钢结构设计原理 作业参考答案及考试范围
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P 1073.3试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235-B ，焊条E43型，手
工焊，轴心拉力设计值N=500kN （静力荷载）。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：角焊缝的强度设计值2160/w f f N mm =，焊缝内力分配系数为120.70,0.30K K ==。 焊角尺寸：
max min min (1~2)8(1~2)7~64.74f f h t mm mm mm h mm
=-=-=== 取6f h mm =
①采用两边侧焊缝（转角处做绕角焊）：
110.7500350N K N kN =⋅=⨯=，220.3500150N K N kN =⋅=⨯=
肢背计算长度：3
1135010260.420.720.76160
w w
f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1270w l mm =； 肢尖计算长度：31215010111.6120.720.76160
w w f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取2120w l mm =； ②采用三面围焊缝：
正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即390w l b mm ==。
3320.720.7690 1.22160147.57w f w f f N h l f kN β=⨯⨯⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=
1132231147.570.750035073.79276.2122
1147.57
0.350015073.7976.2122N K N N kN N K N N kN
=-
=⨯-=-==-=⨯-=-=
3
11276.21106205.516211.5120.720.76160w f w
f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1220w l mm =； 322
76.2110656.70662.7020.720.76160
w f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取270w l mm =。
P 1073.4有一托角钢，两边用角焊缝与柱相连，如图所示，钢材为Q345-A ，焊条E50型，
手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可不减2h f ）。已知：外力设计值N=400kN 。
解：角焊缝的强度设计值2200/w f f N mm =，20e mm =，
400N kN =,4000.028M N e kN m =⋅=⨯=⋅。
弯矩产生的正应力：33222
6681010600/22200f e w e e M N mm h l h h σ⨯⨯⨯===⋅⨯ 竖向力产生的剪应力：32400101000
/22200f e w e e
N N mm h l h h τ⨯===⋅⨯
应满足
:
w
f f ==≤ 5.57e h mm ⇒≥7.950.7
e f h
h mm ⇒=≥
min 6.36f h mm === 综上所述取8f h mm =。
P 1073.6如图所示梁与柱的连接中，钢材为Q235-B ，弯矩设计值M=100kN.m ，剪力设计值
V=600kN ，试完成下列设计和验算：
（1）剪力V 由支托焊缝承受，焊条E43型，手工焊，求焊缝A 的高度h f ； （2）弯矩M 由普通螺栓承受，螺栓直径24mm ，验算螺栓是否满足要求。
解：（1）角焊缝的设计值2160/w f f N mm =，如图可知支托板采用三面围焊且有围角焊，焊缝计算长度可不减2f h 。
正面角焊缝承担：1 1.221603000.740992w f f e w f f N f h l h h β==⨯⨯⨯=； 侧面角焊缝承担：3216001040992w f f e w N N N h f h l =-=⨯-=
33
600104099216022500.760010 6.1996992
f f f h h h mm
⇒⨯-=⨯⨯⨯⨯⇒==
取7f h mm =
（2）普通C 级螺栓抗拉强度设计值2170/b t f N mm =，由题意知螺栓群受力为纯弯，因此中和轴位于最下排螺栓中心连线上，受拉最大的最外排螺栓所受拉力应为：
3310
211222224
10
4
10010600106102(100200300500600)2(1492536)10610
4015010
i
N My y kN ⨯⨯⨯⨯===
⨯++++⨯++++⨯⨯=
=⨯∑
受拉最大的最外排螺栓所受拉应力为：
3
22122
44401088.46/170/3.1424
b t t N N mm f N mm d σπ⨯⨯===<=⨯ 满足。
P 1073.8如图所示螺栓连接采用Q235-B 级钢。C 级螺栓直径d=20mm ，求此连接最大能承
受的F max 值。
解：由附表1.4查得：22140/,305/b b v c f N mm f N mm ==。
因10604240151520300l mm d mm =⨯=<=⨯=，不用考虑承载力折减系数η。 单个螺栓受剪承载力设计值：2
2
3.1420214087.9244
b
b
v
v
v
d N n f kN π⨯==⨯⨯=(双剪) 单个螺栓承压承载力设计值：2020305122b
b c c
N d
t f
kN =⋅=⨯⨯=∑
则： min 87.92b
b v N N kN ==（由螺栓受剪承载力决定）
此连接能承受的最大值：max min 1387.921142.96b F nN kN ==⨯=