同濟(jì)大學(xué)第八章焊縫、螺栓連接--鋼結(jié)構(gòu)習(xí)題參考解答匯總

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接手工焊，焊縫質(zhì)量屬n級(jí)，對(duì)接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw =205N/mm2，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f, =120N/mm2。驗(yàn)算此焊縫受力時(shí)是否安全。FI!八30008.4有一工字形鋼梁，采用150a （Q235鋼），承受荷載如圖8-83所示。F=125kN，因長度不 夠而用對(duì)接坡口焊縫連接。焊條采用E43型，第3頁共14頁 黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月最大正應(yīng)力:Mb =Wx最大剪應(yīng)力:33T 旦 J25*10 1084.1汽10 =24.3N / mm2 < w 七?！?mm1 xtw46472x104x12折算應(yīng)力:bz

2、s = J123.742 +3X17.02 =127.2N/mm2 c fj =205N / mm2故焊縫滿足要求。8.5圖8-84所示的牛腿用角焊縫與柱連接。鋼材為 Q235鋼，焊條用E43型，手工焊，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffW =160N/mm2 。 T=350kN，驗(yàn)算焊縫的受力。圖8-83 習(xí)題8.4解：依題意知焊縫截面特性：A=119.25cm2 , Wx= 1858.9cm3,lx=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3,截 面高度 h=50cm,截面寬度 b=158mm 翼緣厚 t=20mm,腹板厚 tw=12.0mm。假定忽略腹板與翼緣的圓角，計(jì)算得到翼緣與腹板交點(diǎn)處的面積

3、矩S=20X 158 X （250- 10）53=7.584 X 10 mmV =F =125kN ; M =Fx2 =250kN m對(duì)接焊縫受力：焊縫應(yīng)力驗(yàn)算：250X102 rW CCUM/ 2=134.5N/mm < ft =205N/mm1301858.9 X103解：圖8-84 習(xí)題8.5圖8-84-1焊縫截面計(jì)算簡圖（注：焊縫上下翼緣長度114mm有些問題，應(yīng)取1-2t =130 -2豳 10 =110mm，黃鉅枝 06 年 6 月 19 日)此注錯(cuò)誤，應(yīng)取消。羅烈 08年10月28日 如圖8-84-1，截面特性計(jì)算如下：2A =(114 X 2 +52 X 4 + 288x

4、 2) x0.7hf = 5667.2mm22A =288x2x0.7hf = 3225.6mm132882288If =X288 x2 +114x(+16) x2+52x(12 2焊縫受力：N =T =247.5kN ；2應(yīng)力驗(yàn)算：危險(xiǎn)點(diǎn)為 a、對(duì)a點(diǎn)：74215 m10mmN Nba =AV ¥t W.SkN ；b兩點(diǎn)，下面分別驗(yàn)算：M =V 49.5kN -m竺型! =43.67N/mm5667.2cM =Mya649.5x106 x160 “ccc 2 =7 =100.09N /mm7.913X107N丄 M ba +cra2= 43.67 +100.09 =143.76N/

5、mm <Pfw2ff =195.2N/mm對(duì)b點(diǎn):-Aw= 247=76.73N/mm23225.6=£ =43.67N/mm2If処=49.5曲 Y44 =90.16N/mm2 7.913咒107Jz)2 +*2 彳fo.16；3.67 J+76.732 =133.87N/mm2£fw=160N/mm2故焊縫強(qiáng)度滿足要求。8.6計(jì)算圖8-85所示的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接處的角焊縫。鋼材為 Q345鋼,焊條為E50型，ffW=200N/mm2，F(xiàn)=200kN。問：（1）腹板拼接處是否滿足要求？ （ 2）確定翼緣拼接板焊縫腳尺寸和長度。鋼結(jié)構(gòu)基本原理(第二版)

6、練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接A MOOP5WK)40010.10圖 8-85解:(M板*應(yīng)T圖8-85-1角焊縫計(jì)算簡圖1)根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)，拼接處受力：V=F =200kN， =2200 kN m，其中剪力由腹板承擔(dān)，彎矩由工字梁的翼緣和腹 慣性矩的比值分配：=丄3/ 142045 0x(20 +7 1)2D= 10 咒 1.1mrm94 1 012 ' 丿1394=X12X1420 =2.86x10 mm12lxI2 86x 109M"丁 =1286 迥0=516.16kN'mMf =M -Mw =1683.84kN m經(jīng)過分析，拼接板左右兩側(cè)受剪力與彎矩作用

7、，相比較而言，右側(cè)拼接板焊縫受力更不利, 故以右側(cè)拼接板焊縫驗(yàn)算。計(jì)算焊縫截面特性：16x262咒221300 =16.2mm，x1=16216.2 = 145.8mm由對(duì)稱性得：y, =y2 = 650mm1(166502 +丄 x13003)x0.7 X 8 =1.79X109mm412=2 X丄X1623 +162x(81 -16.2 f +1300 16.22 ".7咒8 = 1.35 107mm412lyIf94=lx +ly =1.80咒10 mmAf=(2 天162 +1300 產(chǎn)0.7天 8 = 9094.4mm將剪力、彎矩移至焊縫形心得到焊縫受力:V =200kN

8、； M 'w =516.16+200%0.1588 = 547.92kN m第4頁共14頁 黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接焊縫驗(yàn)算：分析得 A、B兩點(diǎn)為危險(xiǎn)點(diǎn)，下面分別驗(yàn)算:對(duì)A點(diǎn):Vbay3200x102xAf9094.4= 11.0N/mm2()Max2x|f547.92皿佃0=98.9N/mm2(T)92x1.80x10M bayM 'wXi2x|f547曲1代 145.8=22.2N/mm2()2x1.80x109V 丄 M ay bay“aX2 i02.6N / mm2f, =200N/mm2對(duì)B點(diǎn)

9、，同理可得：必=11.0N/mm2（tbX =98.9N/mm2(T)= 2.5N/mm2Q)屮丿+(g)22= 81.5N/mmw2ff =200N/mm故焊縫強(qiáng)度滿足要求。（2）翼緣受軸力：NMf 1683g=1169.3kN1420 +20對(duì)于角焊縫，一般要求hf >1./t且 hf <t -(1 2)，取 hf =16mm3由 2x0.7hflw >1169.3x10，計(jì)算得到：lw >261mm故取Iw = 280mm （側(cè)）便可以滿足要求。8.7驗(yàn)算圖8-86中桁架節(jié)點(diǎn)焊縫“ A ”是否滿足要求，確定焊縫“ B”、“C”的長度。已知焊 縫A的角焊縫hf =

10、10mm，焊縫B、C的角焊縫hf=6mm。鋼材為Q235鋼。焊條用E43型,手工焊，ffw=160N/mm2。在不利組合下桿件力為N1=150kN，N2=489.41kN，N3=230kN，N4=14.1kN，N5=250kN。第4頁2006年11月鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接解:焊縫A受力：V=N2-Nj =339.41kN ； M =V e =339.41 x 0.225 = 76.37kN -m2天丄x0.7hf xlw31276.3"106©290 =97.2N/mm27X5803T =2x0.7hf339.41c 103= 41.8N

11、/mm2+ t22x7x5802Z97 2 yI +41.82 =89.9N/mm2 < f； =160N/mm2 11.22 丿故焊縫A的強(qiáng)度滿足要求。 對(duì)于焊縫B :肢背：0.7N32x0.7hflwlw胡19.8mm 取 lw = 130mm。0.3N3肢尖：2x0.7hflw>51.3mm 取 lw =60mm。對(duì)于焊縫C:0.7N5肢冃：2x0.7hflw<ffw =lw> 130.2mm 取 lw = 140mm。肢尖：2x0.7hflw"Jlw> 55.8mm 取 lw =65mm。第頂共14頁 黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月

12、8.8驗(yàn)算圖8-87所示的角焊縫是否安全。已知：鋼材為 Q345鋼，焊條為E50型，手工焊, hf = 10mm , ffw=200N/mm2 , F=160kN。截面特性計(jì)算:卩B鋼結(jié)構(gòu)基本原理(第二版)練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接第9頁共14頁 黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月190 呼 >：2x2=0=53.1mm； x=1953.136.9mm ；y =y2 = 150mm圖8-87-1角焊縫計(jì)算簡圖lx = (190X1502 X 2 + 2X3003)X 0.7x 10 = 7.56x 107mm4Iy=2 X右X1903 +190x(95-53.1 $ +3

13、00x53.12 x0.7x10 = 18" 106mm4If74=Ix +ly =9.42x10 mmAf2= (2>d90+ 300 產(chǎn) 0.7x10 = 4760mm焊縫受力：V = F =160kN ； M =160“0.500 -0.0531) =71.5kN rn經(jīng)過分析，危險(xiǎn)點(diǎn)為 A、B點(diǎn)，下面分別對(duì) A、B點(diǎn)作應(yīng)力分析: 對(duì)A點(diǎn)：01=16.8N/mm2Q)2 氷 4760Myi2" fMx12dfK-ay71護(hù) 106“50=57.0N/mm2©)2X9.42X1077e10T36.9=52.0N/mm2(J)2X9.42X107, M 2

14、"ax= 80.2N / mm2 < fl 200N / mm2對(duì)B點(diǎn)，同理可計(jì)算得:iXy =口爲(wèi)=16.8N/mm2(j) ； o賞Myi2x If= 57.0N/mm 卜)Mx271®10%3.1=20.1N/mm2()2xIf27.83兀107+(叮 by by2)=46.8N/mm2 c=200N/mm2故知焊縫強(qiáng)度滿足要求。8.9圖8-88所示為一梁柱連接，M=100kN - m, V=600kN。鋼材為 Q235C鋼。剪力 V由支托承受，焊條用E43型，角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffW =l60N/mm2，端板厚14mm，支托厚20mm。(1)求角焊縫“ A ”

15、的hf。(2)彎矩M由螺栓承受，4.8級(jí)螺栓M24，驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度。ft =170N / mm 。鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接第13頁共14頁黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月呂一Sr+1 +11 +1L*+!111114 00亠呂一 i呂二1V8.10確定圖8-90所示A級(jí)螺栓連接中的力 F值。螺栓 M20 , N=250kN，鋼板采用 Q235B,厚度為 t=10m m,螺栓材料為 45 號(hào)鋼（8.8 級(jí)），fj =320N / mm2， fCb=405N/mm2。P1*1-0K8.11圖8-90所示的螺栓連接，驗(yàn)算其受力。已知：鋼材為 Q235B鋼，螺

16、栓為C級(jí)普通螺=170N/mm2。栓，螺栓M20，F(xiàn)=60kN，螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft圖8-90 習(xí)題8.11Ott1丄 O1t解:剪力V = F =60kN由承托承受,彎矩作用下，螺栓群繞低排轉(zhuǎn)動(dòng)：螺栓群僅受彎矩 M = F e = 60x 0.5 =30kN rn作用；在310320Nmax =晉二藥80穿応24花20亍25kN一個(gè)螺栓承載力為：Ntb =迴 ftb4= tx17.65452x170 = 41.6kN4由Nmax <Ntb，知螺栓受力滿足要求。鋼結(jié)構(gòu)基本原理(第二版)練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接8.12圖8-91所示的螺栓連接采用 45號(hào)鋼，A級(jí)8.8級(jí)螺栓，直徑

17、d=16mm ,嚴(yán)=320N /mm2 ,f? =405N/mm2。鋼板是Q235鋼，鋼板厚度12mm，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f =215N/mm2。求其連接能承受的 Fmax值。10冉外50嚴(yán)科科曹60嚴(yán)第9頁共14頁 黃矩枝制作dd 丁霖xx修改2006年11月-4-解：一個(gè)螺栓的抗剪承載力為:r |'llo+ + + + +g4+邑F+ + + + +Vs-Ra19 占 寸d+ + + + +圖8-91 習(xí)題8.12Nvr嚴(yán)ifvb=2%-X62%320 = 128.7kN4 v 4一個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為:圖8-91-1驗(yàn)算凈截面Ncb = dHtf = 20咒16咒 405 =

18、 129.6kN故有N： =128.7kN則螺栓群能承受的最大力為:F1 =128.7x13 = 1673.1kN考慮凈截面I - I : A" =320x20-17.5x3x20 = 5350mm2考慮凈截面 n n：Ai2 = (40 X 2 +60運(yùn) X 4 - 17.5X 5) X 20 = 6638mm2則鋼板能承受的最大力為：F2 - Ar, f =1150.25kN故有 Fmax = min F1,F2H1150.25kN。鋼板仍為Q235鋼。8.13習(xí)題8.12中，將普通螺栓改用 M20 (d=20mm )的10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，求 此連接能承受的Fmax值

19、。注：鋼板表面未處理，僅用鋼絲刷清理浮銹，解：一個(gè)螺栓抗剪承載力：N； =0.9 rifAP = 0.9X2X 0.30x155 =83.7kN鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接第17頁共14頁黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月螺栓群能承受的最大力：R =83.7x13 = 1088.1kN由構(gòu)件凈截面所受力：F2（1 -0.5匹） An f計(jì)算得到:nA fF2 <-3 =1300.3kN 1-0. 313由此得到 Fmax =minIR, F2 =1088.1kN8.14將習(xí)題8.6中的梁拼接改用高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，改后構(gòu)造如圖8-92所示，高強(qiáng)度螺

20、栓的鋼材為10.9級(jí)，梁的鋼板用 Q235B，螺栓M20，梁連接處的接觸面采用噴砂處理，螺栓的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fvb=310N/mm2 , fCb=470N/mm2。（1）確定翼緣接頭處螺栓數(shù)目和連接板尺寸;（2）驗(yàn)算腹板拼接螺栓是否滿足要求。廠 1V+ 11 +II+ II +irII+ IHIIIIIIIIIIIIIIII4-鴨叫蚪嗚+t*M航-1圖8-92 習(xí)題8.14§00="邑6解：（1）拼接處受力V =200kN，M =2200kN忡。剪力完全由腹板承受，彎矩由翼緣與腹板的剛度分配。由習(xí)題 8.6求得Mw=516.16kN m，Mf =1683.84kN m 。鋼結(jié)

21、構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接11頁共14頁黃矩枝制作dd 丁霖XX修改2006年11月V翼緣受力：N1683.84=1169.3kNh 1.42+0.02翼緣一個(gè)螺栓受剪承載力取以下三個(gè)計(jì)算式的較小值:Nv2b兀2=nvfvb =1x x202 x 31 0 = 97.39kN44mtfj =20x20x470 =188kN故取N： =97.39kN 。1169 3因此每側(cè)螺栓數(shù)為n二1169=12.01個(gè)，取n =16個(gè)。97.39根據(jù)P246表8 - 2要求的最小/大間距要求，布置螺栓如下：IW* * 傘 + *圖8-92-1拼接板螺栓布置圖Ft警畀畀托料許巧t邑g

22、3驗(yàn)算翼緣拼接板截面：=1169.3_1、_ 129.2 N / mm2A 450 X 202< f =215N /mm驗(yàn)算翼緣拼接板凈截面: (1-4)1169.3x103 x(1- 4)=119.15 / mm2 C f 代 (450 -20.5X4 $20= 215N / mm2由上面計(jì)算可知以上螺栓的布置是滿足要求的。（2）腹板拼接板螺栓（一側(cè)）受力：V =200kN，M =516.16 +200X0.09 =534.16kN 忡腹板一個(gè)螺栓承載力為：b兀dNv =min m 42-fvIdHtf： =min194.78,163.23 =163.23kN驗(yàn)算螺栓受力：=迎=9.0

23、9kN22nV鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）練習(xí)參考解答第八章：鋼結(jié)構(gòu)的連接2006年11月? 3x，M MN13534.16x10 X650=2222礦93.4kNN4 X (1302+ 2602+ 3902+ 5202+ 6502)則 n1m,v=JnV2 +N1M2 =93.8kN <N： =163.23kN故可知腹板的螺栓是滿足要求的。圖8-92-2 1/4腹板螺栓群8.15圖8-93所示是屋架與柱的連接節(jié)點(diǎn)。鋼材為Q235B，焊條用E43型，手工焊。C級(jí)普通螺栓用 Q235BF 鋼。已知：ffW=160N/mm2， ft170N/mm2。（1） 驗(yàn)算角焊縫 A的強(qiáng)度，確定角焊縫 B、C、D的最小長度，焊縫厚度 hf=10mm。（2） 驗(yàn)算連接于鋼柱的普通螺栓的強(qiáng)度，假定螺栓不受剪力（即連接處豎向力由支托承受）。 螺栓直徑為24mm。解：（1）焊縫A受力:N=500 -450衛(wèi)=181.85kNE2-450 越=318.15kN52M =181.80.16 +318.15X0.01 =32.3kN m第12頁共14頁黃矩枝制作dd 丁霖XX修改