钢结构第七章作业2013.doc

7.9. 两面侧焊的角钢连接，受沿形心线的静力荷载作用，设计值 N＝600KN,角钢为2L100×63×10，连接板厚 10mm ,钢材为Q235,焊条为 E43型，手工焊，根据构造要求和受力要求设计角焊缝.
解： 据题设焊脚高度为 ，
(1) 采用两边侧焊，肢背、肢尖的受力为（图中为长肢相连）

（2）计算肢背、肢尖所需焊缝长度为

构件端部按要求做成2绕角焊，故不再加hf。

分别取230mm和170mm，满足构造要求。

若端部不做2绕角焊，则

分别取240mm和170mm，满足构造要求。

7.10 图示三面围焊，焊脚尺寸为6mm，钢材为Q235BF，计算此连接能承受的最大拉力。
解：
端焊缝受力

侧焊缝受力

连接板只需验算中间20厚的

故该连接能承受的最大拉力为904kN

7.11图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kNm，钢材为Q235BF，焊条为E43系列。
（1） 采用三面围焊角焊缝，试设计此角焊缝，即确定焊脚高度hf。
（2） 四面围焊，焊脚高度可以改为多少。
（3） 方案二的焊条是否少于方案一。
解：要点：画对焊缝截面图

取hf=8mm，则焊缝有效截面如下图所示

求形心位置

假设hf=7mm，计算结果与焊脚高度近似成线性比例关系
则只是7mm的焊缝很少用，一般为2mm的模数

假设hf=6mm，则不满足强度要求

如果采用近似计算，查339页附表14，有

形心位置

取hf=8mm，则（*）为171N/mm2>160，不满足
而相对精确的计算结果仅为130.4，可见两者相差较大。
此时焊缝需要取为10mm。

方案二：
取hf=6mm，则焊缝有效截面如下图所示

取hf=5mm，则

用钢量比较
以8与6比较，用钢量与焊脚高度平方关系成正比。

62*（200*2+300*2）=36000
82*（200*2+300）=44800
可见四周围焊用钢量小很多。

7.12 图示连接中，2L100x80x10(长肢相并)通过14厚连接板和20厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235BF，焊条为E43系列，采用手工焊，所承受的静力荷载设计值为540kN。
（1） 要求确定角钢和连接板之间的焊缝尺寸。
（2） 取d1=d2=170mm，确定连接板和端板之间的焊缝尺寸。
（3） 改取d1=150mm，d2=190mm，验算上面确定的hf是否满足要求。

解：（1）
取hf=8mm
采用两边侧焊，肢背、肢尖的受力为（图中为长肢相连）

计算肢背、肢尖所需焊缝长度为

分别取220mm和130mm，满足构造要求。

（2）取d1=d2=170mm，则连接板和端板之间的焊缝受拉剪作用

（3）若取d1=150mm，d2=190mm，则连接板和端板之间的焊缝受拉剪弯共同作用

7.13 如图所示的螺栓双盖板连接，钢材为Q235，承受轴心拉力，螺栓为8.8级高强度螺栓摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径20，孔径21.5，试计算此连接的最大承载力。
解：M20 8.8级 喷砂
则P=125kN

最危险截面处
故该连接的承载力为670kN

思考：10颗螺栓变成8颗，承载力有何变化？按说好像承载力应该降低，实际情况呢？

最后该连接的承载力为688.8kN，反而有所放大，原因就是因为孔前传力吃掉了更多，而剩下的都是净截面能承受的602.7kN

7.14 图示C级螺栓的连接，钢材为Q235，已知d=20mm，de=17.65mm ,d0=21.5mm，承受设计荷载P=150kN。
（1） 假定支托承力，验算此连接是否安全？
（2） 假定支托不承力，验算此连接是否安全？
解：书242页例题7-11知

（1）支托承力，则螺栓群受弯，螺栓绕最下排转，则

所以满足要求
如果螺栓绕支托最下部转，则

结果更小，同样满足要求
（2）支托不承力，则螺栓群受弯剪作用，螺栓绕最下排转，则

所以安全

7.15 如图所示的连接，牛腿用连接角钢2L100X20及M22高强螺栓（10.9级）摩擦型连接和柱相连。钢材为Q345，接触面喷砂处理，承受偏心荷载P=175kN，试确定连接角钢的两肢上所需的螺栓个数。
解：假定支托板不承力，否则问题更简单，螺栓群受弯绕形心转

M22 10.9级 喷砂 钢材为Q345
则P=190kN

双剪的先解决
假设采用3颗螺栓，间距80，则

所以安全

对于单剪的拉剪螺栓群，假设采用8颗螺栓，间距80，则

所以安全
其实下面四颗螺栓的抗剪为85.5*4=342>175 安全
7.16 如图所示普通螺栓连接，钢材为Q235，承受轴力600kN。螺栓直径20mm，孔径21.5mm，验算连接是否安全。
解：
（1）验算螺栓群强度

所以螺栓安全
（2）验算净截面强度

所以板件也安全，整个连接安全

7.17 承受拉力的Q235钢板，尺寸为-20X400，用两块-10X400的板进行拼接，接缝每侧用12个普通螺栓连接，排列如图，试分析这一接头的危险截面在何处？其承载力为多少?
解: （1）验算螺栓群强度

所以按螺栓考虑其承载力为1056kN
（2）验算净截面强度
对拼板，最危险截面为3-3或错列截面

对板件，最危险截面为1-1或错列截面

所以该接头危险截面在拼板的3-3截面，承载力为按螺栓考虑的1056kN

7.18 一高强螺栓承压型连接如图，钢材为Q235，受轴拉力N=200kN，力矩M=50kNm，螺栓直径20mm，孔径21.5mm，验算连接是否安全。
解： 全部螺栓受剪，本题未说明是8.8级还是10.9级，不过没关系，最终是以板的承压确定的承载力。假设为8.8级
则

（1） 验算螺栓群强度

所以螺栓安全
（2） 验算板件强度

所以板件不安全，故连接不安全

7.19 该题为典型的双角钢屋架节点角焊缝设计
A、B均没问题，图中C画得不对，应该留空隙施加塞焊缝
C要算一下合力，其中N2、N3的合力为20和59
最终端焊缝受力就是59kN,侧焊缝和塞焊缝受力为
N4+20-N1=720+20-400=340kN

7.20 类似于高强螺栓的空前传力，即空洞削弱的承载力要由x长的焊缝补足。
故有