钢结构设计原理作业部分答案

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1、《钢结构设计原理》作业标答3.连接3.8试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN，钢材Q345-A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。解：三级焊缝查附表1.3：，不采用引弧板：，不可。改用斜对接焊缝：方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：设计满足要求。方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。3.9条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。查附表1.3：试选盖板钢材Q345-A，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b=4

2、60mm，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度：，取t2=6mm由于被连接板件较薄t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽b不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。231)确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸：mm最小焊脚尺寸：mm取焊脚尺寸hf=6mm2）焊接设计：正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）：取侧面焊缝实际长度175mm，则所需盖板长度：L=175×

3、2+10(盖板距离)=360mm。∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460×6mm，焊脚尺寸hf=6mm3.10.有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连。如图所示，钢材为Q345-A，焊条为E50型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf）。已知：外力设计值N=400kN。解：已知：lw=200mm，N=400kN，1）内力计算剪力：弯矩：2）焊脚尺寸设计弯矩引起的焊缝应力：23剪力产生的焊缝剪应力：所需焊脚尺寸：取焊脚尺寸hf=8mm焊缝构造要求：最大焊脚尺寸：mm最小焊脚尺寸：mm取hf=8mm满足焊缝构

4、造要求。3.11试设计如图（P114习题3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材Q235-B，焊条E43型，手工焊，外力设计值N=98kN，（静力荷载），偏心e=120mm。（注意力N对水平焊缝也有偏心）解：查附表1.3：1）初选焊脚尺寸最大焊脚尺寸：mm最小焊脚尺寸：mm取hf=6mm满足焊缝构造要求。2）焊缝截面几何性质焊缝截面形心距腹板下边缘的距离yc23全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：1）焊缝截面验算弯矩：考虑弯矩由全部焊缝承担弯矩引起翼缘边缘处的应力：弯矩引起腹板边缘处的应力：剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力：则腹

5、板下边缘处的应力：所设焊脚尺寸满足要求。所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取hf=6mm,。233.13如图（P115习题3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为Q235-B，弯矩设计值M=100kN.m，剪力V=600kN，试完成下列设计和验算：1）剪力V由支托焊缝承受，焊条采用E43型，手工焊，求焊缝A的高度hf2）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）支托焊脚尺寸计算支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传力偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的1.2~

6、1.3倍。正面角焊缝能承受的力：侧面角焊缝能承受的力：所需焊脚尺寸：取hf=10mm2）拉力螺栓验算：单个螺栓抗拉承载力设计值：弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：满足。233.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度，C级螺栓M20，所用钢材为Q235B，若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈）其承载力有何差别？解：1.采用普通螺栓连接查表：,，1)内力计算剪力：拉力：1）螺栓强度验算单个螺栓受剪承载力：单个螺栓承压承载力：单个螺栓受拉承载力：每个螺栓承受均匀剪力和拉力：螺栓最大剪力（拉力）2排2列：拉-剪

7、共同作用时：满足。2.改用高强度螺栓摩擦型连接查表3.5.28.8级M20高强螺栓预拉力P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=0.3单个螺栓受剪承载力设计值：单个螺栓受拉承载力设计值：拉-剪共同作用：连接不满足要求。233.15.如图所示螺栓连接采用Q235B钢，C级螺栓直径d=20mm，求此连接最大能承受的Fmax值。解：查附表1.3：，查附表1.1：假设螺栓孔直径d0=21.5mm单个螺栓受剪承载力：单个螺栓承压承载力：此螺栓连接最大能承受的轴力设计值：连接板件净截面面积A1(直线)：净截面面积A2(折线)：构件截面最大能承

8、受的轴力设计值：所以此连接最大能承受的轴力设计值Fmax=1048kN。3.16.如上题中将C级螺栓改为M20的10.9级高强度螺栓，求此连接最大能承受的Fmax值。要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算（钢板表面仅用钢丝