钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

《钢结构设计原理》三. 连接3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝） 。轴力拉力设计值 N=1500kN ，钢材 Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝 查附表 1.3： f t w 265N/mm2 ， f vw 180N/mm2 不采用引弧板： l w b 2t 500 2 10 480mm10 500解：NNN 1500 103 312.5N/mm2 f t w 265N/mm2 ，不可。 lw t 480 10改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： (b / sin ) 2t (500/ sin 56 ) 20 (500/ 0.829) 20 583mm lw N sin 1500 103 0.829 213N/mm2 f t w 265N/mm2 t lw 583 10 N cos 1500 103 0.559 144N/mm2 fvw 180N/mm2 t lw 583 10 设计满足要求。 方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。3.9条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表 1.3： f fw 200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连 接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： A 500 10 t2 1 5.4mm ，取 t2=6mm 2b 2 460 由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母 材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面 围焊。1

1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N3 2 0.7hf b f f fw 2 0.7 6 460 1.22 200 942816 N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 103 942816 557184 N所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝） ：l l w hf N1 557184 hf 6 172mm w 4 0.7 6 200 4 0.7hf f f175取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度： L=175×2+10(盖板距离)=360mm。 ∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460× 6mm，焊脚尺寸 hf=6mm10175620500 6L200× 125× 18NN3.10. 有一支托角钢， 两边用角焊缝与柱相连。如图所示， 钢材为 Q345-A，焊条为 E50 型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2hf） 。已知：外力设 计值 N=400kN。 解：200已知：lw=200mm，N=400kN， f fw 200N/mm2 1） 内力计算 剪力： V N 400kN 弯矩： M Ne 400 20 8000kN.mm 2）焊脚尺寸设计 弯矩引起的焊缝应力： f 6M 6 8000 103 600 N/mm2 2 2 he 2he l w 2 200 he210

剪力产生的焊缝剪应力： f V 400 103 1000 N/mm2 he 2he l w 2 200 he2 2 f 所需焊脚尺寸： f2 600 1000 2 w 2 f 1.22h h f f 200N/mm e e 22 600 1000 h he 5.57mm hf e 5.57 7.79mm 1 . 22 200 200 0.7 0.7取焊脚尺寸 hf=8mm 焊缝构造要求： 最大焊脚尺寸： hf max t (1 2) 18 (1 2) 17 16 mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 20 6.7 mm 取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。3.11 试设计如图（P114 习题 3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材 Q235-B，焊条 E43 型，手工焊，外力设计值 N=98kN， （静力荷载） ，偏心 e=120mm。 （注意力 N 对水 平焊缝也有偏心） 解：查附表 1.3： f fw 160N/mm2 1） 初选焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： hf max 1.2t 1.2 12 14.4 mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 12 5.2 mm 取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。 2） 焊缝截面几何性质 焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc15012 yc123200

hf h 200 2hf 150 12 hf 200 f 2 (200 2hf ) (150 2hf ) 12 200 2 2 2 2 2 yc 150 12 hf 2 (200 2hf ) hf (150 2hf ) 2 2 150 12 200 12 6 200 3 2 (200 12) 6 (150 12) 12 200 3 2 2 2 150 12 6 2 (200 12) 6 (150 12) 2 2 139mm hf 全部有效焊缝对中和轴的惯性矩： 150 12 I x 4.2 (150 12) (2.1 12 61) 2 2 4.2 6 (61 2.1) 2 2 3 2 4.2 188 188 2 4.2 188 (139 94) 2 12954006 mm4 123） 焊缝截面验算 弯矩： M Ne 98 120 11760 kN mm 考虑弯矩由全部焊缝承担M 11760 103 (61 12 4.2) f 70N/mm2 弯矩引起翼缘边缘处的应力： Wf1 12954006弯矩引起腹板边缘处的应力： f M 11760 103 139 126N/mm2 Wf2 12954006剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力： f V 98 103 62N/mm2 he l w 2 0.7 6 188则腹板下边缘处的应力： f f 126 2 2 2 w 2 62 120N/mm f f 160N/mm f 1.22 22所设焊脚尺寸满足要求。 所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取 hf=6mm,。4

3.13 如图（P115 习题 3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为 Q235-B，弯矩设计值 M=100kN.m，剪力 V=600kN，试完成下列设计和验算： 1）剪力 V 由支托焊缝承受，焊条采用 E43 型，手工焊，求焊缝 A 的高度 hf 2）弯矩 M 由普通螺栓承受，螺栓直径 24mm，验算螺栓是否满足要求。 解： f fw 160N/mm2 f t b 170N/mm2 Ae 353mm2 , ， 1） 支托焊脚尺寸计算 支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传力 偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的 1.2~1.3 倍。 正面角焊缝能承受的力： N 2 he b f f fw 300 1.22 160he 58560 he N 侧面角焊缝能承受的力： N1 2he l w f fw 2 250 160he 80000 he N取1.3V N1 N 2所需焊脚 …… 此处隐藏：9200字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……