第三章 钢结构的连接(上)
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
第三章 钢结构的连接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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
2023年开放大学钢结构(本)单元小练习题目与答案
钢结构（本）章节小练习第一章绪论1．世界第一座铸铁拱桥是（）正确答案是：雪纹桥2．在公元前60年前后，我国就修建了（）正确答案是：铁链桥1．最早的钢结构由铁结构发展而来。
（）正确的答案是“对”。
2．钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。
（）正确的答案是“对”。
1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）正确答案是：耐热性差、耐火性好2．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）正确答案是：钢结构3．相比较来讲，钢结构最大的弱点是（）正确答案是：易于锈蚀4．相比较来讲，当承受大荷载、动荷载或移动荷载时，宜选用的结构类型是（）正确答案是：钢结构5．下列均为大跨度结构体系的一组是（）正确答案是：网壳、悬索、索膜6．通常情况下，输电线塔和发射桅杆的结构形式属于（）正确答案是：高耸结构1．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制，但材质波动范围非常大。
（）正确的答案是“错”。
2．钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性，可近似看作理想弹塑性体。
（）正确的答案是“对”。
3．结构钢具有良好的冷、热加工性能，不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。
（）正确的答案是“错”。
4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝，耐久性较差。
（）正确的答案是“错”。
5．钢材是一种高强度高效能的材料，可以100%回收再利用，而且没有资源损失，具有很高的再循环价值。
正确的答案是“对”。
6．钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。
（）正确的答案是“对”。
1．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）正确的答案是：可靠性2．结构可靠性主要包括（）正确的答案是：安全性、适用性和耐久性3．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）.正确的答案是：构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1．钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。
钢结构 武汉理工大学出版社 课后习题答案
钢结构课后习题答案（仅供参考）第三章 钢结构的连接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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
钢结构螺栓连接
拉力要求所需角度，在实际工程中采用固定转角，不精确； ⑵扭矩法（用于大六角型螺栓）：通过工艺试验，确定满足预
拉力要求所需扭矩，制做特殊扳手，如机械扳手，光电扳手等； ⑶扭剪法（用于扭剪型螺栓）：用特殊扳手拧断其梅花头为
Nt
N
b t
2、螺栓群弯矩受拉
N
H
V
N
刨平顶紧 承托（板）
a)
b)
螺栓群承受轴心拉力
基本假定：
1）在弯矩作用下，板件绕最边缘的螺栓旋转 ；
2）每个螺栓受力大小与其到旋转中心的距离成正比。
3.7 普通螺栓连接的工作性能和计算
第三章 钢结构的连接
3.7.2 普通螺栓抗拉连接
V N1
N2
N3
M
o'
中和轴
第三章 钢结构的连接
3.7.2 普通螺栓抗拉连接
规范中考虑杠杆效应的方法： 1）降低螺栓的抗拉强度，即取 ftb 0.8 f ；
2）设计中采取构造措施以减少不利影响，如设置加劲肋。
抗拉连接螺栓的破坏形式：螺杆被拉断。
3.7.2.2 单个螺栓的抗拉承载力
式单中个Ae螺—栓—的螺抗栓拉的承有载效力面N设t积b计，值A可e为查f：tb表；πd4e2 ftb
形小,耐疲劳,特别适于承受动力荷载的结构. d0 d 1.5-
2.0mm。
承压型连接——允许接触面滑移,以连接达到破坏的极限承载
力作为设计准则.其承载力高于摩擦型,连接紧凑,但剪切变形
比摩擦型大，故不得用于承受动力荷载的结构。d
1.5mm。
第三章 钢结构的连接课后习题答案
第三章 钢结构的连接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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-= 焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w w f fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
第3章钢结构连接1(2011)PPT课件
2、高强度螺栓
高强度螺栓一般采用45号钢，40B 钢和20MnTB钢加工制作， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于8 00 n/mm2和1 000n/mm2 , 且屈强比分别为0 . 8 和0 . 9 ，因此，其性能等级分别 称为8.8 级和10 .9级。
及构造要求； 3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作
的影响； 4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构
造要求。
重点： 掌握焊接连接的特性和计算 普通螺栓连接、高强度螺栓连接的性能和计算
§3.1 钢结构的连接方法
钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接 (connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成 整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。 在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、 构造简单、制造方便和节约钢材的原则。
C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
钢结构戴国欣主编课后习题答案
第三章 钢结构的连接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 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸:,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm =内力分配:30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取120mm 。
（2)两面侧焊确定焊脚尺寸:同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配:22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑,则实际焊缝长度为：mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+=',取390mm 。
(钢结构设计原理)第三章钢结构的连接
对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力 外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:
12312 1.1ftw （3-4）
式中 : 1、1——为腹板与翼缘 交接处的正应力和剪应力。
1.1为考虑到最大折算应力只 在局部出现，而将强度设计值适 当提高系数。
弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承担，剪应力 主要由腹板承担，这使得截面上各处的材料能达到充分的利用。
轴力、弯矩和剪力作用的对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力联合作用下的对接焊缝
牛腿处对接焊缝的强度计算
轴力、弯矩和剪力作用对接焊缝的强度计算
轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，
铆钉连接
铆钉连接
19世纪20～30年代出现铆钉连接。把铆钉 加热到1000～1500℃，用铆钉枪铆合。
优点
*塑性和韧性较好； *传力可靠，质量易于检查和保证； *可用于承受动载的重型结构。
缺点
*工艺复杂，噪音大，劳动条件差，用钢量大； *现已很少采用。
栓钉连接
栓（焊）钉连接
*栓钉将钢板与混凝土板连接起来； *栓钉承受剪力。
钢结构常用的焊接方法
钢结构常用的焊接方法
电弧焊 埋弧焊 电渣焊 气体保护焊 电阻焊
熔化焊
手工电弧焊
手工电弧焊
原理：利用电弧产生热量熔化 焊条和母材形成焊缝。 优点：方便，适用于任意空间 位置的焊接，特别适用于在高 空和野外作业，小型焊接。
缺点 质量波动大，要求焊工等 级高，劳动强度大，生产效率低。
夹角，其计算公式为：
Nlsw tinftw或fcw
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销钉(pin bolt)、铆钉(rivett)、螺栓(bolt)、焊接(weld)及紧固
件连接(fastener)。
钢结构连接的设计原则(principles of design)： 安全可靠(safe and reliability)、传力明确(clear load tranfer path)、构造简单(simple constructional details)、制作方便 (convenient to be manufactured)和节约钢材(steel saving)。
3.1.1 焊缝连接 (welded connection)
1. 焊缝连接的特点(characteristics)
优点 (Advan tages) 构造简单，连接方便； 用料经济，不削弱截面； 加工方便，可实现自动化操作； 密闭性好，连接刚度大。
焊接应力和焊接变形降低承载力； (Disadvan 对裂纹敏感，局部裂纹易扩展到整体，尤其动载和冷脆； tages） 易存在各种缺陷。
（3）焊缝质量等级(quality grades of welding)的规定
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等
级的选用有如下规定： ① 需要进行疲劳(fatigue)计算的构件中，垂直于(vertical)作用 力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。
②在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材(base material)
等强的受拉对接焊缝(butt weld)应不低于二级；受压时宜为二级。
③重级工作制(heavy-duty)和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁(middle-duty crane beam)的腹板(web plate)与上翼缘板 (top flange plate)之间以及吊车桁架(crane truss)上弦杆(up
柱(column)、桁架(truss)等），再通过一定的安装连接 (installation and erection)而形成的整体结构物。
连接的重要性(the importance of connection)：
是钢结构的细部(detail)，易引起应力集中(stress concentration)
缺点
“热影响区”材质（金相组织）变脆；
2. 常用的焊缝方法(welding method) （1）手工电弧焊(elatric-arc welding) 原理：利用电弧(electric arc)产生 热量熔化焊条和母材(mother metal)形成焊缝。 A、焊条(electrode)的选择： 焊条应与焊件 焊机
对接(butted joint)
搭接(lap joint)
T形连接 (Tee joint)
角部连接 (coner joint)
（2）焊缝形式(welded seam types) 常用受力焊缝(stressed weld)： ①对接焊缝(butt weld)
正对接焊缝 ②角焊缝(fillet weld)
(4) 电阻焊 (eletric resistance welding)
点焊设备 (spot welding equipments)
3.焊接连接形式和焊缝形式 (types of welded joints and welded seam ) （1）焊接连接形式(the format of welded joint)
cord member)与节点板(gusset plate)之间的Ｔ形接头焊透的对
接与角接组合焊缝，不应低于二级。 ④角焊缝(fillet weld)质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载(dynamic load)且需要验算疲劳(fatigue)和起重量Ｑ＞５０
ｔ的中级工作制吊车梁(middle-duty crane beam)的角焊缝的
照或拍片。
《钢结构工程施工及验收规范》规定：
焊缝按其检验方法和质量要求(quality requirements)
分为一级、二级和三级。
一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声
波检验并符合相应级别的质量标准(quality standard)。
三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查(appearance test) 且符合三级质量标准；
constructional requirements of bolted connections)
3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影 响；(initiation of welding stress and deformation,the
influence on mechanical behaviors of steel structures)
焊条 保护气体
焊钳
(weldment)钢材相适应。
焊件
电弧
熔池
导线
Q235钢选择E43型焊条(electrode) （E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode) 第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2) (minimum tensile strength) 第3、4适用焊接位置、电流(electric current)及药皮(coating) 的类型。 不同钢种(steel grade)的钢材焊接，宜采用与低强度钢材 (low strength steel)相适应的焊条。 C、优、缺点 优点：方便(convenient)，特别在高空(connected high above the groud)和野外作业，小型焊接(minitype weld)； 缺点：质量波动大(great fluctuation of quality) ，要求焊工 (welder)等级高，劳动强度大，效率低(labourious and
§3-7 轻钢结构紧固件连接的构造和计算(fastener connections of light weight steel constrction)
学习要点
1.了解钢结构连接的种类及各自的特点 (types and characteristics of steel structure connections)； 2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算方法及构 造要求；(mechanical behaviors , calculating methods and
inefficient)。
(2) 埋弧焊（自动或半自动）(automatic and semiautomatic hidden arc welding)
送丝器
焊丝转盘
、、 、、 、、 、 、 、
焊剂漏斗
、 、 焊剂 、、 、、 、、 、 焊件 、、 、 、 埋弧自动焊
熔渣
A、焊丝(welding wire)的选择应与焊件(mother steel)等强度。 B、优、缺点： 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限等。
第 三 章 (上)
第三章 钢结构的连接(Steel Connection)
§3-1 钢结构的连接 (Introduction of steel connections) §3-2 对接焊缝的构造和计算(Constructional details and calculation of butt weld) §3-3 角焊缝的构造和计算(Constructional details and calculation of fillet weld） §3-4 焊接残余应力和焊接变形 (welding residual stress and deformation) §3-5 普通螺栓的构造和计算(Condtruction details and calclation of plain bolts) §3-6 高强度螺栓连接的构造和计算(Condtruction details and calclation of high strength bolt connection)
或局部应力(local stress)； 对节点连接(connection)的细部构造(constructural details) 认识相对粗糙； 构造设计不恰当，易引起事故。
连接恰如人体的关节(knuckle)。
钢结构连接的分类(classification)： 按制作与加工的地点分(loaction,manufactured and machined)： 工厂连接和工地连接(in factory and on site)； 按采用的材料技术分：
外观质量应符合二级。
3.1.2 铆钉和螺栓连接
(rivet connection and bolted connection)
1. 铆钉连接(rivet connection) 优点(merit)：连接刚度(stiffness)大，
传力可靠(load tranfer reliable)； 缺点(disadvantage)：对施工技术要求很
高，劳动强度大，施工条件差， 施工速 度慢。 2. 螺栓连接(bolting connection) 分为： N
普通螺栓连接(plain bolted connection)
高强度螺栓连接(high strength bolted connecion)
1.普通螺栓(plain bolt) 按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。 A、B级---精制螺栓(burnished bolt)，性能等级为5.6或8.8级;
4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构造要 求。(mechanical behaviors,calculating methods and constructional requirements of bolted connections)