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钢结构 武汉理工大学出版社 课后习题答案

钢结构课后习题答案(仅供参考)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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸:,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=,,min 5.2f h mm ≥==, 8f h mm = 内力分配:30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算:11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取310mm 。

22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取120mm 。

(2)两面侧焊确定焊脚尺寸:同上,取18f h mm =, 26f h m m = 内力分配:22110003333N N KN α==⨯=, 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算:116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+=',取390mm 。

223332480.720.76160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+=',取260mm 。

3.2 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8f h mm =,130e cm =。

焊脚尺寸:8f h mm =焊缝截面的形心:0205205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6x mm ⨯⨯⨯==⨯+⨯⨯则2 5.620545.6162.22e mm =+-=(1)内力分析:V=F , 12()(300162.2)462.2T F e e F F =⋅+=⨯+= (2)焊缝截面参数计算:328415.6511.22205 5.6(250 2.8) 2.091012X I mm =⨯⨯+⨯⨯⨯+=⨯ 22742055.6511.245.62205 5.6(162.2) 1.41102y I mm =⨯⨯+⨯⨯⨯-=⨯842.23110p x y I I I mm =+=⨯2511.2 5.62205 5.65158.72e wh lmm =⨯+⨯⨯=∑ (3)应力计算 T 引起的应力:48462.2255.65.295102.23110Py Tx T r F F I τ-⋅⨯===⨯⨯ 48462.2166.23.360102.23110P x Ty T r F F I τ-⋅⨯===⨯⨯ V 引起的应力:41.938105158.72Vy e w V F F h l τ-===⨯∑(4160≤410160F -⇒≤46.8510160F -⇒⨯≤233577233.58F N KN ⇒≤=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 , 980.1211.76M F e K N m =⋅=⨯=⋅ (2)焊缝截面参数计算:取10f h mm =焊缝截面的形心:11931507 3.52697(712 3.5)21937(7127)275.51507269721937y mm ⨯⨯+⨯⨯⨯+++⨯⨯⨯+++==⨯+⨯⨯+⨯⨯2712719375.5143.5y mm =+++-=22237411931507(75.5 3.5)2697(75.5712 3.5)71931937143.51222.2510X I mm ⎡⎤⎛⎫=⨯⨯-+⨯⨯⨯---+⨯⨯+⨯⨯-⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦=⨯(3)应力计算 M 引起的应力:622,max711.7610143.574.96/2.2510f x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ V 引起的应力:32981036.27/27193f e w V N mm h l τ⨯===⨯⨯∑(42271.35/160/w f N mm f N mm =≤=3.4 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 , 0.120.12(/M F e F F K N m =⋅=⨯= (2)焊缝截面参数计算:11501262001211266.61501220012y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯221266.6145.4y mm =-=3227411220015012(66.66)20012(145.4100) 1.9561012X I mm =⨯⨯+⨯⨯-+⨯⨯-=⨯ (3)应力计算 M 引起的应力:62270.1210145.40.892(/)1.95610maxx M y F F N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ V 引起的应力:32100.417(/)20012V F F N mm A τ⊥⨯===⨯(4)1 1.1w eq t f σ=≤21.148 1.1 1.1185203.5(/)w t F f N mm ⇒=≤=⨯=177.3F KN ⇒≤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 kN M .1122=,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 kN M .1122= (2)焊缝截面参数计算: 49231068.250714280210008121mm I x ⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯=42987440250850050714280mm S w =⨯⨯+⨯⨯=41198744050714280mm S w =⨯⨯=(3)应力计算322max937410298744052.1/125/2.68108w w v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯===<=⨯⨯ 腹板和翼缘交接处:62119112210500209.3/2.6810x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ 3211937410198744034.7/2.68108w x w VS N mm I t τ⨯⨯===⨯⨯22217.8/ 1.1 1.1185204/w t N mm f N mm ==>=⨯=不满足 3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接,F =100KN(设计值),130e cm =。

(1)内力分析:V=100KN , 1205300402.52e mm =+=, 1000.402540.25T V e KN m =⋅=⨯=⋅(2)参数计算:单个螺栓抗剪承载力(M22)2222114053.244b b vv vd N n f KN ππ⋅=⋅⋅=⋅⋅=,min 20830567.1b b t c N d t f KN =⋅⋅=⨯⨯=∑{}min min ,53.2b b b v c N N N KN ==222164000iix ymm +=∑∑(3)内力计算 T 引起的应力:611x2240.251016039.26164000T i i T y N KN x y ⋅⨯⨯===+∑∑ 6112240.25106014.73164000Tyi iT x N KN x y ⋅⨯⨯===+∑∑ V 引起的应力:11001010Vy V N KN n ===(4)1min 46.453.2bN KN N KN ===≤=3.7 试设计如图3.84所示:构件钢材为Q235B ,螺栓为粗制螺栓。

①角钢与连接板的螺栓连接;②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。

12170d d mm ==。

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。

1150d mm =,2190d mm =。

①角钢与连接板的螺栓连接; 单个螺栓抗剪承载力(M20)2220214087.944b b vv vd N n f KN ππ⋅=⋅⋅=⋅⋅=min 201430585.4b b t c N d t f KN =⋅⋅=⨯⨯=∑ {}minmin ,85.4bb b vc N N N KN == 螺栓个数 m i n3504.185.4bN n N ≥==个,取5个螺栓,按规范规定间距排列(图省略)。

②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。

12170d d mm ==。

内力分析350247.522x N N N KN ==⋅=⨯=350247.522y V N N KN ==⋅=⨯=,由支托承担。

单个螺栓抗拉承载力(M20,22.45e A cm =)24517041.65b b t e t N A f KN =⋅=⋅=螺栓个数 247.5 5.941.65b t N n N ≥==个,取6个螺栓,排2排,按规范规定间距排列(图省略)。

③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。

1150d mm =,2190d mm =。

350247.522x N N N KN ==⋅=⨯=, 247.50.020 4.95x M N e KN m =⋅=⨯=⋅350247.522y V N N KN ==⋅=⨯=,由支托承担。

3611222247.510 4.951012040.2241.6584(12040)b t i M y N N KN N KN n y ⋅⨯⨯⨯=+=+=≤=⨯+∑ 3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接(取消承托板),且分别考虑:①12170d d mm ==;②1150d mm =,2190d mm =。

螺栓强度级别及接触面处理方式自选。

Q235钢,喷砂处理,M20,8.8级,P=125KN ,µ=0.45,0.80.8125100bt N P KN ==⨯=① 12170d d mm == 247.5N KN =, 247.5V K N = 一个螺栓承担的拉力1247.524.7510010b t ti t N N N KN N KN n ====≤= 247.5itNKN =∑247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KNμ=≤-=⨯⨯⨯⨯-⨯=∑②1150d mm =,2190d mm =247.5N KN =, 247.5V K N =, 247.50.020 4.95x M N e K N m=⋅=⨯=⋅ 一个螺栓的最大拉力3611222247.510 4.951016030.94100104(16080)b t i M y N N KN N KN n m y ⋅⨯⨯⨯=+=+=≤=⨯+∑227.85N KN = 324.75N KN = 421.65N KN = 518.56N KN = 247.5iNKN =∑247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN μ=≤-=⨯⨯⨯⨯-⨯=∑第四章 轴心受力构件4.1 验算由2∟635⨯组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。

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