戴国欣第四版钢结构连接课后作业参考答案

1、钢结构钢结构( (第四版第四版) )戴国欣戴国欣 主编主编钢结构第3章作业参考答案湖南科技大学 陈炳初3.1 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊接连接（图试设计双角钢与节点板的角焊接连接（图3.773.77）。钢）。钢材为材为Q235BQ235B，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊，轴心力型，手工焊，轴心力N=1000kNN=1000kN（设（设计值），分别采用计值），分别采用和和进行设计。进行设计。maxmin1.2 10121.5125.28fffhmmhmmhmm假定(1) (1) 采用三面围焊时，采用三面围焊时，33220.7 8 125 1.22 160273.3kNwe wffN

2、h lf mmlw29816087 . 021035.53331311273.30.67 1000533.35kN22NNN解：)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhff1229883081088116lmmlmm；322273.30.33 1000193.35kN22NNNmmlw10816087 . 021035.19332)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhff12310120lmmlmm取肢背肢尖(2) (2) 当采用两面侧焊时当采用两面侧焊时11220.67 1000670kN0.33 1000330kNNNNNmmfhNlwfe

3、w18416087 . 02103302322311670 1037422 0.7 8 160wwefNlmmh f )(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhff)(40648)(48060满满足足且且满满足足mmmmhmmhffmmlmm，lmmlmml20039020082184390823742121肢肢尖尖取取肢肢背背；12310120lmmlmm（对比三面围焊：肢背肢尖）3.2 3.2 试求图所示连接的最大设计荷载。钢材为试求图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235BQ235B，焊，焊条为条为E43E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸h

4、hf f=8mm,e=8mm,e1 1=30cm=30cm。解：解：02052 205 0.7 80.7 8 500 022 0.7 8 2050.7 8 5002052 2052422 205500 xmm 4423242369.2232139.21385 .6020587 . 01220587 . 024250087 . 03 .2018325020587 . 021250087 . 0cmIIIcmIcmIyxpyx212205 42163(163 300)463emmTFeeF0 x22160PTyV yTxwfffMaPITTx250PIT，Ty163509687.0910FFlhF

5、weVy22216016322.15096250PPITFIT即22216016346322PIFFIF222221607546922.150961115750PPIFIF2227546922.15096122.111570160PPIIF22244160236.53kN115701754691.22 22321.69 105096 1.2222321.69 10F即，最大设计荷载即，最大设计荷载F=236.53KNF=236.53KN3.3 3.3 试设计如图试设计如图3.823.82所示牛腿与柱的连接角焊缝所示牛腿与柱的连接角焊缝、。钢材为钢材为Q235BQ235

6、B，焊条为，焊条为E43E43型，手工焊。型，手工焊。解：查表得解：查表得160PwtfM a假设焊缝假设焊缝mmhf8KN，FV98mKNM76.1112. 098 计算形心轴位置和惯性矩计算形心轴位置和惯性矩mmxo5 .1446 . 520026 . 51386 . 51501006 . 520022006 . 51382126 . 51504232218111045.142056. 02122056. 0245.142008 .1356. 045.142 .211556. 0cmI）（）（）（mmhe6 . 587 . 0按剪力由腹板承担，弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑按剪力由腹板承担，

7、弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑MpaMpalhVwe16075.432006 . 5210983翼缘上边的拉应力：翼缘上边的拉应力：MpaMpaxIMf16085.4352.671018111076.1146上上腹板下口的压应力：腹板下口的压应力：MpaMpaxIMof16082.9348.1441018111076.1146下MpaMpaff1603 .10475.430 . 182.932222满满足足要要求求mmhf8）然然后后再再根根据据构构造造选选取取求求得得（注注：本本题题也也可可以以计计算算ffhh ,Mpa，fwc2153.4 3.4 习题习题3.33.3的连接中，如将焊缝的连接

8、中，如将焊缝及焊缝及焊缝改为对接焊缝改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 解：解： 若为对接焊缝，则：若为对接焊缝，则：Mpa，fwt185Mpa，fwv125设能承受的最大集中荷载为设能承受的最大集中荷载为F F，VMFV12.0,mmxo43.14512200121501001220020612150形形心心42327 .19552/2054.14202 . 112202 . 153.146 .202 . 115cmI）（）（当受剪时，最大剪力当受剪时，最大剪力MpafFtISVwvx125257.541257.54)43

9、.145206(1501212107 .19554maxKNF19.231解解得得当在翼缘上口受拉时，当在翼缘上口受拉时，KNFMpafFxIMwt9 .45218557.66107 .19551012. 0431max解解得得拉拉当在腹板下口受压时，当在腹板下口受压时，KNFMpafFxIMwc9 .24021543.145107 .19551012. 043max0解得解得压压在腹板与翼缘的交界处，剪应力与拉应力均较大，此时：在腹板与翼缘的交界处，剪应力与拉应力均较大，此时：FFtISV441107 .19555 .908543.1452061501212107 .1955）（FFxIM4

10、4107 .19554 .654843.145200107 .1955120）（拉拉wtf1 .1322拉KNFFF9 .2671851 . 1107 .19555 .90853107 .19554 .65482424KNF，19.231集中荷载该对接焊缝由剪力控制3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），），拼接处作用有弯矩拼接处作用有弯矩M=1122kNm，剪力，剪力V=374kN，钢材为，钢材为Q235B钢，焊条用钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。强度

11、。解：解：查表得查表得185PawtfM125PawvfM注意：此题中仅仅在腹板上对接注意：此题中仅仅在腹板上对接3240.8 100228 1.450.7268193.112Icm(1)(1)焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处max641122 101000209.2Pa185Pa2268193.1 102wtMhMfMI焊焊缝缝正正应应力力不不满满足足要要求求(2)(2)最大剪应力最大剪应力maxxV SI t(3)(3)腹板和翼缘交界处腹板和翼缘交界处34374 10280 14 50734.6Pa268193.1 108V SMI tmax22223209

12、.23 34.6217.6Pa1.11.1 185PwtMfM a 所以求求焊缝最大剪应力满足要焊缝最大剪应力满足要max209.2PaM而力不满足要求力不满足要求腹板和翼缘处的折算应腹板和翼缘处的折算应34374 10500280 14 507 8 500268193.1 1082 48.3Pa125PawvMfM3.6 3.6 试设计图试设计图3.783.78所示的粗制螺栓连接，所示的粗制螺栓连接，F=100kNF=100kN（设计值），（设计值），e e1 1=30cm=30cm。3.78解：现初拟采用解：现初拟采用8 8个个M22M22号螺栓，其布置如下图所示：号螺栓，其布置如下图所示

13、：则螺栓间的最大间距则螺栓间的最大间距d dmaxmax=8=824=192130mm,24=192130mm,满足构造要求满足构造要求40查表得：查表得：2140mmNfbv2305mmNfbc223.14 2014053.19kN44bbvvdNf22 10 30567.1kNbbccNdt f校核此螺栓连接校核此螺栓连接, ,此螺栓为承受剪、扭共同作用：此螺栓为承受剪、扭共同作用：2222228 64 (6.519.5 )1978iixycm 112241000.195=39.93kN1978 10TxiiF e yNxy 11224100 0.405 0.0612.29kN1978 1

14、0TyiiF e xNxy 110012.5kN8FFNn22221111()39.93(12.29 12.5)46.99kNxyFNNNN所以此螺栓排列满足要求所以此螺栓排列满足要求53.19 kNbvN 67.1 kNbcN 3.7 3.7 试设计如图试设计如图3.81所示：所示： 角钢与连接板的螺栓连接；角钢与连接板的螺栓连接； 竖向连接板与柱的翼缘连接；竖向连接板与柱的翼缘连接；构件钢材为构件钢材为Q235BQ235B，螺栓为粗制螺栓，螺栓为粗制螺栓，d d1 1=d=d2 2=170mm=170mm。 解：、角钢与连接板的连接，可按照轴心受剪进行计解：、角钢与连接板的连接，可按照轴心

15、受剪进行计算，选用算，选用M22M22号螺栓。号螺栓。 计算所需螺栓数计算所需螺栓数 取取n=4n=4，其布置如下图所示，其布置如下图所示7 . 39 .93350minbNNn2/140mmNfbv2/305mmNfbc2vnmmt14223.14 222140106.4 kN44bbvvvdNnf22 14 30593.9 kNbbccNdt f L L1 121015d21015d0 01515* *2424360(360(满足满足) )3,1350*10146.1Pa215Pa2(13908*24)nNMfMA（满足）、连接板与柱翼缘板的连接、连接板与柱翼缘板的连接 由于剪力由承托板承

16、担，而力的作用线通过连接板形心，由于剪力由承托板承担，而力的作用线通过连接板形心，所以连接板和柱翼缘的连接应视为轴心受拉连接，拟采用所以连接板和柱翼缘的连接应视为轴心受拉连接，拟采用C C级级M20M20螺栓。螺栓。 取取n=6,n=6,其布置如图所示其布置如图所示 2/170:mmNfbt查表245. 2cmAe245 17041.7kbbtetNA fN9 . 57 .4145sin350btxNNn3.83.8按摩擦型高强度螺栓设计习题按摩擦型高强度螺栓设计习题3.73.7中所要求的连接（取消承中所要求的连接（取消承托板），并分别考虑：托板），并分别考虑：d d1 1=d=d2 2=17

17、0mm;=170mm;d d1 1=150mm,d=150mm,d2 2=190mm,=190mm,螺栓强度级别及接触面用处理方式自选。螺栓强度级别及接触面用处理方式自选。解：、选用解：、选用10.910.9级级M22M22号摩擦型高强度螺栓，构件选用表面喷号摩擦型高强度螺栓，构件选用表面喷砂处理方法，查表得：砂处理方法，查表得： a a、角钢与连接板的连接按轴心受剪计算；、角钢与连接板的连接按轴心受剪计算； 取取:n=6:n=6，其布置如图所示，其布置如图所示 （满足）（满足）（MPafAnnNn21590615 . 01 (103505 . 013145. 019

18、0kNP KNPnNfbv95.7619045. 019 . 09 . 05 . 495.76350bvNNn考虑增加螺栓数为考虑增加螺栓数为n=6,n=6,校核其连接强度：校核其连接强度： 则：则： 满足要求满足要求 ，其布置如图所示，其布置如图所示b b、连接板与柱翼缘板的连接，拟采用、连接板与柱翼缘板的连接，拟采用10.910.9级级M22M22号螺栓号螺栓4 4个个校核此校核此 故不满足承载力要求故不满足承载力要求KNNNvt24.41645.247sin45350 0.707247.45 kNtvNNN76.95 kNbvN 0.80.8 190152 kNbtNP247.4561.

19、86 kN4tvNN121. 115286.6195.7686.61bttbvvNNNN1807. 015224.4195.7624.41bvvbttNNNN、当、当d d1 1=150mm=150mm、d d2 2=190mm=190mm时，角钢与连接板的连接无变化，与相同，而时，角钢与连接板的连接无变化，与相同，而连接板与柱翼缘的连接则是承受连接板与柱翼缘的连接则是承受拉、弯、剪拉、弯、剪共同作用。共同作用。e=0.02me=0.02msin45350 0.707247.45 kNvtNNN247.45 0.024.949 kN mtMNe因为弯矩较小，仍采用因为弯矩较小，仍采用6 6个螺

20、栓对称布置，个螺栓对称布置，如右图所示，则如右图所示，则1122247.454.949 0.164 0.153.61 kN0.8152 kNttiNM yNnyP（满足）152 kNbvN 76.95 kNbtN 247.4541.24 kN6vN 41.2453.610.969115276.95vtbbvtNNNN（满足）250 MPabvf470 MPabcf203. 3cmAe22397 kNAe44bbvvvdNnf（ 151.5）3.9 3.9 按承压型连接高强度螺栓设计习题按承压型连接高强度螺栓设计习题3.73.7中角钢与连接板的中角钢与连接板的连接，接触

21、面处理方式及螺栓强度级别自选。连接，接触面处理方式及螺栓强度级别自选。解：选用解：选用8.88.8级级M22M22号高强度螺栓，查表：号高强度螺栓，查表：22 14470144.76 kNbbccNdt fmin3502.417144.76bNnN，取，取n=3,n=3,其布置见下图：其布置见下图：3,1350*102(13908*24)146.1 Pa215PanNAMfM（满足）3.103.10、图、图3.103.10的牛腿用的牛腿用2 210010080802020（由大角钢截得）及（由大角钢截得）及M22M22 摩擦型连接高强度螺栓（摩擦型连接高强度螺栓（10.910.9级）和柱相连，构件钢材级）和柱相连，构件钢材 Q235BQ235B，接触面用喷砂处理，要求确定连接角钢两个肢上，接触面用喷砂处理，要求