鋼結(jié)構(gòu)第3章作業(yè)參考答案

1、.1 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)( (第三版第三版) )戴國(guó)欣戴國(guó)欣 主編主編 鋼結(jié)構(gòu)第3章作業(yè)參考答案 .2 3.1 3.1 試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊接連接。鋼材為試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊接連接。鋼材為Q235BQ235B， 焊條為焊條為E43E43型，手工焊，軸心力型，手工焊，軸心力N=1000KNN=1000KN（設(shè)計(jì)值），分別（設(shè)計(jì)值），分別 采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M(jìn)行設(shè)計(jì)。采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M(jìn)行設(shè)計(jì)。 mmh mmh mmh f f f 8 2 . 5125 . 1 12102 . 1 min max 假假定定 (1) (1) 采用三面圍焊時(shí)，采用三面圍焊時(shí)， KN flhN w f fw

2、e 3 .27316022. 112587 . 02 233 mmlw298 16087 . 02 1035.533 3 1 KN N NaN35.533 2 3 .273 100067. 0 2 1 3 1 解： )(40648 )(48060 滿(mǎn)滿(mǎn)足足且且 滿(mǎn)滿(mǎn)足足 mmmmh mmh f f .3 mmlmm，l mmlmml 120310 11681083088298 21 21 肢肢尖尖取取肢肢背背 ； KN N NaN35.193 2 3 .273 100033. 0 2 3 22 mmlw108 16087 . 02 1035.193 3 2 )(40648 )(48060 滿(mǎn)滿(mǎn)

3、足足且且 滿(mǎn)滿(mǎn)足足 mmmmh mmh f f .4 (2) (2) 當(dāng)采用二面?zhèn)群笗r(shí)當(dāng)采用二面?zhèn)群笗r(shí) KNNaN KNNaN 330100033. 0 670100067. 0 22 11 mm fh N l w f e w 184 16087 . 02 10330 2 3 2 2 mm fh N l w f e w 374 16087 . 02 10670 2 3 1 1 )(40648 )(48060 滿(mǎn)滿(mǎn)足足且且 滿(mǎn)滿(mǎn)足足 mmmmh mmh f f )(40648 )(48060 滿(mǎn)滿(mǎn)足足且且 滿(mǎn)滿(mǎn)足足 mmmmh mmh f f mmlmm，l mmlmml 200390 2008

4、218439082374 21 21 肢肢尖尖取取肢肢背背 ； ）肢肢尖尖（對(duì)對(duì)比比三三面面圍圍焊焊：肢肢背背mmlmm，l120310 21 .5 3.2 3.2 試求圖所示連接的最大設(shè)計(jì)荷載。鋼材為試求圖所示連接的最大設(shè)計(jì)荷載。鋼材為Q235BQ235B，焊，焊 條為條為E43E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸h hf f=8mm,e=8mm,e1 1=30cm=30cm。 解：解： mm x 42 5002052 2 205 2052 50087 . 020587 . 02 050087 . 0 2 205 87 . 02052 0 4 4 2 3 2 42 3

5、69.22321 39.2138 5 .6020587 . 0 12 20587 . 0 24250087 . 0 3 .2018325020587 . 02 12 50087 . 0 cmIII cm I cmI yxp y x FeeFT mme 463)300163( 16342205 21 2 .6 Mpaf w f f Tx VyTy 160 2 2 PI T Tx 250 PI T ，Ty 163 509687.0910 FF lh F we Vy 2 2 2 160 163 22.1 5096 250 P P I T F I T 即 2 2 2 160 163463 22.1 5

6、096 250463 P P I F F I F .7 2 2 2 2 2 160 75469 22.1 5096 1115750 P P I F I F 22 2 75469 22.15096 1 22.1 11570 160 PPII F KNF53.236 1069.22321 75469 22. 15096 1 1069.2232122. 1 11570 160 2 4 2 4 2 即，最大設(shè)計(jì)荷載即，最大設(shè)計(jì)荷載F=236.53KNF=236.53KN .8 3.3 3.3 試設(shè)計(jì)如圖試設(shè)計(jì)如圖3.823.82所示牛腿與柱的連接角焊縫所示牛腿與柱的連接角焊縫、。 鋼材為鋼材為Q235

7、BQ235B，焊條為，焊條為E43E43型，手工焊。型，手工焊。 解：查表得解：查表得Mpaf w t 160 假設(shè)焊縫假設(shè)焊縫mmhf8 KN，F(xiàn)V98 mKNM76.1112. 098 計(jì)算形心軸位置和慣性矩計(jì)算形心軸位置和慣性矩 mmxo5 .144 6 . 520026 . 51386 . 5150 1006 . 520022006 . 51382126 . 5150 42 3 22 18111045.142056. 02 12 2056. 02 45.142008 .1356. 045.142 .211556. 0 cm I ）（ ）（）（ mmhe6 . 587 . 0 .9 按剪

8、力由腹板承擔(dān)，彎矩由腹板和翼緣共同承擔(dān)考慮按剪力由腹板承擔(dān)，彎矩由腹板和翼緣共同承擔(dān)考慮 MpaMpa lh V we 16075.43 2006 . 52 1098 3 翼緣上邊的拉應(yīng)力：翼緣上邊的拉應(yīng)力： MpaMpax I M f16085.4352.67 101811 1076.11 4 6 上上 腹板下口的壓應(yīng)力：腹板下口的壓應(yīng)力： MpaMpax I M of16082.9348.144 101811 1076.11 4 6 下 MpaMpa f f 1603 .10475.43 0 . 1 82.93 2 2 2 2 滿(mǎn)滿(mǎn)足足要要求求mmhf8 ）然然后后再再根根據(jù)據(jù)構(gòu)構(gòu)造造選選

9、取取求求得得（注注：本本題題也也可可以以計(jì)計(jì)算算 ff hh , .10 Mpa，f w c 215 3.4 3.4 習(xí)題習(xí)題3.33.3的連接中，如將焊縫的連接中，如將焊縫及焊縫及焊縫改為對(duì)接焊縫改為對(duì)接焊縫 （按三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)），試求該連接的最大荷載。（按三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)），試求該連接的最大荷載。 解：解： 若為對(duì)接焊縫，則：若為對(duì)接焊縫，則： Mpa，f w t 185Mpa，f w v 125 設(shè)能承受的最大集中荷載為設(shè)能承受的最大集中荷載為F F， VMFV12.0, mmxo43.145 1220012150 1001220020612150 形形心心 42 3 2 7 .195

10、52/2054.14202 . 1 12 202 . 1 53.146 .202 . 115cmI ）（）（ 當(dāng)受剪時(shí)，最大剪力當(dāng)受剪時(shí)，最大剪力 Mpaf F tI SV w v x 125 2 57.54 1257.54)43.145206(15012 12107 .1955 4 max .11 KNF19.231解解得得 當(dāng)在翼緣上口受拉時(shí)，當(dāng)在翼緣上口受拉時(shí)， KNF Mpaf F x I M w t 9 .452 18557.66 107 .1955 1012. 0 4 3 1max 解解得得 拉拉 當(dāng)在腹板下口受壓時(shí)，當(dāng)在腹板下口受壓時(shí)， KNF Mpaf F x I M w c

11、9 .240 21543.145 107 .1955 1012. 0 4 3 max0 解得解得 壓壓 在腹板與翼緣的交界處，剪應(yīng)力與拉應(yīng)力均較大，此時(shí)：在腹板與翼緣的交界處，剪應(yīng)力與拉應(yīng)力均較大，此時(shí)： F F tI SV 44 1 107 .1955 5 .9085 4312107 .1955 ）（ .12 F F x I M 44 107 .1955 4 .6548 43.145200 107 .1955 120 ）（ 拉拉 w t f1 .13 2 2 拉 KNF FF 9 .267 1851 . 1 107 .1955 5 .9085 3 107 .1955

12、 4 .6548 2 4 2 4 KNF，19.231集中荷載該對(duì)接焊縫由剪力控制 .13 3.5 3.5 焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫（圖焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫（圖 3.833.83），拼接處作用有彎矩），拼接處作用有彎矩M=1122KNM=1122KNm m，剪力，剪力V=374KNV=374KN，鋼材為，鋼材為 Q235BQ235B鋼，焊條用鋼，焊條用E43E43型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該 焊縫的強(qiáng)度。焊縫的強(qiáng)度。 解：解：查表得查表得Mpa，f w t 185 Mpaf w v 125 注意：此題中腹板仍受彎剪

13、。注意：此題中腹板仍受彎剪。 4 3 2 1 .268193 12 1008 . 0 7 .504 . 1282cmI (1)(1)焊縫最大正應(yīng)力在腹板和翼緣交界處焊縫最大正應(yīng)力在腹板和翼緣交界處 MpafMpa h I M w t 1852 .209 2 1000 101 .268193 101122 2 4 6 max 焊縫正應(yīng)力不滿(mǎn)足要求焊縫正應(yīng)力不滿(mǎn)足要求 .14 (2)(2)最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力 MPafMpa tI SV w v x 1253 .48 2 500 500850714280 8101 .268193 10374 4 3 max (3)(3)腹板和翼緣交界處腹板和翼緣交

14、界處 Mpa tI SV 6 .3450714280 8101 .268193 10374 4 3 MpafMpa w t 1851 . 11 . 16 .2176 .3432 .2093 22 2 2 max所所以以 求求焊縫最大剪應(yīng)力滿(mǎn)足要焊縫最大剪應(yīng)力滿(mǎn)足要 Mpa2 .209max 力力不不滿(mǎn)滿(mǎn)足足要要求求腹腹板板和和翼翼緣緣處處的的折折算算應(yīng)應(yīng) .15 3.6 3.6 試設(shè)計(jì)圖試設(shè)計(jì)圖3.813.81所示的粗制螺栓連接，所示的粗制螺栓連接，F(xiàn)=100KNF=100KN（設(shè)計(jì)值），（設(shè)計(jì)值）， e1=30cme1=30cm。 .16 解、現(xiàn)初擬采用解、現(xiàn)初擬采用8 8個(gè)個(gè)M20M20號(hào)

15、螺栓，其布置如下圖所示：號(hào)螺栓，其布置如下圖所示： 則螺栓間的最大間距則螺栓間的最大間距dmax=8dmax=820=160130mm,20=160130mm,滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求 .17 查表得：查表得：2 305 mm N f b c 2 140 mm N f b v KNf d N b v b v 96.43140 4 2014. 3 4 22 KNftdN b c b c 0 .613051020 校核此螺栓連接校核此螺栓連接, ,此螺栓為承受剪、扭共同作用：此螺栓為承受剪、扭共同作用： 222222 1978)5 .195 . 6(468cmyx ii KN yx yeF N ii Tx

16、 6 .29 101978 195. 03 . 0100 422 1 1 KN yx yeF N ii Ty 1 . 9 101978 06. 03 . 0100 422 1 1 KN n F N F 5 .12 8 100 1 KNNNNN Fyx 6 .36)5 .121 . 9(6 .29)( 222 11 2 11 所以此螺栓滿(mǎn)足要求所以此螺栓滿(mǎn)足要求 KNN b v 96.43 KNN b c 0 .61 .18 3.7 3.7 試設(shè)計(jì)如圖試設(shè)計(jì)如圖3.843.84所示：所示： 角鋼與連接板的螺栓連接；角鋼與連接板的螺栓連接； 豎向連接板與柱的翼緣連接；豎向連接板與柱的翼緣連接； 構(gòu)

17、件鋼材為構(gòu)件鋼材為Q235BQ235B，螺栓為粗制螺栓，螺栓為粗制螺栓，d1=d2=170mmd1=d2=170mm。 解：、角鋼與連接板的連接，可按照軸心受剪進(jìn)行計(jì)解：、角鋼與連接板的連接，可按照軸心受剪進(jìn)行計(jì) 算，選用算，選用M22M22號(hào)螺栓。號(hào)螺栓。 計(jì)算所需螺栓數(shù)計(jì)算所需螺栓數(shù) 取取n=4n=4，其布置如下圖所示，其布置如下圖所示 7 . 3 9 .93 350 min b N N n 2 /140mmNf b v 2 /305mmNf b c 2 v n mmt14 KNf d nN b vv b v 4 .106140 4 2214. 3 2 4 22 KNftdN b c b

18、c 9 .933051422 .19 L1L121015d21015d0 015X2415X24360(360(滿(mǎn)足滿(mǎn)足) ) （滿(mǎn)滿(mǎn)足足） aa n MPfMP X X A N 2151 .146 )2481390(2 10350 3 1 , .20 2 /170:mmNf b t 查表 、連接板與柱翼緣板的連接、連接板與柱翼緣板的連接 由于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線(xiàn)通過(guò)連接板形心，由于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線(xiàn)通過(guò)連接板形心， 所以連接板和柱翼緣的連接應(yīng)視為軸心受拉連接，擬采用所以連接板和柱翼緣的連接應(yīng)視為軸心受拉連接，擬采用C C 級(jí)級(jí)M20M20螺栓。螺栓。 取取n=6,n=6

19、,其布置如圖所示其布置如圖所示 2 45. 2cmAe KNfAN b te b t 7 .41170245 9 . 5 7 .41 45sin350 b t x N N n .213.73.7 3.83.8 .22 3.83.8按摩擦型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題按摩擦型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.73.7中所要求的連接（取消承中所要求的連接（取消承 托板），并分別考慮：托板），并分別考慮：d1=d2=170mm;d1=d2=170mm;d d1 1=150mm,d=150mm,d2 2=190mm,=190mm, 螺栓強(qiáng)度級(jí)別及接觸面用處理方式自選。螺栓強(qiáng)度級(jí)別及接觸面用處理方式自選。 解：、選用解：、選

20、用10.910.9級(jí)級(jí)M22M22號(hào)摩擦型高強(qiáng)度螺栓，構(gòu)件選用表面噴號(hào)摩擦型高強(qiáng)度螺栓，構(gòu)件選用表面噴 砂處理方法，查表得：砂處理方法，查表得： a a、角鋼與連接板的連接按軸心受剪計(jì)算；、角鋼與連接板的連接按軸心受剪計(jì)算； 取取:n=6:n=6，其布置如圖所示，其布置如圖所示 45. 0 KNP190 KNPnN f b v 95.7619045. 019 . 09 . 0 5 . 4 95.76 350 b v N N n （滿(mǎn)足）（滿(mǎn)足） ）（ MPaf A n n N n 21590.133 82413902 ) 6 15 . 0 1 (10350 5 . 0 1 3 1 .23 b

21、b、連接板與柱翼緣板的連接，擬采用、連接板與柱翼緣板的連接，擬采用10.910.9級(jí)級(jí)M22M22號(hào)螺栓號(hào)螺栓4 4個(gè)個(gè) 校核此校核此 故不滿(mǎn)足承載力要求故不滿(mǎn)足承載力要求 KNNNN vt 45.247707. 035045sin KNN b v 95.76 KNPN b t 1521908 . 08 . 0 KNNN vt 86.61 4 45.247 121. 1 152 86.61 95.76 86.61 b t t b v v N N N N 此題考慮增加螺栓數(shù)為此題考慮增加螺栓數(shù)為n=6,n=6,校核其連接強(qiáng)度：校核其連接強(qiáng)度： 則：則： 滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求 ，其布置如圖所示，其布置

22、如圖所示 KNNN vt 24.41 6 45.247 1807. 0 152 24.41 95.76 24.41 b v v b t t N N N N .24 、當(dāng)、當(dāng)d1=150mmd1=150mm、d2=190mmd2=190mm時(shí)，角鋼與連接板的連接無(wú)變化，時(shí)，角鋼與連接板的連接無(wú)變化， 與相同，而連接板與柱翼緣的連接則是承受拉、彎、剪共與相同，而連接板與柱翼緣的連接則是承受拉、彎、剪共 同作用。同作用。e=0.02me=0.02m KNNNN tv 45.247707. 035045sin MKNeNM t 702. 045.247 因?yàn)閺澗剌^小，仍采用因?yàn)閺澗剌^小，仍采用6 6個(gè)

23、螺栓對(duì)稱(chēng)布置，個(gè)螺栓對(duì)稱(chēng)布置， 如右圖所示，則如右圖所示，則 （滿(mǎn)足）（滿(mǎn)足）KNPKN y yM n N N i t t 1528 . 074.58 1 . 04 1 . 07 6 45.247 22 1 1 KNN b v 152KNN b t 95.76KNNv24.41 6 45.247 （不滿(mǎn)足）（不滿(mǎn)足）103. 1 95.76 74.58 152 24.41 b t t b v v N N N N 改間距為改間距為150mm150mm再算再算 KNNt91.52 15. 04 15. 07 6 45.247 2 1 （滿(mǎn)足）（滿(mǎn)足）1959. 0 95.76 91.52 152

24、24.41 b t t b v v N N N N .25 2 250 mm n f b v 2 470 mm n f b c 2 03. 3cmAe KNf d nN b vv b v 97.189250 4 2214. 3 2 4 22 3.9 3.9 按承壓型連接高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題按承壓型連接高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.73.7中角鋼與連接板的中角鋼與連接板的 連接，接觸面處理方式及螺栓強(qiáng)度級(jí)別自選。連接，接觸面處理方式及螺栓強(qiáng)度級(jí)別自選。 解：選用解：選用8.88.8級(jí)級(jí)M22M22號(hào)高強(qiáng)度螺栓，查表：號(hào)高強(qiáng)度螺栓，查表： KNftdN b c b c 44.1654702216 12. 2 44.165 350 min b N N n，取，取n=3,n=3,其布置見(jiàn)下圖：其布置見(jiàn)下圖： （滿(mǎn)足）（滿(mǎn)足） aa n MPfMP X X A N 2151 .146 )2481390(2 10350 3 1 , .26 3.103.10、圖、圖3.103.10的牛腿用的牛腿用2 210010080802020（由大角鋼截得）及（由大角鋼截得）及M22M22 摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓（摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓（10.910.9級(jí)）和柱相連，構(gòu)件鋼材級(jí)）和柱相連，構(gòu)件鋼材