第三章__连接的构造与计算习题及答案

第三章 连接的构造与计算

1、下图中I32a牛腿用对接焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，用II级焊缝的检验质量标准。对接焊缝的抗压强度设计值

ffw 215N/mm2，抗剪强度设计值fvw 125N/mm2。已知：I32a的截面面积

A 67.12cm2；截面模量Wx 692.2cm3，腹板截面面积Aw 25.4cm2。试求连接

部位能承受的外力F的最大值（施焊时加引弧板）。

°

图 牛腿连接示意图

解：V 0.707T，N 0.707T

M 0.707 200T 141.4T(N mm)

(1)

0.707T1V

125N2mm2Aw25.4 10

.707

4.49 105(N)

2

125 25.4 10 T1

(或：

0.707T1V

125N2mm2Aw32 0.95 10

T1 5.37 105N) (2)

0.707T2141.4T2

215N

mm2AW

(

0.707141.45

)T2 215N2 T2 6.94 10(N) 23

mm67.12 10692.2 10

(3) 折算应力（在顶部中点亦可）

0.707T3141.4T3 160 26.5 0.000276 1 T3

23

16067.12 10692.2 10

0.7070.707

1 T 0.000278T (或 T3 0.000233T3)331

25.4 10230.4 102

2212 3 12 0.000276 3 0.000278T3 0.000555T3 1.1ffw 1.1 215

得：T3 426.1(KN) （或0.000488T3 1.1ff T3 484.3KN） 由T1、T2、T3中取最小值，得T＝426.1（KN）

w

M 10mm 4 105 4KN m V 4 105N

M4 106

f 42.fWf933.33hf

N

V4 1051428. f 1.22， f

fAf280hf

(

f2428.621428.621471.2

) 2 () () 200 f f1.22hfhfhf

hf 7.4mm，取hf 8mm.

3、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值ffw 160N/mm2。T 350kN，验算焊缝的受力。

图 牛腿角焊缝示意图

解：

焊缝所受内力为：

N 247.45kN，V 247.45kN，M 49.49kN m

焊缝有效厚度：

8 2 0.7 11.2mm

1

I (114 315.23 102.8 292.83) 8.245 107mm4 12

W I 523516mm3

315 2

A 2 114 11.2 292.8 11.2 5833mm2

上翼缘最外侧焊缝：

24745049490000wN 42.42 94.53 136.95N 2 ft 160mmmm25833523516上翼缘与腹板交界处：

247450

42.42N

mm25833

94.53 292.8 M 87.81N2 mm315.2

V

75.45N

mm211.2 292.8

N

折算应力：

zs wNN

130.71mm2 ft 160mm2

1．分配弯矩，按腹板刚度与整体刚度之比：

(1) 腹板：

1

(45 1463 43.8 1423)12

0.235MA 516.5KN m

I

(2) 翼缘：Mf 2200 516.5 1683.5KN m 2．强度计算：

Mw MA

If

1

1.2 1423 MA

286329

MA

1219509

(1) 翼缘强度计算：

1683.5 103N m

由1.46m (240 2 400 1.22) 0.7 h 200Nf

2 设hf 10mm 即

1701.7

h 200，得：hmmf 8.5，取hf 10mm

f

M

543.9 106 650fx

2 1.535 10

9

115.2Nmm2

由V引起：

Vfy

V200 103200 103 22.2N2 mmlwhe2 (162 2 480) 0.7 89005

(

22.2 24.32

N，满足强度要求。 ) 115.22 121.3N2 200mmmm21.22

5、验算如图所示桁架节点焊缝“A”是否满足要求，确定焊缝“B”、“C”的长度。已知焊缝A的角焊缝hf 10mm，焊缝B、C的角焊缝hf 6mm。钢材为

M 339.41 0.225m 76.367KN mAf 10 0.7 580 2 8120Wf

mm2

2mm3

10 0.7 5802 7849336

76.367 106

f 97.29N5mm27.8493 10

3

339.41 10 f 41.80N

mm28120

(

97.292wN) 41.802 90N2 ff 1602 mmmm1.22

（2）确定焊缝“B”、“C”的长度：

等边角钢双面焊。

0.7 230 103

＋12＝132mm 焊缝B：肢背 0.7，lB背＝

0.7 6 160 20.3 230 103

＋12＝64mm 肢尖 0.3，lB尖＝

0.7 6 160 20.7 250 103

＋12＝143mm 焊缝C：肢背，lC背＝

0.7 6 160 20.3 250 103

＋12＝68mm 肢尖，lC尖＝

0.7 6 160 2

6、下图所示为一梁柱连接，M 100kN m，V 600kN。钢材为Q235C钢。剪力V由支托承受，焊条用E43型，角焊缝的强度设计值ffw 160N/mm2，端板厚14mm，支托厚20mm。 （1）求角焊缝“A”的hf。

b2f

6 105

9.57mm，取10mm hf

0.7 280 160 2

(3) 净截面：

100

F3 [(200 3 20.5) 10 215];F03 668.2 103N（后线） 12

F3' (300 2 20.5) 10 215 556.9 103N （前线）

''32(3) 净截面：F3 215 (320 61.5) 20 1112 103N

选用Fmax 1112KN 若用M16替M20，则：

F1 82 13 2 250 1.306 106N F2 20 16 13 400 1.664 106N

F3 215 (320 49.5) 20 1.163 106N

选用1163KN。

9、下图梁的拼接用高强度螺栓承压型连接，F=200kN，构造如下图所示，高强度螺栓的钢材为10.9级，梁的钢板用Q235B，螺栓M20，梁连接处的接触面采用喷砂处理，螺栓的强度设计值fvb 310N/mm2，fcb 470N/mm2。

（1）确定翼缘接头处螺栓数目和连接板尺寸； （2）验算腹板拼接螺栓是否满足要求。

Wf(1) 计算翼缘连接：Ny

1683.5KN

1153 m

1.46

b

取M20，Nv 0.9 nf P 0.45 P 155KN （查表） bi）摩擦型：Nv 0.9 0.45 155 103 62.775 103N

承压型：N

b

v

d2

4

f

bv

202

4

310 97389N 97.39KN

（注：新规范取此值，但荷载性质同普通螺栓）

bN

Nc d tfcb 20 20 470 188000 188KN

（注：按平列 166；按错列第一排 153.7） (2) 抗剪（腹板）连接：

VA 200KN，MW 516.5 200KN 0.09m 534.5KN m

J 402 22 (1302 2602 3902 5202 6502) 4 3753200mm2A

2 1055.345 108 4025.345 108 6502

( ) () 46827N 46.8KN 443753200 23753200 2

81.6KN，满足。

10、下图所示为屋架与柱的连接节点。钢材为Q235B，焊条用E43型，手工焊。C级普通螺栓用Q235BF钢。已知：ffw 160N/mm2，ftb 170N/mm2。 （1）验算角焊缝A的强度，确定角焊缝B、C、D的最小长度，焊缝厚度

hf 10mm。

解：(1) 验算承托两侧焊缝：V 450KN 0.707 318.15KN

318150w

206.6N2 ff 160 不满足。 mm110 2 10 0.7

用三面围焊，承托宽度为150mm。

f

f

318150wN 122.8N，满足。 2 ff 160mm2(110 2 150) 10 0.7

(2) 斜杆肢背焊缝验算，焊缝C（肢尖焊缝不必计算） N背 450 0.7 315KN f

315000N 59.8N2 1602 mmmm376 10 0.7 2

注：此处按构造焊缝厚度不得大于1.2 8mm 9.6mm，略超出。 (3) 水平杆肢背，焊缝D N背 500 0.7 350KN

350000N 87.4N 2 160mmmm2286 10 0.7 2

(4) 焊缝A：

f

N 500 450 0.707 181.85KN V 450 0.707 318.15KN

M 181.85 103 (300 140) 29.1 106N mm Af 0.7 10 2 580 812mm02 Wf

2

0.7 10 5802 784933mm3 6

181.85 10329.1 106

22.40 37.07 59.47N f

mm28120784933318.15 103

39.18N f

mm28120

(

59.472wN) 39.182 62.5N2 ft 1602 mm1.22

(5) 螺栓验算：

先设拉力和M作用下螺栓全部受拉，绕螺栓群形心转动。

N 500 450 0.707 181.85KN

M 181.15 (300 140) 29.096KN m

Nmin

My1N181.85 10329.096 106 240

nyi284(802 2402)

22.731 27.278 4.55KN

说明螺栓不是全部受拉，另行假设绕顶排螺栓转动：

N 181.85KN

M 181.85KN 0.4m 72.74KN m

Nmax

72.74 106 480

2 (1602 3202 4802)

48710N 48.71KN 查表得：

N 170N

bt

mm

2

de2

4

170

21.18542

4

59926N 59.926KN

所以Nmax Ntb，满足强度要求。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/itk4.html