩腹板分担的弯矩:*3I103M料=累1000 = 21L5 上N'tn£U7翼缘分担的弯矩：M 疔!000-2】 L5“88"Nw翼缘分担的弯矩由螺栓群受轴向力来承担：见 788 5沪二结竺亠豳50h L0腹板螺栓群除分担部分弯矩外，还承受全部剪力，而该剪力对腹板连接螺栓群又有偏心，将剪力移到螺栓群形心，受力为：M = 21L5 100x-21 = 220.5kN'm1000(2)确定单个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值翼缘螺栓：按图中尺寸沿受力方向

9、的连接长度 -匸:二-：m 故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数，即:1502,15引就产叩凸©9戏刈¥5其MX肚处N腹板螺栓：因上、下排螺栓“i”的合力方向大致是水平的，沿受力方向的连接长度.-'：一 '，故不需乘折减系数:。*1/厂丸9勺寓=0少為045刈乃“25处M(3)螺栓强度验算a.翼缘板拼接螺栓：螺栓孔径 do取21.5mm，翼缘板的净截面面积为：翼缘板能承受的轴向力：毛截面：N = A十 4010215 = 1720000N- 1720kN AJ62 舷揪)X2"净截面：一-. 一，摩擦型高强度螺栓能承受的轴向力:上述三项最小值为

10、N=1473kN 翼缘螺栓群受到的力788.5kN ,故翼缘板拼接螺栓满足强度要求。腹板拼接螺栓:腹板承受的内力=100kNV=220.5kN mM每个螺栓所承受的垂直剪力为:nJ =00在弯矩的作用下，受力最大的螺栓承受的水平剪力为:（因yi>3xi9L所以腹板拼接螺栓群满足强度要求。例1:图示一围焊缝连接，已知-i-".，f；试验算该连接是否安全。解：将F移向焊缝形心 0,三面围焊缝受力:在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取| 1 和 l 2为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大3920mm于| 1和|2，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm o焊缝截面面积:F作用下，该点最危险由N在水平焊缝右上端点产生的应力为Vhl在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向，因而该焊缝在外力3920由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为:Tr由T在该点产生的应力的垂直分量为:代入强度条件:/ +(94.4+ 514)z-2，焊条为E43Q235BF型，该连接安全。例2 :计算 图示 角焊缝连接中的 hf。已知连接承受动荷载，钢材为/ '.-，门，图中尺寸单位为：mm。解