钢结构作业答案

1、3.3试设计如图3-93所示双角钢和节点板间的角焊缝连接，角钢截面为2L90父8,节点板厚10mm。钢材为Q235,焊条E43型，手工焊，承受轴心拉力设计值N=320kN。（1）采用两侧焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（2）采用三面围焊，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（3）采用L型焊缝,确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。N10解：查表，Q235钢材，E43焊条，ffw=160N/mm（1）采用两侧焊缝按构造要求确定焊脚尺寸hfmin=15t=15而=4.7mm肢尖焊脚尺寸hfmax=8（12）=67mm。肢背焊脚尺寸hfmax=1.2t=1.2M8=9.6mm。取hf=6mm,肢背、肢尖焊缝受力N二

2、kN二0.7320=224kNN2=k2N=0.3320=96kN肢背、肢尖所需焊缝计算长度N22410lw1=166.7mm：60hf=606=360mm实际焊缝长度2hUf20.76160l1=lw1+2hf=166.7+2M6=178.7mm,取180mmw2N2w2hUf396 102 0.7 6 160= 71.4mm>8hf =8 6 = 48mm实际焊缝长度l2=lw2+2hf=71.4+2M6=83.4mm,取90mm(2)采用三面围焊焊脚尺寸同两侧焊缝，取hf-6mm求端焊缝承载力N3=hjlw3fffw=0.762901.22160=147.57kN3eVV3此时肢背

3、、肢尖焊缝受力N147.575N1=k1N3=0.7320=150.22kN22N2=N-N1-N2=320-150.22-147.57=22.21kN则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为w1N12heffw150.22 1032 0.7 6 160-111.8mm :二 60hf-60 6= 360mm实际焊缝长度 11 =lw1 +hf =111.8+6=117.8mm ,取 120mmw2N22heffw22.21 1032 0.7 6 160=16.5mm ： 8hf=8 6 = 48mm实际焊缝长度12=50mm肢端的实际焊缝长度13=鼠=90mm(3)采用L形角焊缝由力的平衡N3=2k2

4、N=20.3320=192kNN1-N-N3=320-192128kN,N3192103hf3-2限£：20.7(90-hf3)160得到hf3_8.6mm又hf3=8.6mm>t=8mm固不可用L形围焊。3.4试设方f图3-97所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸hf。钢材为Q235AF,焊条为E43型,牛腿承受静荷载设计值V=250kN。解：查表，Q235钢材，E43焊条，ffw=160N/mm角焊缝所受外力设计值弯矩M=Fe=2500.2=50kNm剪力V=F=250KN试算法(1)假设hf=10mm,则焊缝的几何特性：y。2932933 +150 父(20+35)* 2=

5、104.3mmIx293 2+60.5 2+15010.433 2 0.7 1+1 (29.3 -10.43)3 2 0.7 1+2 6.05 0.7 1 10.432 3一_.2+150.7112.78=6301.5mm50 x (293.104.3)x106，一-一，2= 149.7N/mm46301.5104250103_2=60.9N/mm149.7(满足要求2_2221.22) 0.7 29.3 1060.92=137N/mm2<160N/mm2(2)假设hf=8mm,则焊缝的几何特性：294.42+150父(20+2.8)彳，y0=104.4mm294.4+622+15013

6、132Ix10.44320.70.8+-(29.44-10.44)320.70.8+26.20.70.810.44233+150.70.812.722=5114.3mm-f=50M(294.4-104.4)叼0_45144.3102501036-=187.75N/mm2f=220.70.829.441022=75.8N/mm不满足要求。膏+7.=170.1N/mm2>160N/mm23.6设计图示双盖板的拼接节点，采用C级普通螺栓M24连接，孔径d0=25.5mm,材料为Q235AF钢，承受轴心拉力设计值N=1350kN。04I O 04O。令令令令令令令令令令令052>63II力

7、令令令> > > > >令令鲁解：由附表5查得fv=140N/mm,fc=305N/mm(1)螺栓排列边距1.5d0=30.25mm父40mm<4d0=102mm,满足2d0=51mm<50mm<4d0=102mm,基本满足。中心距3d0=60.5mm<80mm<8d0=102mm,满足。(2)螺栓计算一个螺栓的抗剪承载力设计值为.22b二d.b二24Nv=nvfv=2140=126.60kN44一个螺栓的承压承载力设计值为N：=d"tfcb=2420305=146.40kNccNmmin=126.60kN单个螺栓承载力：N

8、1350b一=112.5kN二Nmmin=126.60kN1212满足强度要求(3)构件净截面强度计算两个盖板面积之和与中心板件相同，又中心板件厚度t=20mm>16mm,ft=205N/mm2,构件构件净截面强度计算以中心板件为准。将中心板件沿中线展开，中心板件的截面面积为80cm2o中心板件截面1的净面积为._2An1=An1d0t=80-32.552=64.70cmN1An11350 103一 一 一264.70 102= 208.66N/mm2 f =205N/mm2中心板件截面2的净面积为.一_一2An2=An2d0t=80-52.552=54.50cmN21350。75 10

9、354.50 102= 185.78N/mm2 二 f =205N/mm2中心板件截面3的净面积为.，_2An3二A113dot=80一42.552=59.60cm13= 75.50N/mm 2 :二 f =205N/mm 213501059.60 1023净截面强度基本满足要求。3.9题设同3.6,采用8.8级的M16高强度螺栓，连接处构件接触面经喷砂处理，试分别采用高强度螺栓摩擦型和承压型设计此连接。40 4令令令令令令令研 2>80 %，1 02一Ml I |0 五 1 012 3e。令令令解：(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Nb=0.9nfP=0.920.4

10、580=64.8kN连接一侧所需螺栓数为NbNv135064.8=21个不?两足要求。(2)采用高强度螺栓承压型连接一个螺栓的抗剪承载力设计值.22b二da_b二16N：5v-fvb2250=100.48kN44No=d'tf；=1620470=150.40kNNtin=100.48kN连接一侧所需螺栓数为NN bmin1350100.48=14个不?两足要求。与题3.6比较，在相同螺栓个数情况下，用较大直径的普通螺栓连接还可基本满足要求，用较小直径的高强螺栓反而不能满足要求，即在进行螺栓连接设计时应当根据工程实际情况，选择合适的螺栓种类。3.11如图所示为牛腿与柱翼缘板的连接，竖向力

11、V的作用点距柱翼缘表面距离e=200mm,钢材为Q235,采用8.8级高级螺栓M20,布置如图下图所示，接触面喷砂后生赤锈，试分别按摩擦型和承压型连接计算牛腿所能承受的竖向力V设计值。解：（1）采用高强度螺栓摩擦型连接螺栓群承受剪力V,弯矩M=Ve=0.2V一个螺栓的承载力设计值Nb=0.8P=0.8125=100kNNb=0.9nfP=0.910.45125=50.625kN采用10个螺栓，布置如图所示。在弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为Nt0.2V 103 1402 2 (1402 702)=0.285V剪力由螺栓平均分担，每个螺栓承受的剪力为Nv=V/10受力最大螺栓应满足NvNtV/100.285V/b丁='<1N：Ntb50.625100解得：V<207.46kN,取V=207kN(2)采用高强度螺栓承压型连接采用10个螺栓，布置如图所示一个螺栓的承载力设计值Nbv=nv二 d2fvb =1二 202250 =78.54kNNbNtbw bft二 17.652400 = 97.87kN=d%tfcb=2010470=94kN在弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为Nt=0.285V : Nb=97.87kN0.