钢结构 戴国欣主编第四版 - - 课后习题答案

钢结构计算题精品答案 第三章钢结构的连接

3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊ff?160N/mm?1?确定焊脚尺寸：

w221?2? 33hf,max?1.2tmin?1.2?10?12mm，hf,min?1.5tmin?1.512?5.2mm，hf?8mm

内力分配：

N3??f??0.7hf?b?ffw?1.22?2?0.7?8?125?160?273280N?273.28KN

N31273.28??1000??196.69KN 232N2273.28N1??1N?3??1000??530.03KN

232N2??2N?焊缝长度计算：

lw1?N1530.03??296mm， w0.7h?f2?0.7?8?160?ff?1?296?8?304mm?60hf?60?8?480mm，取310mm。 则实际焊缝长度为lwlw2?N2196.69??110mm， w?0.7hf?ff2?0.7?8?160?2?110?8?118mm?60hf?60?8?480mm，取120mm。 则实际焊缝长度为lw（2）两面侧焊

确定焊脚尺寸：同上，取hf1?8mm，hf2?6mm 内力分配：N2??2N?焊缝长度计算：

12?1000?333KN，N1??1N??1000?667KN 33lw1?N1667??372mm， w0.7h?f2?0.7?8?160?ff则实际焊缝长度为:

?1?372?8?2?388mm?60hf?60?8?480mm，取390mm。 lwlw2?N2333??248mm， w?0.7hf?ff2?0.7?6?160则实际焊缝长度为:

?1?248?6?2?260mm?60hf?60?8?480mm，取260mm。 lw3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸hf?8mm，e1?30cm。

焊脚尺寸：hf?8mm

205?22焊缝截面的形心：x0??45.6mm

511.2?5.6?2?205?5.65.6?45.6?162.2mm 则e2?205?2205?5.6?（1）内力分析：V=F，T?F?(e1?e2)?F?(300?162.2)?462.2F （2）焊缝截面参数计算：

IX?1?5.6?511.23?2?205?5.6?(250?2.8)2?2.09?108mm4 122052Iy?5.6?511.2?45.62?2?205?5.6?(162.2?)?1.41?107mm4

2Ip?Ix?Iy?2.231?108mm4

2 hl?511.2?5.6?2?205?5.6?5158.72mm?ew（3）应力计算

T引起的应力：?Tx?T?ryIP?462.2F?255.6?4?5.295?10F 82.231?10?Ty?V引起的应力：?Vy?T?rx462.2F?166.2?4??3.360?10F 8IP2.231?10VF??1.938?10?4F

?helw5158.722（4）(5.295?10F)?[(?43.360?1.938)?10?4F]2?160

1.22?28.04?18.86?10?4F?160

?6.85?10?4F?160

?F?233577N?233.58KN

3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。

（1）内力分析：V=F=98KN，M?F?e?98?0.12?11.76KN?m （2）焊缝截面参数计算：取hf?10mm 焊缝截面的形心：

193150?7?3.5?2?69?7?(7?12?3.5)?2?193?7?(?7?12?7)2y1??75.5mm

150?7?2?69?7?2?193?7y2?7?12?7?193?75.5?143.5mm

2?1193???3IX?150?7?(75.5?3.5)?2?69?7?(75.5?7?12?3.5)???7?193?193?7??143.5???122??????22?2.25?107mm4（3）应力计算 M引起的应力：?f,maxM?y211.76?106?143.5???74.96N/mm2 7Ix2.25?10V98?103V引起的应力：?f???36.27N/mm2

?helw2?7?193（4）(74.962)?36.272?71.35N/mm2?ffw?160N/mm2 1.223.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。

（1）内力分析：V=F，M?F?e?F?0.12?0.12F(KN/m) （2）焊缝截面参数计算：

y1?150?12?6?200?12?112?66.6mm

150?12?200?12y2?212?66.6?145.4mm

IX?1?12?2003?150?12?(66.6?6)2?200?12?(145.4?100)2?1.956?107mm4 12（3）应力计算

M引起的应力：?maxM?y20.12F?106?145.42???0.892F(N/mm) 7Ix1.956?10VF?103V引起的应力：????0.417F(N/mm2)

A?200?12

（4）?eq1??max?3??1.1ft

22w?(0.892F)2?3?(0.417F)2?1.148F?1.1ftw?1.1?185?203.5(N/mm2)

?F?177.3KN

3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩M?1122kN.m，剪力V=374KN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。

（1）内力分析：V=374KN，M?1122kN.m （2）焊缝截面参数计算：

Ix?1?8?10003?2?280?14?5072?2.68?109mm4 12Sw?280?14?507?500?8?250?2987440mm4 Sw1?280?14?507?1987440mm4

（3）应力计算

?maxVSw374?103?2987440???52.1N/mm2?fvw?125N/mm2 9Ixtw2.68?10?8腹板和翼缘交接处：

M?y11122?106?5002 ?1???209.3N/mm9Ix2.68?10VSw1374?103?1987440?1???34.7N/mm2 9Ixtw2.68?10?8折算应力：

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