钢结构设计原理作业参考答案

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1、钢结构设计原理作业答案3-1.图3－71所示两板件，宽200mm，厚10mm,承受轴拉力静载设计值N=550kN，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，试设计：（1）用对接焊缝（直缝或斜缝）连接，采用引弧施焊。（2）用双盖板拼接，采用角焊缝三面围焊（要求确定拼接板尺寸及焊角尺寸）。解：（1）.设焊缝质量为三级，则查表1－4得ƒwt=185N/mm2,当采用直缝时LW=300mm.焊缝正应力故强度满足要求可行。（2）.为保证施焊需要，取盖板宽b=B-2X20=300-40=260mm.按盖板与构件等强度原则，计算盖板厚度为按构造要求确定焊角高h

2、f为hfmin=1.5=1.5=4.74mm,取hf=6mm取盖板截面为2606mm2,则端缝承载力为查表1－4得wt=160N/mm2则接缝一侧一条焊缝需要长度取LW=60mm.则盖板全长为：3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。（提示：剪力V可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即）解：查得，，计算焊缝截面特征值验算正应力满足验算剪应力满足验算折算应力满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受

3、轴拉力设计值，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。(1)支撑与节点板采用角焊缝相连，焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。(2)节点板与端板用两条角焊缝相连，试演算该连接焊缝强度。解：查附表1-4得(1)采用两边围焊，肢背、肢尖的受力为据题设焊脚高度为，计算肢背、肢尖所需焊缝长度为构件端部按要求做成2绕角焊，故不再加5mm(1)N分解为水平拉力、竖向剪力计算焊缝强度：验算和应力（满足）3－5.试验算图3－75所示双板牛腿与柱的焊缝连接强度。已知牛腿承受静力集中荷载设计值F=200kN，钢材为16Mn,焊条为E50,手工焊，

4、焊角尺寸hf=10mm。解：由副表1－4查得采用三面焊缝连接，焊缝受剪力、扭矩共同作用，焊缝计算截面的重心位置和截面特征值。验算角焊缝强度V＝F＝A处应力为A点合应力所以强度满足要求。3-6.若将习题3－1（2）的双盖板连接改用M20普通C级螺栓连接，试确定连接螺栓的数目及排列形式，验算板件净截面强度。解：螺栓直径d=20mm，孔径d0=21.5mm.查附表1－6，，（1）.单个螺栓承载力计算（设计值）取最小值(2).求连接缝一侧所需螺栓数目采用并列排列.如图（3）.验算板件净截面强度主板净截面积拼接板净面积：因为所以主板合格拼接板合格3-7.将

5、习题3－5双板牛腿与柱的连接改为M20的普通C级螺栓相连。试设计该连接。解：由附表1－6螺栓计算：螺栓直径d=20mm,孔径d0=21.5mm单个螺栓设计承载力计算取较小者螺栓共用24个，一面12个，尺寸及布置如图受力最大的“1”号柱承担的剪力为合剪力为3-8．图3-74中节点板端板与翼缘用M22普通C级螺栓相连，螺栓排列如图示。(1)当端板下端支于承托时，竖向剪力由承托承担，试验算连接螺栓的承拉强度。(2)当端板下端不设承托时，试验算该连接螺栓是否满足要求？解：由附表1-6查得：、、N分解为水平拉力、竖向剪力(1)计算单个螺栓抗拉承载力设计值一

6、个螺栓承担的拉力（满足）(2)计算单个螺栓抗剪载力设计值承压承载力设计值一个螺栓承担的剪力连接强度验算（满足）3－9.若将习题3－3中工字型梁腹板拼接改用双拼接板，摩擦型高强螺栓连接，螺栓采用10.9级，M22，接触面经喷砂处理，螺栓排列见图3－76，试验算该连接强度。解：查表3－8和表3－9，得：p=190Kn,单个螺栓抗剪承载力设计值为：受力最大得“1”螺栓承受得剪力为：强度满足要求。3－10.图3－77所示T型牛腿，承受静载集中力设计值F＝125kN，采用2L10012连接角钢及10.9级M22高强螺栓与柱相连接，钢材为16Mn钢，接触面经

7、喷砂处理，试分别按摩擦型和承压型高强螺栓连接确定连接角钢两肢上需用的螺栓数目及排列形式。解：1.按摩擦型高强螺栓考虑（1）.角钢与牛腿板的连接取n1=3,根据构造要求取间距为100mm，如图布置.V=125KN.螺栓“1”受的外力单个螺栓抗剪承载力的设计值：所以满足要求。（2）.角钢与柱的连接取n=4,中距S=100mm.查表3－8和表3－9，得：p=190Kn,V=F=125Kn受力最大的螺栓“2”所受的力：单个螺栓抗剪承载力设计值所以强度满足要求。1.按承压型高强螺栓设计（1）.角钢与牛腿板连接查表得，取，仍取三个M22螺栓，布置如上图所示，

8、所以N1=99.75kN<所以强度满足要求。（2）.角钢与栓得连接取,排列如上图受力最大得螺栓所受的力：满足要求。连接抗滑移验算所以抗滑