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1、 钢结构基本原理（第二版）练习参考解答 第八章：钢结构的连接8.4 有一工字形钢梁，采用I50a（Q235钢），承受荷载如图8-83所示。F=125kN，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属级，对接焊缝抗拉强度设计值，抗剪强度设计值。验算此焊缝受力时是否安全。图8-83 习题8.4解：依题意知焊缝截面特性：A=119.25cm2，Wx1858.9cm3,Ix=46472cm4,Sx=1084.1cm3,截面高度h=50cm，截面宽度b=158mm，翼缘厚t=20mm，腹板厚tw=12.0mm。假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S1=201
2、58（25010）=7.584105mm3。对接焊缝受力：；焊缝应力验算：最大正应力：最大剪应力：折算应力：故焊缝满足要求。8.5 图8-84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。T=350kN，验算焊缝的受力。 图8-84 习题8.5 图8-84-1 焊缝截面计算简图解：（注：焊缝上下翼缘长度114mm有些问题，应取，黄钜枝06年6月19日）此注错误，应取消。罗烈08年10月28日如图8-84-1，截面特性计算如下： 焊缝受力： ； 应力验算：危险点为a、b两点，下面分别验算：对a点： 对b点： 故焊缝强度满足要求。8.6 计算图8-85所示
3、的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接处的角焊缝。钢材为Q345钢，焊条为E50型，F=200kN。问：（1）腹板拼接处是否满足要求？（2）确定翼缘拼接板焊缝脚尺寸和长度。图8-85 习题8.6解：（1）根据结构力学知识，拼接处受力：，其中剪力由腹板承担，弯矩由工字梁的翼缘和腹板 惯性矩的比值分配： 图8-85-1 角焊缝计算简图经过分析，拼接板左右两侧受剪力与弯矩作用，相比较而言，右侧拼接板焊缝受力更不利，故以右侧拼接板焊缝验算。计算焊缝截面特性：，由对称性得：将剪力、弯矩移至焊缝形心得到焊缝受力：；焊缝验算：分析得A、B两点为危险点，下面分别验算：对A点：对B点，同理可得： 故焊缝强度满足要求
4、。（2）翼缘受轴力：对于角焊缝，一般要求且，取由，计算得到：故取（一侧）便可以满足要求。8.7验算图8-86中桁架节点焊缝“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hf10mm，焊缝B、C的角焊缝hf=6mm。钢材为Q235钢。焊条用E43型，手工焊，。在不利组合下杆件力为N1=150kN，N2=489.41kN，N3=230kN，N4=14.1kN，N5=250kN。图8-86 习题8.7解：焊缝A受力：；故焊缝A的强度满足要求。对于焊缝B：肢背： 取。肢尖： 取。对于焊缝C：肢背： 取。肢尖： 取。8.8验算图8-87所示的角焊缝是否安全。已知：钢材为Q345钢，
5、焊条为E50型，手工焊，hf10mm，F=160kN。图8-87 习题8.8解： 截面特性计算： ； 图8-87-1 角焊缝计算简图 焊缝受力：；经过分析，危险点为A、B点，下面分别对A、B点作应力分析：对A点：对B点，同理可计算得：；故知焊缝强度满足要求。8.9 图8-88所示为一梁柱连接，M=100kNm，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，端板厚14mm，支托厚20mm。（1）求角焊缝“A”的hf。（2）弯矩M由螺栓承受，4.8级螺栓M24，验算螺栓强度。图8-88 习题8.98.10 确定图8-90所示A级螺栓连接中的力F值。螺栓M
6、20，N=250kN，钢板采用Q235B，厚度为t=10mm，螺栓材料为45号钢（8.8级），。图8-89 习题8.108.11 图8-90所示的螺栓连接，验算其受力。已知：钢材为Q235B钢，螺栓为C级普通螺栓，螺栓M20，F=60kN，螺栓抗拉强度设计值。图8-90 习题8.11解：剪力由承托承受，螺栓群仅受弯矩作用；在弯矩作用下，螺栓群绕低排转动：一个螺栓承载力为：由，知螺栓受力满足要求。8.12 图8-91所示的螺栓连接采用45号钢，A级8.8级螺栓，直径d=16mm，。钢板是Q235钢，钢板厚度12mm，抗拉强度设计值。求其连接能承受的Fmax值。图8-91 习题8.12 解： 一个
7、螺栓的抗剪承载力为： 一个螺栓的承压承载力设计值为：图8-91-1 验算净截面 故有则螺栓群能承受的最大力为：考虑净截面-:考虑净截面：则钢板能承受的最大力为：故有。8.13 习题8.12中，将普通螺栓改用M20（d=20mm）的10.9级高强度螺栓摩擦型连接，求此连接能承受的Fmax值。注：钢板表面未处理，仅用钢丝刷清理浮锈，钢板仍为Q235钢。解：一个螺栓抗剪承载力：螺栓群能承受的最大力：由构件净截面所受力： 计算得到：由此得到8.14 将习题8.6中的梁拼接改用高强度螺栓承压型连接，改后构造如图8-92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
8、采用喷砂处理，螺栓的强度设计值，。（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。图8-92 习题8.14解：（1）拼接处受力，。剪力完全由腹板承受，弯矩由翼缘与腹板的刚度分配。由习题8.6求得，。翼缘受力：翼缘一个螺栓受剪承载力取以下三个计算式的较小值：故取。因此每侧螺栓数为个，取个。根据P246表82要求的最小/大间距要求，布置螺栓如下：图8-92-1 拼接板螺栓布置图验算翼缘拼接板截面：验算翼缘拼接板净截面：由上面计算可知以上螺栓的布置是满足要求的。（2）腹板拼接板螺栓（一侧）受力：，腹板一个螺栓承载力为： 验算螺栓受力： 由， 则故可知腹板的螺栓是满足要求
9、的。图8-92-2 1/4腹板螺栓群8.15 图8-93所示是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：，。（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。（2）验算连接于钢柱的普通螺栓的强度，假定螺栓不受剪力（即连接处竖向力由支托承受）。螺栓直径为24mm。图8-93 习题8.15解：（1）焊缝A受力：验算焊缝A受力：故知焊缝A的强度是满足要求的。对于焊缝B，受剪力，偏安全地不考虑端焊缝应力折减系数，则总长度为：，取。对于焊缝C：肢尖：，取肢背：，取对于焊缝D：肢尖：，取肢背：，取（2）螺栓群受力：，假定以螺栓群中心为转动轴：上式说明螺栓绕上排转动：而单个螺栓抗拉承载力为：由于，故说明螺栓群不满足要求。第 14 页 共 14 页 黄矩枝制作dd丁霖xx修改 2006年11月