鋼結(jié)構(gòu)第3章作業(yè)參考答案

1、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)( (第三版第三版) )戴國欣戴國欣 主編主編鋼結(jié)構(gòu)第3章作業(yè)參考答案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)。mmhmmhmmhfff82 . 5125 . 112102 . 1minmax假假定定(1) (1) 采用三面圍焊時(shí)，采用三面圍焊時(shí)，knflhnwffwe3 .27316022. 112587 . 02233

2、mmlw29816087 . 021035.53331knnnan35.53323 .273100067. 02131解：)(40648)(48060滿足滿足且且滿足滿足mmmmhmmhffmmlmm，lmmlmml120310116810830882982121肢尖肢尖取肢背取肢背；knnnan35.19323 .273100033. 02322mmlw10816087 . 021035.19332)(40648)(48060滿足滿足且且滿足滿足mmmmhmmhff(2) (2) 當(dāng)采用二面?zhèn)群笗r(shí)當(dāng)采用二面?zhèn)群笗r(shí)knnanknnan330100033. 0670100067. 02211mm

3、fhnlwfew18416087 . 02103302322mmfhnlwfew37416087 . 02106702311)(40648)(48060滿足滿足且且滿足滿足mmmmhmmhff)(40648)(48060滿足滿足且且滿足滿足mmmmhmmhffmmlmm，lmmlmml20039020082184390823742121肢尖肢尖取肢背取肢背；）肢尖肢尖（對(duì)比三面圍焊：肢背（對(duì)比三面圍焊：肢背mmlmm，l120310213.2 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

4、寸型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸h hf f=8mm,e=8mm,e1 1=30cm=30cm。解：解：mmx4250020522205205250087 . 020587 . 02050087 . 0220587 . 0205204423242369.2232139.21385 .6020587 . 01220587 . 024250087 . 03 .2018325020587 . 021250087 . 0cmiiicmicmiyxpyxfeeftmme463)300163(16342205212mpafwfftxvyty16022pittx250pit，ty163509687.0910ff

5、lhfwevy22216016322.15096250ppitfit即22216016346322piffif222221607546922.150961115750ppifif2227546922.15096122.111570160ppiifknf53.2361069.223217546922. 1509611069.2232122. 11157016024242即，最大設(shè)計(jì)荷載即，最大設(shè)計(jì)荷載f=236.53knf=236.53kn3.3 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q235bq23

6、5b，焊條為，焊條為e43e43型，手工焊。型，手工焊。解：查表得解：查表得mpafwt160假設(shè)焊縫假設(shè)焊縫mmhf8kn，fv98mknm76.1112. 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 .1446 . 520026 . 51386 . 51501006 . 520022006 . 51382126 . 51504232218111045.142056. 02122056. 0245.142008 .1356. 045.142 .211556. 0cmi）（）（）（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)，

7、彎矩由腹板和翼緣共同承擔(dān)考慮mpampalhvwe16075.432006 . 5210983翼緣上邊的拉應(yīng)力：翼緣上邊的拉應(yīng)力：mpampaximf16085.4352.671018111076.1146上上腹板下口的壓應(yīng)力：腹板下口的壓應(yīng)力：mpampaximof16082.9348.1441018111076.1146下mpampaff1603 .10475.430 . 182.932222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ffhh ,mpa，fwc2153.4 3.4 習(xí)題習(xí)題3.33.3的連接中，如將焊縫的連接

8、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，fwt185mpa，fwv125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,mmxo43.14512200121501001220020612150形形心心42327 .19552/2054.14202 . 112202 . 153.146 .202 . 115cmi）（）（當(dāng)受剪時(shí)，最大剪力當(dāng)受剪時(shí)，最大剪力mpafftisvwvx125257.541257.54)43

9、.145206(1501212107 .19554maxknf19.231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)，knfmpaffximwt9 .45218557.66107 .19551012. 0431max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)，knfmpaffximwc9 .24021543.145107 .19551012. 043max0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)：fftisv441107 .19555 .908543.1452061501212107 .1955）（ffxim4

10、4107 .19554 .654843.145200107 .1955120）（拉拉wtf1 .1322拉knfff9 .2671851 . 1107 .19555 .90853107 .19554 .65482424knf，19.231集中荷載該對(duì)接焊縫由剪力控制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)，

11、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，fwt185mpafwv125注意：此題中腹板仍受彎剪。注意：此題中腹板仍受彎剪。4321 .268193121008 . 07 .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mpafmpahimwt1852 .20921000101 .268193101122246max焊縫正應(yīng)力不滿足要求焊縫正應(yīng)力不滿足要求(2)(2)最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力mpafmpatisvwvx1253 .4825005008507142808101 .268193

12、1037443max(3)(3)腹板和翼緣交界處腹板和翼緣交界處mpatisv6 .34507142808101 .2681931037443mpafmpawt1851 . 11 . 16 .2176 .3432 .20932222max所以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mpa2 .209max力不滿足要求力不滿足要求腹板和翼緣處的折算應(yīng)腹板和翼緣處的折算應(yīng)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=100knf=100kn（設(shè)計(jì)值），（設(shè)計(jì)值），e1=30cme1=30cm。解、現(xiàn)初擬采用解、現(xiàn)初擬采用8 8個(gè)個(gè)m20m20號(hào)

13、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dmaxdmax=8=820=160130mm,20=160130mm,滿足要求滿足要求查表得：查表得：2305mmnfbc2140mmnfbvknfdnbvbv96.4314042014. 3422knftdnbcbc0 .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：2222221978)5 .195 . 6(468cmyxiiknyxyefniitx6 .29101978195. 03 . 010042211knyxyefniity1 . 9

14、10197806. 03 . 010042211knnfnf5 .1281001knnnnnfyx6 .36)5 .121 . 9(6 .29)(22211211所以此螺栓滿足要求所以此螺栓滿足要求knnbv96.43knnbc0 .613.7 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)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，

15、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 . 39 .93350minbnnn2/140mmnfbv2/305mmnfbc2vnmmt14knfdnnbvvbv4 .10614042214. 32422knftdnbcbc9 .933051422l1l121015d21015d0 015x2415x24360(360(滿足滿足) )（滿足）（滿足）aanmpfmpxxan2151 .146)2481390(21035031 ,2/170:mmnfbt查表、連接板與柱翼緣板的連接、連接板

16、與柱翼緣板的連接 由于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線通過連接板形心，由于剪力由承托板承擔(dān)，而力的作用線通過連接板形心，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 245. 2cmaeknfanbtebt7 .411702459 . 57 .4145sin350btxnnn3.73.73.83.83.83.8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3.73.7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

17、1=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. 0knp190knpnnfbv95.7619045. 019 . 09 . 05 . 495.763

18、50bvnnn（滿足）（滿足）（mpafannnn21590615 . 01 (103505 . 0131b 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 故不滿足承載力要求故不滿足承載力要求knnnnvt45.247707. 035045sinknnbv95.76knpnbt1521908 . 08 . 0knnnvt86.61445.247121. 115286.6195.7686.61bttbvvnnnn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：

19、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knnnvt24.41645.2471807. 015224.4195.7624.41bvvbttnnnn、當(dāng)、當(dāng)d1=150mmd1=150mm、d2=190mmd2=190mm時(shí)，角鋼與連接板的連接無變化，時(shí)，角鋼與連接板的連接無變化，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=0.02mknnnntv45.247707. 035045sinmknenmt702. 045.247因?yàn)閺澗剌^小，仍采用因?yàn)閺澗剌^小，仍采用6 6

20、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（滿足）（滿足）knpknyymnnnitt1528 . 074.581 . 041 . 07645.2472211knnbv152knnbt95.76knnv24.41645.247（不滿足）（不滿足）103. 195.7674.5815224.41bttbvvnnnn改間距為改間距為150mm150mm再算再算knnt91.5215. 0415. 07645.24721（滿足）（滿足）1959. 095.7691.5215224.41bttbvvnnnn2250mmnfbv2470mmnfbc203. 3cmaeknfdnnbvv

21、bv97 324223.9 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：knftdnbcbc44.165470221612. 244.165350minbnnn，取，取n=3,n=3,其布置見下圖：其布置見下圖：（滿足）（滿足）aanmpfmpxxan2151 .146)2481390(21035031 ,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