钢结构戴国欣主编第四版课后习题答案(供参考)

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/w f f N mm = 123α=

213

α= 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：

焊缝长度计算：

11530.032960.720.78160w w f f

N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w

f l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。 22196.691100.720.78160

w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w

f 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==

⨯=， 11210006673

N N KN α==⨯= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160

w w f f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:

mm h mm l f w 48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。

223332480.720.76160w w f f

N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:

mm h mm l f w

48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸8f h mm =，130e cm =。

焊脚尺寸：8f h mm = 焊缝截面的形心：0205205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6

x mm ⨯⨯

⨯==⨯+⨯⨯ 则2 5.620545.6162.22e mm =+-= （1）内力分析：V=F ， 12()(300162.2)462.2T F e e F F =⋅+=⨯+=

（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算

T 引起的应力：48462.2255.6 5.295102.23110

P y

Tx T r F F I τ-⋅⨯===⨯⨯ V 引起的应力：41.938105158.72

Vy e w V F F h l τ-===⨯∑ （4

160≤ 3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊。

（1）内力分析：V=F=98KN ， 980.1211.76M F e KN m =⋅=⨯=⋅

（2）焊缝截面参数计算：取10f h mm =

焊缝截面的形心：

222

374

11931507(75.5 3.5)2697(75.5712 3.5)71931937143.51222.2510X I mm ⎡⎤⎛⎫=⨯⨯-+⨯⨯⨯---+⨯⨯+⨯⨯-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦=⨯ （3）应力计算

M 引起的应力：622,max 711.7610143.574.96/2.2510

f x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ V 引起的应力：3

2981036.27/27193

f e w V N mm h l τ⨯===⨯⨯∑ （4

2271.35/160/w f N mm f N mm =≤= 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③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。

（1）内力分析：V=F ， 0.120.12(/)M F e F F KN m =⋅=⨯=

（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算

M 引起的应力：62270.1210145.40.892(/)1.95610

max x M y F F N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ V 引起的应力：3

2100.417(/)20012

V F F N mm A τ⊥⨯===⨯ （4

）1 1.1w eq t f σ=

3.5 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m kN M .1122=，剪力V=374KN ，钢材为Q235B 钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。

（1）内力分析：V=374KN ， m kN M .1122=

（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算

腹板和翼缘交接处：

折算应力：

不满足

3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F =100KN(设计值)，130e cm =。

（1）内力分析：V=100KN ， 1205300402.52

e mm =+

=， （2）参数计算：

单个螺栓抗剪承载力（M22） 2222114053.244b

b

v v v d N n f KN ππ⋅=⋅⋅=⋅⋅=，

（3）内力计算

T 引起的应力：611x 2240.251016039.26164000T i i

T y N KN x y ⋅⨯⨯===+∑∑ V 引起的应力：11001010Vy V N KN n =

== （4

）1min 46.453.2b N KN N KN ===≤=

3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B ，螺栓为粗制螺栓。

①角钢与连接板的螺栓连接；

②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170d d mm ==。

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150d mm =，2190d mm =。

①角钢与连接板的螺栓连接；

单个螺栓抗剪承载力（M20）