戴國(guó)欣第四版鋼結(jié)構(gòu)連接課后作業(yè)參考答案

1、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)( (第四版第四版) )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 湖南科技大學(xué) 陳炳初 3.1 3.1 試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊接連接（圖試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊接連接（圖3.773.77）。鋼）。鋼 材為材為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)（設(shè) 計(jì)值），分別采用計(jì)值），分別采用和和進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)。 max min 1.2 1012 1.5125.2 8 f f f hmm hmm hmm 假定 (1) (1) 采用三面圍焊時(shí)，采用三面圍焊時(shí)， 332 20.7 8 125 1

2、.22 160273.3kN w e wf f Nh lf mmlw298 16087 . 02 1035.533 3 1 3 1 1 273.3 0.67 1000533.35kN 22 N NN 解： )(40648 )(48060 滿足滿足且且 滿足滿足 mmmmh mmh f f 12 29883081088116lmmlmm； 3 22 273.3 0.33 1000193.35kN 22 N NN mmlw108 16087 . 02 1035.193 3 2 )(40648 )(48060 滿足滿足且且 滿足滿足 mmmmh mmh f f 12 310120lmmlmm取肢背肢

3、尖 (2) (2) 當(dāng)采用兩面?zhèn)群笗r(shí)當(dāng)采用兩面?zhèn)群笗r(shí) 11 22 0.67 1000670kN 0.33 1000330kN NN NN mm fh N l w f e w 184 16087 . 02 10330 2 3 2 2 3 1 1 670 10 374 22 0.7 8 160 w w e f N lmm h f )(40648 )(48060 滿足滿足且且 滿足滿足 mmmmh mmh f f )(40648 )(48060 滿足滿足且且 滿足滿足 mmmmh mmh f f mmlmm，l mmlmml 200390 2008218439082374 21 21 肢尖肢尖取肢背

4、取肢背 ； 12 310120lmmlmm（對(duì)比三面圍焊：肢背肢尖） 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： 0 205 2 205 0.7 80.7 8 500 0 2 2 0.7 8 2050.7 8 500 205 2 205 2 42 2 205500 x mm 4 4 2 3 2 42 3 69.22321 39.2138 5 .6020587 . 0 12 2

5、0587 . 0 24250087 . 0 3 .2018325020587 . 02 12 50087 . 0 cmIII cm I cmI yxp y x 2 12 205 42163 (163 300)463 emm TFeeF 0 x 2 2 160P TyV y Tx w f f fMa 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 5096 250463 P P I F F I F 2 2 2 2

6、 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 2 22 44 160 236.53kN 11570175469 1.22 22321.69 105096 1.2222321.69 10 F 即，最大設(shè)計(jì)荷載即，最大設(shè)計(jì)荷載F=236.53KNF=236.53KN 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Q235BQ235B，焊條為，焊條為E43E43型，手工焊。型，手工焊。 解：查表得解：查

7、表得160P w t fM a 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 按剪力由腹板承擔(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

8、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 滿滿足足要要求求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 , Mpa，f w c

9、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 .19552/2054.14202 . 1 12 202 . 1 53.146 .202 . 115c

10、mI ）（）（ 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 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 解得解得 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 9 .240 21543.145 107 .1955 1012. 0 4 3 max0 解得解得 壓壓

11、 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 ）（ 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 4 .6548 2 4 2 4 KNF，19.231集中荷載該對(duì)接焊縫由剪力控制 3.5 焊接工字形梁在腹板

12、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3.83），）， 拼接處作用有彎矩拼接處作用有彎矩M=1122kNm，剪力，剪力V=374kN，鋼材為，鋼材為Q235B 鋼，焊條用鋼，焊條用E43型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的型，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。強(qiáng)度。 解：解：查表得查表得185Pa w t fM 125Pa w v fM 注意：此題中僅僅在腹板上對(duì)接注意：此題中僅僅在腹板上對(duì)接 3 24 0.8 100 228 1.450.7268193.1 12 Icm (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

13、界處 max 6 4 1122 101000 209.2Pa185Pa 2268193.1 102 w t Mh MfM I 焊焊縫縫正正應(yīng)應(yīng)力力不不滿滿足足要要求求 (2)(2)最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力 max xV S I t (3)(3)腹板和翼緣交界處腹板和翼緣交界處 3 4 374 10 280 14 50734.6Pa 268193.1 108 V S M I t max 2222 3209.23 34.6217.6Pa1.11.1 185P w t MfM a 所以 求求焊縫最大剪應(yīng)力滿足要焊縫最大剪應(yīng)力滿足要 max 209.2PaM而 力不滿足要求力不滿足要求腹板和翼緣處的折算應(yīng)

14、腹板和翼緣處的折算應(yīng) 3 4 374 10500 280 14 507 8 500 268193.1 1082 48.3Pa125Pa w v MfM 3.6 3.6 試設(shè)計(jì)圖試設(shè)計(jì)圖3.783.78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）， e e1 1=30cm=30cm。 3.78 解：現(xiàn)解：現(xiàn)初擬采用初擬采用8 8個(gè)個(gè)M22M22號(hào)號(hào)螺栓，其布置如下圖所示：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d dmax max=8 =824=192130mm,24=192130mm, 滿足構(gòu)造要求滿足構(gòu)造要求 查表得：查表得

15、： 2 140 mm N f b v 2 305 mm N f b c 22 3.14 20 14053.19kN 44 bb vv d Nf 22 10 30567.1kN bb cc Ndt f 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 8 64 (6.519.5 )1978 ii xycm 1 1 224 1000.195 =39.93kN 1978 10 Tx ii F e y N xy 1 1 224 100 0.405 0.06 12.29kN 1978 10 Ty ii F e x N xy 1 100 12.5kN

16、 8 F F N n 2222 1111 ()39.93(12.29 12.5)46.99kN xyF NNNN 所以此螺栓排列滿足要求所以此螺栓排列滿足要求 53.19 kN b v N 67.1 kN b c N 3.7 3.7 試設(shè)計(jì)如圖試設(shè)計(jì)如圖3.81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)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，d d1 1=d=d2 2=170mm=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)

17、 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 nmmt14 22 3.14 22 2140106.4 kN 44 bb vvv d Nnf 22 14 30593.9 kN bb cc Ndt f L L1 121015d21015d0 01515* *2424360(360(滿足滿足) ) 3 ,1 350*10 146.1Pa215Pa 2(13908*24) n N MfM A （

18、滿足） 、連接板與柱翼緣板的連接、連接板與柱翼緣板的連接 由由于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線通過(guò)連接板形心，于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線通過(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,其布置如圖所示其布置如圖所示 2 /170:mmNf b t 查表 2 45. 2cmAe 245 17041.7k bb tet NA fN 9 . 5 7 .41 45sin350 b t x N N n 3.83.8按摩擦型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)按摩擦型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題習(xí)題3.73

19、.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：d d1 1=d=d2 2=170mm;=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 （滿

20、足）（滿足） ）（ MPaf A n n N n 21590.133 82413902 ) 6 15 . 0 1 (10350 5 . 0 1 3 1 45. 0 190kNP KNPnN f b v 95.7619045. 019 . 09 . 0 5 . 4 95.76 350 b v N N n 考慮增加螺栓數(shù)為考慮增加螺栓數(shù)為n=6,n=6,校核其連接強(qiáng)度：校核其連接強(qiáng)度： 則：則： 滿足要求滿足要求 ，其布置如圖所示，其布置如圖所示 b 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 故不滿足承載

21、力要求故不滿足承載力要求 KNNN vt 24.41 6 45.247 sin45350 0.707247.45 kN tv NNN 76.95 kN b v N 0.80.8 190152 kN b t NP 247.45 61.86 kN 4 tv NN 121. 1 152 86.61 95.76 86.61 b t t b v v N N N N 1807. 0 152 24.41 95.76 24.41 b v v b t t N N N N 、當(dāng)、當(dāng)d d1 1=150mm=150mm、d d2 2=190mm=190mm時(shí)，角鋼與連接板的連接無(wú)變化，與相同，時(shí)，角鋼與連接板的連接

22、無(wú)變化，與相同，而而 連連接板與柱翼緣的連接則是承受接板與柱翼緣的連接則是承受拉、彎、剪拉、彎、剪共同作用。共同作用。e=0.02me=0.02m sin45350 0.707247.45 kN vt NNN 247.45 0.024.949 kN m t MNe 因?yàn)閺澗剌^小，仍采用因?yàn)閺澗剌^小，仍采用6 6個(gè)螺栓對(duì)稱布置，個(gè)螺栓對(duì)稱布置， 如右圖所示，則如右圖所示，則 1 1 22 247.454.949 0.1 64 0.1 53.61 kN0.8152 kN t t i NM y N ny P （滿足） 152 kN b v N 76.95 kN b t N 247.45 41.24

23、kN 6 v N 41.2453.61 0.9691 15276.95 vt bb vt NN NN （滿足） 250 MPa b v f470 MPa b c f 2 03. 3cmAe 22 3.14 22 2250189.97 kNAe 44 bb vvv d Nnf （ 151.5） 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： 22 14 470144.76 kN bb cc Ndt f min 350 2.417 144.76 b N n N ，取，取n=3,n=3,其布置見(jiàn)下圖：其布置見(jiàn)下圖： 3 ,1 350*10 2(13908*24) 146.1 Pa215Pa n N A MfM （滿足） 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 Q235BQ235B，接觸面用噴砂處理，要求確定連接角鋼兩個(gè)肢