(完整版)钢结构第三章
(完整版)钢结构戴国欣主编第四版__课后习题答案
钢结构计算题精品答案 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/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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf fN 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 。
钢结构课件-第三章钢结构的连接d高强
3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数μ 摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的， 而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力（P）和板 件间的抗滑移系数μ ；
板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢
Nt Pf P A p Ab 1
当板件即将被拉开时： Cf=0，有Pf=Nt，因此：
Pf P Pf A p Ab 1 ( 3 70)
Nt
C-△C=Cf P+△P=Pf
一般板件间的挤压面面积比 栓杆截面面积大的多，近似 取AP/Ab=10，得：
Pf P Pf 10 1 ( 3 71)
N
3 1 2 3
4
4
高强度 螺栓
普通螺栓
承载力计算方法与普通螺栓相同。
O
2 1
抗剪承载力： 承压承载力：
N vb nv
d e2
4
δ
f vb
( 3 64)
b Nc d t f cb
(3 65)
b b b 单栓抗剪承载力： N min min N v ，N c
( 3 66)
( 3 78)
N 1Ty
T r1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
T x1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
( 3 79)
由此可得螺栓1的强度验算公式为:
摩擦型连接：
承压型连接：
N
N
2 1Tx
N
1Ty
N 1F
（完整版）钢结构课后习题第三章
（完整版）钢结构课后习题第三章第三章部分习题参考答案3.8 已知A3F 钢板截⾯mm mm 20500?⽤对接直焊缝拼接，采⽤⼿⼯焊焊条E43型，⽤引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值。
解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值20.85182.75/w f f f N mm == 采⽤引弧板，故焊缝长度500w l b mm ==承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -===3.9 焊接⼯字形截⾯梁，在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作⽤荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪⼒V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）焊缝截⾯的⼏何特性惯性矩3341(28102.827.2100)26820612x I cm =-= ⼀块翼缘板对x 轴的⾯积矩3128 1.4(507)2234.4X S cm =??+=半个截⾯对x 轴的⾯积矩31500.8253234.4X X S S cm =+??=（2）焊缝强度验算焊缝下端的剪应⼒33214374102234.41038.9/268206108x x w VS N mm I t τ===?? 焊缝下端的拉应62max4112210500209/0.852********x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满⾜强度要求（建议将焊缝等级质量提为⼆级）则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm下端点处的折算应2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<=且焊缝中点处剪应⼒33224374103234.41056.3/125/268206108w x v x w VS N mm f N mm I t τ===<=??3.10 试设计如图3-67所⽰双⾓钢和节点板间的⾓焊缝连接。
钢结构-第三章 钢结构连接方法
自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少， 塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接 焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或 任意形状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主 体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家 标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。
钢结构连接方式
* 气体保护焊是用惰性气体（或CO2）气体作
为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝， 以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热 集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比 手工焊的高。且塑性和抗腐蚀性好，适合于 厚钢板的焊接。
钢结构连接方式
（二）焊缝符号集及标注方法
《焊缝符号表示法》规定：焊缝符号一般由基本符 号与指引线组成，必要时还可加上补充符号和焊缝尺寸。 基本符号：表示焊缝的横截面形状，如用“ ”表 示角焊缝,用“V”表示V形坡口的对接焊缝； 补充符号：补充说明焊缝的某些特征，用“ ” 表示现场安装焊缝，用“ ”表示焊件三面带有焊缝； 指引线 ：一般由横线和带箭头的斜线组成，箭头 指向图形相应焊缝处，横线上方和下方用来标注基本符号 和焊缝尺寸等。
钢结构连接方式
本章小结
*一、知识点
* 1.钢结构的连接方法主要有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三
种方式。
* 2.钢结构常用的焊接方法、焊缝连接；对接焊缝和角焊缝的构
造；焊缝符号集及标注方法；焊缝质量检验和焊缝质量级别。
* 3. 普通螺栓连接的构造；
*二、重点内容
* 1.钢结构的连接方法 * 2.普通螺栓连接的构造
钢结构连接方式
A、B级螺栓（精制螺栓）采用8.8级钢材制作，经机床车削加工而成，表 面光滑，尺寸准确，且配用Ⅰ类孔（即螺栓孔在装配好的构件上钻成或扩钻成，孔 壁光滑，对孔准确）。由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力 性能好，可用于承受较大剪力和拉力的连接。但制造和安装较费工，成本高，故在 钢结构中较少采用。
钢结构设计手册
不适于风大的地方施焊。
4、电阻焊等 利用电流通过焊件接触点表面的 电阻所产生的热量来熔化金属， 再通过压力使其焊合。 适用于薄壁型钢的焊接，板叠厚 度不超过12mm。焊点主要承受剪 力，抗拉能力较差。
2 3
6 1
4
5
电阻焊
1 电源 2 导线 3 夹头 4 焊件 5 压力 6 焊逢
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 • 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三 级。 • 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、 γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验 （辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际 尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
• 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料 等级为 8.8级或10.9级。
• 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高 强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。
4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结
构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。
•搭接：不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料
•T形连接（顶接）：组合截面
•角部连接：箱形截面
盖板对接
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
三、焊缝形式 按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类。 对接焊缝：焊缝和两个被连接件的平行面相连。 角焊缝：焊缝和两个被连接件的相交面相连。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
钢结构基本原理第三章 构件截面承载力 强度
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。
结构承载力：与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3）型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）（P48页）对截面形式要求：1）提供强度所需截面积2）制作简单3）与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ，但缺少安全储备，且y f 后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力y f ≤为准则，以孔洞为例。
规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN ：轴心拉力设计值； An ：构件净截面面积；R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ，Q345，Q390，Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。
索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。
2）材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下）实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：k f A N k k //maxk N ：钢索最大拉力标准值 A ：钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k ：安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H 型钢）。
钢结构基础第三章
变翼缘厚度
端部有正面角焊缝时： 端部无正面角焊缝时： l1≥2b
切断外层翼缘板的梁
hf≥0.75t, l1≥b；hf<0.75t, l1≥1.5b
第3章 构件的截面承载力－强度
3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算
3.6.1 拉弯、压弯构件的应用
拉弯构件 应用：屋架受节间力下弦杆 承载能力极限状态
便于和相邻的构件连接
截面开展而壁厚较薄
第3章 构件的截面承载力－强度
3.1.2 轴心受拉构件的强度
承载极限： 截面平均应力达到fu ，但缺少安全储备
毛截面平均应力达fy ，结构变形过大
计算准则：
毛截面平均应力不超过fy
钢材的应力应变关系
第3章 构件的截面承载力－强度
应力集中现象
M s GI t
max M st / I t
I t bt 3 / 3
I t——扭转常数或扭转惯性矩
矩形截面杆件的 扭转剪应力
第3章 构件的截面承载力－强度
对于矩形组合开口薄壁截面
I t biti3 / 3
i 1
n
扭转剪力和扭矩
薄板组合截面
第3章 构件的截面承载力－强度
(b) 弹塑性工作阶段：一般受弯构件
(c) 塑性工作阶段：塑性铰 (d) 应变硬化阶段：一般不利用
第3章 构件的截面承载力－强度
各阶段最大弯矩：
弹性工作阶段 Me=Wnfy 塑性工作阶段 Mp=Wpnfy Wpn= S1n+ S2n 弹塑性阶段 F=Wp/W ！对矩形截面F=1.5; 圆形截面F=1.7; 圆管截面F=1.27; 工字形截面对轴 在1.10和1.17之间
(完整版)安徽理工大学钢结构第三章题库
第三章钢结构的连接一、选择题1．钢结构焊接常采用E43型焊条，其中43表示（ A ）A．熔敷金属抗拉强度最小值B．焊条药皮的编号C．焊条所需的电源电压D．焊条编号，无具体意义2．手工电弧焊接Q345构件，应采用（ B ）A．E43型焊条B．E50型焊条C．E55型焊条D．H08A焊丝3．Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（ C ）。
A．E55型B．E50型C．E43型D．H10MnSi4．结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（ B ）A．弹性模量相适应B．强度相适应C．伸长率相适应D．金属化学成份相适应5．在焊接施工过程中，下列哪种焊缝最难施焊，而且焊缝质量最难以控制？（ C ）A．平焊B．横焊C．仰焊D．立焊6．在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是（ A ）A．消除起落弧在焊口处的缺陷B．对被连接构件起到补强作用C．减小焊接残余变形D．防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量7．对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是（B）A．构件的刚度B．构件的极限强度C．构件的稳定性D．构件的疲劳强度8．焊接残余应力不影响构件的（ B ）A．整体稳定性B．静力强度C．刚度D．局部稳定性9．产生纵向焊接残余应力的主要原因之一是（ B ）A．冷却速度太快B．施焊时焊件上出现冷塑和热塑区C．焊缝刚度大D．焊件各纤维能够自由变形10．如图，按从A到B的顺序施焊，焊缝处的纵向残余应力为（ A ）A．拉应力B．压应力C．可能受压也可能受拉D．没有残余应力11．如图所示两块板件通过一条对接焊缝连接，构件冷却后，1-1截面纵向残余应力的分布模式为（图中拉为正，压为负）（A）A．（a）B．（b）C．（c）D．（d）12．产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ）。
A ．钢材的塑性太低 B ．钢材的弹性模量太高C ．焊接时热量分布不均D ．焊缝的厚度太小13．在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ C ）A ．角焊缝B ．焊透的对接焊缝C ．不焊透的对接焊缝D ．斜对接焊缝 14．不需要验算对接斜焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线与轴力N 之间的夹角θ满足（ C ）。
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高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数μ的大小见表3-9
❖ 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈 ❖ 对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求
3.8.1.3 高强度螺栓的抗剪连接的工作性能
1. 高强度螺栓摩擦型连接 一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为
N
Nv
N
b v2Biblioteka Nt Ntb2
1
当螺杆与孔壁挤压时，由于连接件较薄会发生孔壁挤 压破坏时，尚应按下式验算承载力：
Nv Ncb 1.2
式中: Nv,Nt——高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值；
0.9nf P 1.25 N t
式中 Nt≤0.8P
《规范》规定的其承载力的另一种计算公式：
Nv Nt 1
N
b v
N
b t
N
b v
0.9nf P
2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数(表3.9) ❖ 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈 ❖ 对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求
3. 高强度螺栓的排列 ❖ 要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不利
b v
0.9nf
μP
❖ 式中 0.9——抗力分项系数的倒数，即取 0.9==1/γR=1/1.111；
❖ nf——传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时， nf=2；四剪时，nv=4；见图
2. 高强度螺栓承压型连接
一个抗剪螺栓的设计承载能力计算 抗剪承载力设计值
Nvb
d2
nv 4
fvb
承压承载力设计值
Ncb
d
tf
b c
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值
当剪切面在螺纹处时，承压型高强度螺栓的 抗剪承载力应按螺纹处的有效截面面积计算
3.8.1.4 高强度螺栓抗拉连接的工作性能
一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值取为：
N
b t
0.8P
(3-55)
3.8.1.5高强度螺栓同时受剪力和拉力的连接工 作性能
钢材种类
➢高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别在于：高 强度螺栓连接除了材料强度高之外，而且在拧紧螺帽时， 螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大， 因而接触面的摩擦力就很大，这种预拉力和摩擦力对高 强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。
3.8.1 高强度螺栓连接的工作性能
3.8.1.1. 高强度螺栓的预拉力
栓杆内原预拉力基本不变。
图7-82 高强度螺栓受拉
❖ 撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内
高强度螺栓拉力变化
2. 高强度螺栓抗拉连接计算 ❖ 抗拉承载力： ❖ 轴心拉力的螺栓数： ❖ 弯矩作用时
Ntb 0.8P
n N Ntb
图3-73 高强度螺栓受弯连接
❖ 承载力极限状态 板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处； 板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在最外排 受压 螺栓形心处。
2. 高强度螺栓承压型连接 破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔 壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法 和普通螺栓相同。
3.8.3 高强度螺栓群的抗剪计算
1. 轴心力作用时
❖ 螺栓数：
nN
Nb min
N
b v
nv
d 2 4
f
b v
N
b c
d
t
f
b c
对于承压型连接Nbmin按式3-32和式3-33计算，取较小值，只 是其中的fvb 、fcb要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在 螺纹处时式3-32中的d改为de。
Nt
N
b t
1
➢当连接板件过薄时，可 能因承压强度不足而破 坏，需按下列公式计算 螺栓的承压承载力：
Nv
V n
Nv
N
b c
3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算
3.8.1高强度螺栓连接的工作性能
❖ 栓孔：钻成孔 ❖ 按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的
连接 ❖ 级别：10.9级和8.8级 ❖ 影响承载力的因素：栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和
❖ 施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法
❖
预拉力设计值：
P
0.9 0.9 0.9 1.2
f u Ae
0.6075 fu Ae
❖ 高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积 确定,上式中的几个系数分别考虑了几个影响因素 表3-8 一个高强度螺栓的预拉力设计值P（kN）取值时考虑：
3.8.1.2.高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 ❖ 试验研究表明，高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数的大
N1M My1 m yi2 0.8P
3.8.5同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算
1. 高强度螺栓摩擦型连接 ❖ 由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低 ❖ 每个螺栓的抗剪承载力也随之减少 ❖ 抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低
Nv Nvb
Nt Ntb
1
2. 高强度螺栓承压型连接 当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力：
影响。
3.8.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值
1. 高强度螺栓摩擦型连接
N
b v
0.9nf
μP
0.9——抗力分项系数的倒数，即0.9==1/γR=1/1.111； nf——传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时，nf=2； 四剪时，nv=4；见图3-7； P——一个高强度螺栓的预拉力设计值，见表3-8； μ——摩擦面的抗滑移系数，见表3-9。
1．高强度螺栓摩擦型连接
➢在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型 连接来说，外剪力由连接件摩擦面间的摩擦力来传递 ，螺栓仅承受外拉力。由高强度螺栓的抗拉工作性能 可知，摩擦型连接高强度螺栓所承受的外拉力不能超
过0.8P。
❖ 一个受外拉力作用的摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力 设计值为：
N
b v
2. 扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时
❖ 螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强度螺栓
连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的
承载力设计值。
3.8.5 高强度螺栓的抗拉连接 1. 高强度螺栓的抗拉连接性能
❖ 规范规定每个摩擦型高强度螺栓的抗拉设计承载力不得大于0.8P，螺
3.8 高强度螺栓连接的 工作性能和计算
教学目与要求
➢ 了解高强螺栓连接构造 ➢ 了解高强螺栓连接受力特点 ➢ 掌握高强螺栓连接计算
教学内容
➢ 高强度螺栓的工作性能和螺栓群的计算——重点
➢ 高强度螺栓连接的构造和计算（2）——难点
3.7 螺栓连接的工作性能和计算
➢螺杆受剪兼受拉破坏
2
2
Nv
N
b v