連接課后習(xí)題參考答案

焊接連接參考答案一、概念題從功能上分類，連接有哪幾種基本類型？焊縫有兩種基本類型一對(duì)接坡口焊縫和貼角焊縫，二者在施工、受力、適用范圍上各有哪些特點(diǎn)？3對(duì)接接頭連接需使用對(duì)接焊縫，角接接頭連接需采用角焊縫，這么說(shuō)對(duì)嗎？4hf和口lw相同時(shí)，吊車梁上的焊縫采用正面角焊縫比采用側(cè)面角焊縫承載力高？5為何對(duì)角焊縫焊腳尺寸有最大和最小取值的限制？對(duì)側(cè)面角焊縫的長(zhǎng)度有何要求？為什么？【答】（1）最小焊腳尺寸：角焊縫的焊腳尺寸不能過(guò)小，否則焊接時(shí)產(chǎn)生的熱量較小，致使施焊時(shí)冷卻速度過(guò)快，導(dǎo)致母材開裂?！兑?guī)范》規(guī)定：hf^1.5.\三，式中：12—較厚焊件厚度，單位為mm。計(jì)算時(shí)，焊腳尺寸取整數(shù)。自動(dòng)焊熔深較大，所取最小焊腳尺寸可減小1mm；T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm；當(dāng)焊件厚度小于或等于4mm時(shí)，則取與焊件厚度相同。（2）最大焊腳尺寸：為了避免焊縫區(qū)的主體金屬“過(guò)熱”，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，角焊縫的焊腳尺寸應(yīng)滿足hf1.211式中：11——較薄焊件的厚度，單位為mm。（3）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)面角焊縫在彈性階段沿長(zhǎng)度方向受力不均勻，兩端大而中間小，可能首先在焊縫的兩端破壞，故規(guī)定側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度lw<60hf。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布，例如焊接梁翼緣與腹板的連接焊縫，可不受上述限制。3.6簡(jiǎn)述焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)，其最大分布特點(diǎn)是什么？3.7畫出焊接H形截面和焊接箱形截面的焊接殘余應(yīng)力分布圖。3.8貼角焊縫中，何為端焊縫？何為側(cè)焊縫？二者破壞截面上的應(yīng)力性質(zhì)有何區(qū)別？9規(guī)范規(guī)定：側(cè)焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得大于焊腳尺寸的某個(gè)倍數(shù)，原因何在？規(guī)范同時(shí)有焊縫最小尺寸的規(guī)定，原因何在？規(guī)范禁止3條相互垂直的焊縫相交，為什么。舉3?5例說(shuō)明焊接設(shè)計(jì)中減小應(yīng)力集中的構(gòu)造措施。簡(jiǎn)述連接設(shè)計(jì)中等強(qiáng)度法和內(nèi)力法的含義。對(duì)接焊接時(shí)為什么采用引弧板？不用引弧板時(shí)如何考慮？在哪些情況下不需計(jì)算對(duì)接焊縫？試判斷下圖所示牛腿對(duì)接焊縫的最危險(xiǎn)點(diǎn)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)是如何分級(jí)的？【答】《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。焊縫質(zhì)量的外觀檢驗(yàn)檢查外觀缺陷和幾何尺寸，內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)檢查內(nèi)部缺陷。

二、計(jì)算題2.1已知兩塊等厚不等寬的鋼板用焊透的對(duì)接焊縫連接，焊接中采用引弧板。鋼板材料為Q345鋼。焊縫承受變化軸力作用(標(biāo)準(zhǔn)值)，Nmax=+1600KN,Nmin=+240KN,試：分別按《橋規(guī)》和《鋼規(guī)》對(duì)于對(duì)接焊縫進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。循環(huán)次數(shù)按2x106，焊縫等級(jí)為一級(jí)?！窘狻坑捎趯?duì)接焊縫承受變化軸力作用，必須先確定其疲勞容許應(yīng)力，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算?！窘狻坑捎趯?duì)接焊縫承受變化軸力作用，必須先確定其疲勞容許應(yīng)力，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。(一)按鋼規(guī)驗(yàn)算(1)疲勞驗(yàn)算：該焊縫為2類，容許應(yīng)力幅為：Lo]=[C]口IaoIao]=(861x1012丫、2x106/=144MPaA=Ih=380x24=9120mm2A0=學(xué)=(16009240)x103=a12Mpa>144Mpa不滿足疲勞強(qiáng)度要求。w(2)靜力強(qiáng)度驗(yàn)算max%二%F=228MPa"w=295Mpa焊縫強(qiáng)度滿足要求maxw(二)《橋規(guī)》(1)疲勞容許應(yīng)力[。不。驗(yàn)算構(gòu)件為焊接，疲勞應(yīng)力為拉一拉構(gòu)件應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)P的計(jì)算:P應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)P的計(jì)算:P= min-ermax最大應(yīng)力為拉應(yīng)力，連接屬5.2類，相應(yīng)容許應(yīng)力為II類，[。0]=121.7Mpa疲勞驗(yàn)算公式『9max-Qmin)<r,[o0]rd=1,rnn=1,r,=1(此三項(xiàng)系數(shù)均為假定的一種情況，實(shí)際按規(guī)范表查)Ao=(omax-omJ=142Mpa>r,[o0]=121.7Mpa,按橋規(guī)不滿足疲勞強(qiáng)度要求。2.22.2驗(yàn)算如圖所示三塊鋼板焊成的工字型截面梁的對(duì)接焊縫強(qiáng)度。尺寸如圖，截面上作用的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=250kN,彎矩設(shè)計(jì)值M=40kN.m,剪力設(shè)計(jì)值V=200kN,鋼材為Q345,手工焊，焊條為E50型，施焊時(shí)采用引弧板，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(ftw=265N/mm2,fcw=310N/mm2,fvw=180N/mm2) ,【解】A=2x100x12+200x8=4000mm2I=—x8x2003+2x100x12x(100+6)2=3.23x107mm4x12W=L=2.88x105mm3xh/2S1=100x12x106=127200mm3S=127200+100x8x50=167200mm3M_40M_40x106W―2.88x105=138.9N/mm2N_250N_250x103A4000=62.5N/mm2omaxomax=138.9+62.5=201.4.6N/mm2<fw=265N/mm2VST= wmaxVST= wmaxI,200x103x1672003.23x107x8=129.4N/mm2<fw=180N/mm2V=oMh+oN=138.9X200+62.5=186.5N/mm2

h 224VS 200x103x127200t=——w1= =98.5N/mm21It3.23x107x8B:+3T:=,186.52+3x98.52=183.7N/mm2<1.1fw=291.5N/mm22.32.3圖中I32a牛腿用對(duì)接焊縫與柱連接。鋼材為Q235,焊條用E43型，手工焊，用II級(jí)焊縫的檢驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。已知：I32a的截面面積A=67.05cm2；抵抗矩Wx=692.2cm2；腹板截面面積AW=25.4cm2。Ix:Sx=27.5,tw=9.5mm。試按照《鋼規(guī)》和《橋規(guī)》（焊縫為一級(jí)）分別求F的最大值。 ,【解】對(duì)接焊縫所承受的內(nèi)力為:N-Fxcos45o=;_FN-Fxsin45o2 ；M-V-20-10v2FV1、鋼規(guī)fw-215MPa；t對(duì)接焊縫A點(diǎn)處彎曲應(yīng)力最大f1、鋼規(guī)fw-215MPa；t對(duì)接焊縫A點(diǎn)處彎曲應(yīng)力最大fw-125MPaNMo= +_wAWwwF=694KNV由"2/2F+10\電F<21.567.05692.2中和軸處剪應(yīng)力最大V?S<f~TT<八w,-2/2F得' <12.5得27.5x0.95F=461.8KN根據(jù)翼緣和腹板相交處折算應(yīng)力應(yīng)滿足:；o2+3T2<1.1fw得1 1N--+o

Awt2902/2 102290x—2F+xF-0.02906F32067.05 692.2320 ，%，=130x15x(160—7.5)-297.4cm3T=LT="x297.4=0.02FwIt11076x0.95、(0.02906F)+3(0.02F)2<1.1x21.5得F=527KN按鋼規(guī)F的最大值為461.8KN?！景凑諛蛞?guī)做為選作題】1、橋規(guī)」二【按照橋規(guī)做為選作題】1、橋規(guī)」二145MPaw]=85MPaw對(duì)接焊縫A點(diǎn)處彎曲應(yīng)力最大，由得，二匚M<b得，二匚M<b」AWwww2/2 102、F+ %F<14.567.05692.2F=468KN中和軸處剪應(yīng)力最大，」,S」」中和軸處剪應(yīng)力最大，」,S」」T- w-<T」得wItww?2/2F\ <8.527.5x0.95F=314KN根據(jù)翼緣和腹板相交處折算應(yīng)力應(yīng)滿足:b2b2+3T2<1.V1 11b]得

wx吧?2F+1M2x290F=0.02906F32067.05 692.2320 ，sW,」30x15x(160—7.5):297.4cm3t二上匚二:2Fx297.4=0.02fwIt11076x0.95:.、(0.02906F)+3(0.02F)2<1.1x14.5得F=352.8KN按橋規(guī)F的最大值為314KN。2.4已知500mmX12mm鋼板，鋼材：Q235,E43焊條，手工焊，未使用引弧板，焊縫質(zhì)量為III級(jí)，鋼板承受軸心拉力N=1250kN。設(shè)計(jì)：用雙拼接板和圍焊角焊縫的拼接，試求所需拼接板尺寸和焊腳尺寸hf。角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ffW=160Mpa。

【解】1）設(shè)計(jì)拼接板拼接板寬為450mm；（連接的強(qiáng)度不小于被連接構(gòu)件的強(qiáng)度）。按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則，拼接板截面三基材截面，取8mm。拼接板面積2X8X（500—2x25）=7200mm>12X500=6000mm2。2）焊腳尺寸 _ _對(duì)手工焊，焊腳hf>1.5Jt皿=1.5v12=5.2mm,h于<1.21i=1.2x8=9.6mm, 取6mm。3)側(cè)焊縫計(jì)算連接需要傳遞的內(nèi)力N二Af二6000X300=1800000Nj端焊縫可傳遞內(nèi)力N]=2X1.22helW1fw=2.44X0.7X6X450X160=738Kn側(cè)焊縫需傳遞內(nèi)力N2=N—N]=512KN則：l,>——N2 =512/(4X4.2X16O)=19O.5mm<60h=360mmW1e4?0.7hfw ff'flwmax=8hf=8x6=48mm 符合規(guī)范規(guī)定實(shí)際側(cè)焊縫長(zhǎng)度。1=lW1+5=195.5mm,取為200mm實(shí)際側(cè)焊縫長(zhǎng)度。12.5圖（尺寸單位：mm）所示鋼板牛腿用四條貼角焊縫連接在鋼柱上（無(wú)引弧板）。鋼材為Q235,焊條E43型。焊角尺寸hf=10mm,角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 ffW=160MPa試確定最大承載力P?！窘狻緼=4X0.7x10X200=5600mm2；WW=4X0,7x10X2002/6=186666.7mm3；

V=P,M=P-e=100P；TV=V/A=P/5600TOC\o"1-5"\h\zy W。M=M/W=100P/186666.7=P/1866.7fx W,am ' 1 1因；（辦）2+（TV）2=P\"）2+（力）2=47.4義10一5P1.22y11.22*1866.7 5600VffW=160Mpa所以PV105X160/47.4=337.55kN【解】?jī)?nèi)力分解2.6一雨棚拉桿受力如圖所示，通過(guò)鋼板和預(yù)埋件用角焊縫連接，需要進(jìn)行角焊縫連接的驗(yàn)算，已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力為N=200kN（設(shè)計(jì)值），角度a=45，角焊縫的焊腳尺寸h=10mm,【解】?jī)?nèi)力分解2.6一雨棚拉桿受力如圖所示，通過(guò)鋼板和預(yù)埋件用角焊縫連接，需要進(jìn)行角焊縫連接的驗(yàn)算，已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力為N=200kN（設(shè)計(jì)值），角度a=45，角焊縫的焊腳尺寸h=10mm,焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=300mm，鋼材為Q235-B,手工焊，焊條為E43型。連接角焊縫是否滿足設(shè)計(jì)要求？2一—N=Nsina=N-sin45°=200義——二141.4kNx 2V1=Nsina=N-sin45。=200x衛(wèi)=141.4kN2M=Nsinax0.2=N-sin45。*0.2=200義顯義0.2=28.3kN.m2Mam= WW28.3x1062x1/6x0.7x10x3002=135N/mm2V

A~W141.4x1032x0.7x10x300=34N/mm2Nan= AW141.4x1032x0.7x10x300=34N/mm2,34+135■( )2+342=143N/mm2V1.222.7試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫連接。鋼材為Q235—B,焊條為E43型，手工焊，作用著軸心力N=1000kN(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)。j一N"2L125xlO1Vt=12【解】角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fw=160N/mm2。焊腳尺寸確定：最小hf:hf>1.5/ =1.5<12=5.2mm角鋼肢尖處最大%：hf<tmin—(1?2)=10—(1?2)=9?8mm角鋼肢背處最大%：hf<1.21min=1.2x10=12mm角鋼肢尖和肢背都取h=8mm。f⑴采用三面圍焊正面角焊縫承擔(dān)的力為：N3=0.7%￡l3Pf=0.7x8x2x125x1.22x160=273280N=273.3kN所以側(cè)面角焊縫實(shí)際受力：N「GJ—N3/2=0.67x1000—273.3/2=533.4kNN2=a2N—N3/2=0.33x1000—273.3/2=193.35kN所以所需側(cè)焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為:N 1 +h2xN 1 +h2x0.7hfwf

ff533.4x1032x0.7x8x160+8=306mm，取310mm193.35x1032x0.7hfwff2x0.7x8x160+8=116mm，取120mm⑵采用兩面?zhèn)群附呛缚p實(shí)際受力：N]=a1N=0.67x1000=670kNN2=a2N=0.33x1000=330kN所以所需側(cè)焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為:N 670x103l=l+2h= 1 +2h= +2x8=390mmwi f2x0.7hfwf2x0.7x8x160ffNNN N 33 330x103l=l+2h= 2 +2h= +2x8=200mmw2f2x0.7hfwf 2x0.7x8x160ff(同理：若取h=6mm，則三面圍焊時(shí)焊縫尺寸取肢背6-430,肢尖6-180；兩面?zhèn)群笗r(shí)f焊縫尺寸取肢背6-510，肢尖6-260)2.8試設(shè)計(jì)如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫①②③，鋼材為Q235—B,焊條為E43型，手工焊。【解】假定施焊時(shí)采用引弧板，則焊縫有效截面尺寸如圖所示。⑴焊縫②③的設(shè)計(jì)焊腳尺寸確定：最小hf:hf>1.5&=1.5^12=5.2mm最大%<1.21=1.2x12=14.4mm取h=8mm。計(jì)算焊縫有效截面的形心位置:5.6x150x(200+12+2.8)+5.6x(150-12)x(200-2.8)+2x5.6x(200-5.6)225.6x150+5.6x(150-12)+2x5.6x(200—5.6)=143.7mm焊縫②③全部焊縫有效截面的慣性矩為：1 194.4I=2x x5.6x194.43+2x5.6x194.4x( --143.7)2w12 2+150x5.6x(200+12+2.8-143.7)2+5.6x(150-12)x(200-2.8-143.7)2

=18023011.3mm4故焊縫②頂端由于M引起的最大正應(yīng)力為MyG= MyG= 11Iw98x103x12018023011.3x(200+12+5.6-143.7)=48.2N/mm2Myo= IMyo= Iwx56.3=36.7N/mm298x1032x200x5.6=43.75N/mm2<Pfff=1.22x160=195.2N/mm2焊縫③下端由于M引起的最大正應(yīng)力和由于V引起的最大剪應(yīng)力為My 98x103x120.o=——== x147.3=93.8N/mm22I 18023011.3<Pfff=1.22x160=195.2N/mm2VS98x103x5.6x(150x71.1+138x53.5+2x50.72/2)T= = maxIt 18023011.3x2x5.6=56.0N/mm2<fw=160N/mm2牛腿翼緣與腹板交接處焊縫③有彎矩M引起的正應(yīng)力和剪力V引起的剪應(yīng)力的共同作用（假定剪力全部由腹板焊縫③承擔(dān)并按近似計(jì)算）：98x103x12018023011.3合力為7o、7o、'(——)2+T2Pf⑵焊縫①的設(shè)計(jì)=( )2+43.752=53.1N/mm2<fw=160N/mm2\1.22 f根據(jù)構(gòu)造要求，取hf=8mm，則焊縫①為端焊縫，受軸心力N與彎矩M作用。N=F=98kN M=Fe=98x20=1960kNmm焊縫①截面慣性矩為：,c1I=2xx5.6x2003=747cm412焊縫端部受正應(yīng)力最大：NMy98x103 1960x103x100o + + 0.7%￡l I 0.7x8x2x200 747x104=70N/mm2<pf=1.22x160=195.2N/mm2滿足要求。2.9圖所示牛腿，材料為Q235,焊條E43型，手工焊，三面圍焊，焊腳尺寸^=10mm,承受靜力荷載P=100KN。試驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度【解】假定施焊時(shí)采用引弧板，則焊縫有效截面尺寸如圖所示。計(jì)算焊縫有效截面的形心位置:0.7義8 1205+0.7*8上500義0.7*8義 +2*0.7義8義 2 2y= / \ =49.7mm500義0.7義8+2*0.7義8義(205+0.7義8)焊縫有效截面的慣性矩：I=—x0.7x8x5003+2x0.7x8x(205+5.6)(250+2.8)2視12=20907.40337cm4I=0.7x8x500x(49.7—2.8)2+2x—x0.7x8x(205+5.6)3” 12+2x0.7x8x(205+5.6)(205+5.6—49.7)2=2216.84606cm42所以截面的極慣性矩:J=I+1=23124.24943cm4e2=205+5.6—49.7=160.9mm所以焊縫所受的扭矩為和剪力為T=F(1+e2)=(300+160.9)F=460.9F(kN-mm)V=F(kN)

扭矩T在截面上A點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力為=0.32F(N/mm2)Tr=0.32F(N/mm2)J―23124.24943x104Tr460.9xTr460.9x103Fx25023124.24943x104=0.50F(N/mm2)剪力V在截面上A點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力為V Fx103 , 、gv= = =0.19F(N/mm2)ah￡l 5.6x(205+205+500)ew所以A點(diǎn)的合力應(yīng)滿足：:gV+0T :0.19F+0.32F，(-^A--A)2+(TT)2=、.( )2+(0.50F)2<fw=160vP A7 ' 1.22 ffnF<245.5kN即該連接所能承受的最大荷載為245.5kN。螺栓連接參考答案.普通螺栓、摩擦性型高強(qiáng)度螺栓、承壓型高強(qiáng)度螺栓受剪型連接的傳力機(jī)理是什么？【答】普通螺栓受剪型連接依靠栓桿抗剪和孔壁承壓傳力；摩擦性型高強(qiáng)度螺栓受剪型連接依靠板件間的摩擦力傳力；承壓型高強(qiáng)度螺栓受剪型連接依靠栓桿抗剪和孔壁承壓傳力。.普通螺栓群的單栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值在什么條件下需要進(jìn)行折減？為什么折減？怎樣折減？(要求繪出接頭構(gòu)造及折減曲線)?！敬稹克ㄈ涸谳S力作用下各個(gè)螺栓的內(nèi)力沿栓群長(zhǎng)度方向不均勻，兩端大中間小。螺栓承載力折減系數(shù)：P=(1.1-1/150d) (l>15d)0 1 0P=0.7 (11>60d0).普通螺栓群受偏心力作用時(shí)的受拉螺栓計(jì)算應(yīng)怎樣區(qū)分大、小偏心情況？【答】先假定轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于螺栓群的形心，算出在軸力和彎矩作用下的低排和頂排螺栓的受力，如果Nmin>=0，說(shuō)明，所有螺栓受拉，屬于小偏心情況；如果Nmin<0，說(shuō)明下部螺栓受壓，所以前面假定錯(cuò)誤，屬大偏心情況，按照構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心在低排螺栓連線重新計(jì)算。.為什么要控制高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，其設(shè)計(jì)值是怎樣確定的？【答】高強(qiáng)螺栓的應(yīng)用，不論是受剪力連接、受拉力連接還是拉剪連接中，其受力性能主要是基于螺栓對(duì)板件產(chǎn)生的壓力，即緊固的預(yù)拉力，即使是承壓型的連接，也是部分利用這一性能，因此，控制預(yù)拉力是保證高強(qiáng)螺栓連接質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵性因素。

高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值是這樣確定的：基于鋼材的屈服強(qiáng)度，考慮材料的不均勻性，為防止預(yù)拉力的松弛而需要的超張拉以及擰緊螺栓扭矩產(chǎn)生的剪力等因素進(jìn)行綜合確定，09^09即：F=一辦凡節(jié)萬(wàn)為4。.螺栓群在扭矩作用下，在彈性受力階段受力最大的螺栓其內(nèi)力值是在什么假定條件下求得的？【答】螺栓群在扭矩作用下，其內(nèi)力計(jì)算基于下列假定：⑴被連接板件為絕對(duì)剛性體；⑵螺栓是彈性體；⑶各螺栓繞螺栓群的形心旋轉(zhuǎn)，使螺栓沿垂直于旋轉(zhuǎn)半徑r的方向受剪，各螺栓所受的剪力大小與r成正比。.螺栓的性能等級(jí)是如何表示的？【答】螺栓的性能等級(jí)“m.n級(jí)”，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字表示螺栓成品的抗拉強(qiáng)度不小于mX100N/mm2,小數(shù)點(diǎn)及小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字表示螺栓材料的屈強(qiáng)比一屈服點(diǎn)（高強(qiáng)螺栓取條件屈服點(diǎn)）與抗拉強(qiáng)度的比值。3—1.試設(shè)計(jì)圖的粗制螺栓連接。F=100kN（設(shè)計(jì)值），氣=30cm【解】：（1）螺栓計(jì)算：先布置好螺栓（如圖所示），再進(jìn)行驗(yàn)算。選用M20普通螺栓，一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：抗剪承載力設(shè)計(jì)值冗d2 3.14x202Nb=n fb=1x x140=44kNvv4v 4承壓承載力設(shè)計(jì)值Nb=dEtfb=20x10x305=61kNNb=Nb=44kN

minv螺栓受力計(jì)算：螺栓受剪力V和扭矩T共同作用：V=100KNT=100x(300+102.5)=40.25V=100KN最外螺栓受力最大，為Nt=Ty/(A%2+Ey2)=40.25x200x103/[10x42.52+4x(1002+2002)]=40.25x200x103/218062.5=36.9kNNt=Tx產(chǎn)x2+￡y2)=40.25x42.5x103/218062.5=7.8kNNv=V/n=100/10=10kNy故有：N=''(Nt)2+(Nt+NV)2=J36.92+(7.8+10)2:41.0kN<Nb=44kN、1x 1y 1y min滿足要求。(2)鋼板凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算鋼板截面1-1面積最小，而受力較大，應(yīng)校核這一截面強(qiáng)度。其幾何參數(shù)為：A=t(b—n1d0)=10x(500—5x21.5)=3925mm2I=10x5003/12-10x21.5x(1002+2002)x2=8266.7cm4W=I/25=330.7cm3tbb一一一一S=—x=1x252/8=78.1cm324鋼板截面最外邊緣正應(yīng)力。=T/W=40.25x103/330.7=121.7N/mm2<f=215N/mm2n鋼板截面靠近形心處的剪應(yīng)力=7.5N/mm2<f=125N/mm2VS_100x78.1=7.5N/mm2<f=125N/mm23—2.試設(shè)計(jì)如圖所示①角鋼與連接板的螺栓連接，②豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接，構(gòu)件鋼材為Q235-B,螺栓為粗制螺栓，并分別考慮支托是否受剪兩種情況。%=6%=6一|||邕【解】：①角鋼與連接板的螺栓連接設(shè)計(jì)螺栓采用M22,一個(gè)抗剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：抗剪承載力設(shè)計(jì)值九d2 3.14x222Nb=n fb=2x x140=106.4kNvv4v 4承壓承載力設(shè)計(jì)值Nb=d工tfb=22x14x305=93.9kNNb=Nb=93.9kN

minc所以連接所需螺栓數(shù)為n=N/Nb=350/93.9=3.7min取4個(gè)，連接構(gòu)造如圖所示。②豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接設(shè)計(jì)⑴假定剪力V由支托承受，螺栓只受軸力N作用N=Fcosa=247.5kN螺栓采用M22,取n=8，按如圖所示布置，驗(yàn)算螺栓承載力。一個(gè)螺栓的受拉承載力為Nb=Afb=303.4x170=51.6kNtet假定螺栓受力為小偏心N=—=24Z5=30.9kN<Nb，滿足要求。

tn8 t⑵假定支托只在安裝時(shí)起作用，則螺栓同時(shí)承受拉力和剪力作用V=Fsina=247.5kN一個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為

Nb=nVNb=nVfb=1x x140=53.2kNv 4Nb=d/tfb=22x20x305=134.2kNNb=Afb=303.4x170=51.6kNtet螺栓布置同上，螺栓實(shí)際受力NV=V/n=247.5/8=30.9KN,N=30.9kN所以有NV<NbN、 ,N、 130.9、,30.9、 八?！慨a(chǎn)口商》及針（k）2+（h）2=i,（7^）2+（77V）2=0334<1滿足要求。\Nb Nb \53.2 51.6V t3-3.按摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)題2中所要求的連接，并分別考慮①d=d=170mm，②d=150mm,d=190mm?！窘狻坎捎?.8級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓M20,連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理。所以有廠0.45P=125kN⑴角鋼與連接板的螺栓連接設(shè)計(jì)一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nb=0.9nrP=0.9x2x0.45x125=101.3kNV f所以連接所需螺栓數(shù)為n=N/Nb=350/101.3=3.45V取4個(gè)，連接構(gòu)造如圖所示。⑵豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接設(shè)計(jì)①d=d=170mm取n=8，螺栓布置同3.7題，驗(yàn)算螺栓承載力。一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力為Nb=0.8P=0.8x125=100kNt螺栓受剪力和軸心拉力作用：N=N/n=247.5/8=30.9kN<Nb

tt按新規(guī)范：Nb=0.9njP=0.9x1x0.45x125=50.625kNN=V/n=247.5/8=30.9kNN+ 1N+ 1Nbt②d=150mm,d1 2二190mm30.9 30.9+—=0.919<1連接滿足設(shè)計(jì)要求。50.625100螺栓布置同上。螺栓受剪力、軸心拉力和彎矩作用。M=Ne=247.5x20=4950KN?mmNMyN=一十—y-=30.8+9.3=40.1kN<Nb=0.8P

maxnm￡y2 tiN N30.9 40.1一……按規(guī)范：—十-二左右7+ =1.011>1.0，誤差在5%以內(nèi)，連接滿足設(shè)計(jì)要求NbNb 50.625 100vt3—4.牛腿用2L100X20（由大角鋼截得）及M22摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓（10.9級(jí)）和柱相連，構(gòu)件鋼材Q235-B,接觸面作噴砂處理，要求確定連接角鋼兩個(gè)肢上的螺栓數(shù)目；（摩擦型及）承壓型設(shè)計(jì)兩肢上的螺栓數(shù)目。一200?437QKN21100x20習(xí)題3-4圖【解】①用摩擦型高強(qiáng)度螺栓⑴抗剪螺栓設(shè)計(jì)：取n=5，螺栓布置如圖所示。一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nb=0.9nrP=0.9x2x0.45x190=153.9kN

vf螺栓受力：螺栓受剪力和扭矩共同作用：V=370kN T=370x（200—55）=53650KNmmNt=Ty1/(￡x2+￡y2)=53650x160/2x(802+1602)=134.1kNNv=V/n=370/5=74kN1y所以有N=\：'(Nt)2+(Nv)2=4134.12+742=153.2kN<Nb=153.9kN1v' 1x 1y v滿足要求NNb=0.9nrP=0.9x0.45x190=76.95kNvf⑵抗剪拉螺栓設(shè)計(jì)：螺栓受剪力和彎矩共同作用：V=370kN取n=10，螺栓布置如圖所示。一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力為:一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力為:

M=370x200=74000kN?mmNb=0.8P=0.8x190=152kNt螺栓受力：My

h-

m￡y2

i74000x1602x2x(802+1602)=92.5kN<Nbt按新規(guī)范:N N——v-+——t-=Nb Nbvt37 92.5+76.95152=1.089>1不滿足，應(yīng)重新布置設(shè)計(jì)。增加一排螺栓，Nt1My

1-

m￡y2

i74000x1602x2x(802+1602)=92.5kN<Nbt②用承壓型高強(qiáng)度螺栓⑴抗剪螺栓設(shè)計(jì)：布置同摩擦型高強(qiáng)螺栓。一個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值:一 兀d2 3.14x222Nb=n fb=2x x310=235.6kNvv4v 4Nb=d￡tfb=22x20x470=206.8kNNb=Nb=206.8kNminc所以有N=153.2kN<Nb1v v⑵抗剪拉螺栓設(shè)計(jì)：布置同摩擦型高強(qiáng)螺栓。一個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計(jì)值：冗d2 3.14x222Nb=n fb=1x x310=117.8kNvv4v 4Nb=d￡tfb=22x20x470=206.8kNNb=^￡1fb=3.03x102x500=152kNt4t螺栓承受的剪力：N=V/n=370/10=37kNv

-N、 ，N、 ■37所以有,'(--v)2+(--t-)2=ri1刀oNb Nb 1117.8v t92.5)2+(——)2=0.68<1152N<Nb92.5)2+(——)2=0.68<11523—5.兩塊截面為14mmx400的鋼板，采用雙拼接板進(jìn)行拼接，拼接板厚8mm,鋼材Q235B。作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=750kN,設(shè)計(jì)采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，已知：高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)，直徑為M20,孔徑22mm,接觸面采用噴砂處理。設(shè)計(jì)該連接。AluQLMQ叱【解】已知：高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)，直徑為乂20,孔徑22mm,接觸面采用噴砂處理，抗滑移系數(shù)|i=0.45,P=125kN,單栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值:Nb=0.9nrP=0.9x2x0.45x125=101.3kNvf所需螺栓數(shù)N

n= N所需螺栓數(shù)N

n= Nb750101.3=7.4,取9個(gè)按構(gòu)造要求排列，并進(jìn)行凈截面驗(yàn)算_一n一一一3 N'=N(1-0.5一)=750x(1-0.5x-)=625kNn 9凈截面驗(yàn)算：=N'/An625=N'/An14x(400-3x22)一一， c~— ， 2=137N/mm2<f=215N/mm3—6一雨棚拉桿受力如圖所示，構(gòu)件鋼材Q235-B,采用兩列摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，已知拉桿承受的靜態(tài)斜向力為N=250kN（設(shè)計(jì)值），角度如圖所示，高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)，直徑為M20,孔徑22mm,接觸面采用噴砂處理，問(wèn)：連接采用的高強(qiáng)螺栓群是否滿足設(shè)計(jì)要求？

a=g=4a=g=4N【解】抗滑移系數(shù)N=0.45,P=125kN已知單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為Nb=0.9nrP=0.9x1x0.45x125=50.6kNV f單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為Nb=0.8P=0.8x125=100kNN=Ncosa=250x4=200kNt x 5V=Nsina=N?sina°=250x—=150kN5N N——+——tNN N——+——tNb Nb150/6 十50.6200/6100=0.83