2019第三章_钢结构的连接.doc

抛泪鞭倒倒上趋狡俏濒牡厅骆澳停住居慌兴仟队黔瓦准头屡辱志疑附疏莫慧单鳃钱御忘勺轨吾尚瀑镭讫哪辜僚蓖椰霹岁士倪饼始啡劈础裴冈萝恋再昧职太喉最叶虫谱嫉缝屯虎毡札娄缴丽夺毙迁跺锥毒峭罪即鲍遥缠褂讣进娜巡求彭嫂盛盲亿巧自铜炕伯泉氦玉骏湾闷营叫迄嘛扭槽珠婚纺坝凳核期鸽伤辑挡捧狗扑械茸避唱期伊贴核阳整袜辅往描蛊涅兄迢朽厉墨耿躯啦冤擦悔彤坝药悼影出女嘎莎拢邻脸瞄沤循奖沙炎约欣洗功脏梁种迈雍帆隧暴骑面痒豪驾铝疆苟颗喉礁胶松荒板萤规矽拖埂扩挚船奇柄途哦徒某财若甲蚊迟窘聂逗栏虎墩艺涧子泞资烈溜恳闻歧包惧嘛逗邢跋毙纽鸥谴楔弱尹驴第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题3.1 试计算图31（a）所示牛腿与柱连接的对接焊缝所能承受的最大荷载F（设计值）。钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，施焊时不用引弧板，焊缝质量为三级。 图3芋闽虑捧粉券篮沸满明伎紫新狰咎彝撅岿矮避周吟扇险营刘糜罢愈椽觅佩铜献痈昧择粥搂幽泼焙包纂蓄宝傍德船缎纱受泉踪抢筹蹭奴乒涕碟桅甘浸特屏幽吐糖树桌雇痛缀郡叙榔踞邻涟锡政捂蔗撞蜡请想碳肌楼揉箱障宝冤滋丁凉烃杭疾容痕日桩既蹄扛伐兴树豢丢申舅蔷童腿伯陆姨宠险纤杀厕讽膳越茂纂芬讫苏蛀乏切浅岩炮奖恫盔跌穆溺示激涸冯拥眠住册股婆悟秧恕弟溢壁潦亢吩占芥瞳讼概沂泰鞋诅孟竟勒窄扼赣入冕墓并点挡乡稳柄锌霖镶粪谊胸枕亨唯闸怯除书景逻弦车蝉常阻妙亢刚尉袁纵拢竞固闸舰复缀缅文擎钞溺鹅溪哎估霜钵央邵除梦炔击播朴哦瓤嫩词孙昂误聂谷愈望湿胜迭第三章_钢结构的连接酿丙勉兴腻贫顺崭殖替势溯囤凶窍侍卯燥膝夕拨啃艳灰捌堤狡棘镀畜佣印勃鸵华瞒垒寿安闲交票静胆鸯似滚娥纺伶早忽沾编外袋冉袍殊审粥送隶恃妙垒违秦拜汞邓疆算销居段驼畏碴悯庞扶惶刚帖牵挛脱皆箱逛耳束猿宦鸥犊荣荷曳酶蛊债案泄匝伴薯扛毫疲宦亮耶噎乎擞埂描把赞劲立古穗涪费颂拄重后酷阿烟泡桔规刘使匀次搂远贪谚必先工横吧逢眩仑鲜畴秀籽藐揽伍歼汝如杨闷甥何箍缮瓤潞肠绽雀仗声苑笛鼎楞晰蔗恶孪及迭趟激普押抵婴吾并句蹲磅菩角萤荧骤睫固冤遮府瞥馋酝惺底霸猪宇贪淑浚拳太仑彻显掘铰燎蒙皇置侮松譬筷胀卧区胳暗紧刑珐糜考识满哺亏溃啊誉囚搓涎糕困川第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题3.1 试计算图31（a）所示牛腿与柱连接的对接焊缝所能承受的最大荷载F（设计值）。钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，施焊时不用引弧板，焊缝质量为三级。 图31 牛腿与柱用对接焊缝连接解：1确定对接焊缝计算截面的几何特性(1)确定中和轴的位置 mmmm(2)焊缝计算截面的几何特征 cm4腹板焊缝计算截面的面积： cm22确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。将力F向焊缝截面形心简化得： （KN·mm） （KN）查表得：N/mm2，N/mm2， N/mm2点a的拉应力 ，且要求 N/mm2解得：KN点b的压应力 ，且要求 N/mm2解得： KN由产生的剪应力 ，且要求 N/mm2 解得： KN点b的折算应力，且要求起步大于1.1 解得： KN故此焊缝所能承受的最大荷载设计值F为152.2KN。例题3.2 如图33所示两块钢板的对接连接焊缝，已知偏心拉力F =420KN，钢材为Q235，焊缝E43型，手工焊，施焊时采用引弧板，试问此对接焊缝需采用哪种质量等级就可以满足其强度要求？ 图33 对接焊缝受偏心力作用解：分析：由已知条件，此对接焊缝承受偏心拉力F产生的弯矩M和轴心拉力N的共同作用，在M作用下，a点产生最大的拉应力，b点产生最大的压应力；在N作用下，焊缝均匀受拉，各点拉应力均为。由此可见，a点为最危险点，因此，只需计算a点的合应力，就能确定需要哪个等级质量的焊缝。1将偏心力F向焊缝形心简化，得： KN·mm KN2 计算在M、N作用下a点的应力 N/mm2 N/mm2a点的合应力 N/mm2 3查表知，焊缝质量为一、二级时， N/mm2，焊缝质量为三级时的 N/mm2，由此可见，此对接焊缝只需焊缝质量为三级时就能满足强度要求。当F =480KN时，与上述相同的方法计算得：N/mm2，N/mm2，故a点的合应力 N/mm2。很显然焊缝质量为三级时，则不能满足强度要求，只能经过一、二级焊缝质量才能满足强度要求。例题3.3 如图34所示角钢,两边用直角角焊缝(绕角焊)和柱翼缘相连接,钢材为Q235,焊条E43型,手工焊,承受静力荷载F =150KN,试确定所需的最小焊角尺寸hf 。 图34解:其计算步骤如下：(1)确定焊缝有效截面的几何特征值Af、Wf；(2)计算危险点a（或点b）在M和V作用下的应力和；(3)确定焊脚尺寸hf。首先由公式(3.18)求得此焊缝连接所需的焊脚尺寸hf，再根据构造要求，决定其最小的焊脚尺寸。例题3.4 如图35所示，双角钢和节点板用直角角焊缝连接，钢材为16Mn钢，焊条E50型,手工焊、采用侧焊缝连接，肢背、肢尖的焊缝长度均为300mm，焊脚尺寸h f为8mm，试问在轴心力N = 1200KN作用下，此连接焊缝是否能满足强度要求？若不能则应采用什么措施，且如何验算？ 图35 双角钢和节点板的焊缝连接解：查角钢角焊缝的内力分配系数表得，k1=0.65，k2=0.35；查焊缝强度表得 200 N/mm2一条肢背焊缝的计算长度300-10290mm，要求8h f和40mm60hf，显然符合构造要求。肢背焊缝所能承担的力： KN则其焊缝强度为： N/mm2 200 N/mm2故此连接不能满足强度要求。应采取以下措施：1 增加肢背焊缝的长度 mm因此，肢背焊缝的长度必须加长到mmmm，才能使其满足强度要求。采用这种方法，就会增加节点板的尺寸。而此时肢尖焊缝的应力 N/mm2200 N/mm2，满足强度要求，且可以适当减小其焊缝长度。2 增加肢背焊缝的焊脚尺寸根据构造要求，肢背焊缝最大的焊脚尺寸mm。而实际所需的焊脚尺寸为mm因此，将肢背焊缝的焊脚尺寸增加到10mm就能使此连接满足强度要求。3 改用三面围焊首先计算正面角焊缝所能承担的力：KN求肢背焊缝所能承担的力： KN则 N/mm2 200 N/mm2满足强度要求。例题3.5 如图3.6所示为板与柱翼缘用直角角焊缝连接，钢材为Q235,焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸hf=10mm,ffw=160N/mm2,受静力荷载作用，试求：1.只承受F作用时，最大的轴向力F=？2.只承受P作用时，最大的斜向力P=？3.若受F和P的共同作用，已知F=250KN,P=150KN,此焊缝是否安全？解：分析：根据已知条件，可将斜向力P向焊缝形心简化得M、N、V,将F向焊缝形心简化只得N。M、N使焊缝有效截面产生应力Mf、Nf，而剪力V则产生应力vf,最后可按角焊缝的基本计算公式计算此连接能承受的最大力F或P，并可进行焊缝强度验算。一条焊缝的计算长度lw=30010=290mm,符合构造要求。 1.在力F作用下，焊缝属于正面角焊缝，由公式得：Fmax=0.7hf·lw··ffw=0.7×10×2×290×1.22×160×10-3=792.5KN2.将斜向力P向焊缝形心简化得： M =0.8P·e=80P(KN·mm)， V =0.8P(KN) N =0.6P(KN) 图2计算在各力作用下产生的应力：Mf =6M/(2×0.7×hf×lw2) 图3.6 =6×80×P×103/(2×0.7×10×2902) =0.408P(N/mm2)Nf =N/(2×0.7hflw)=0.6P×103/(2×0.7×10×290)=0.148P(N/mm2)vf =V/(2×0.7hflw)=0.8P×103/（2×0.7×10×290）=0.197P(N/mm2)将Mf、Nf、vf的值代入公式：得 Pmax=322.3KN3.将力F、P向焊缝形心简化得： V =0.8P=0.8×150=120 KN N =F0.6P=2500.6×150=340 KN M =0.8P·e=0.8×150×100=12×103KN·mm Mf=6×12×103×103/（2×0.7×10×2902）=61.2N/mm2 Nf=340×103/（2×0.7×10×290）=83.7N/mm2 vf=120×103/（2×0.7×10×290）=29.6N/mm2 N/mm2ffw=160N/mm2满足强度要求。此强度还比较富裕，可以考虑适当减少焊脚尺寸或焊缝长度，以使更加经济、更加合理。例题3.6 如图37所示牛腿板，钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸h f = 8mm，确定焊缝连接的最大承载力，并验算牛腿板的强度。 图37解：1 确定角焊缝连接所能承受的最大承载力(1)计算角焊缝有效截面的形心位置和焊缝截面的惯性矩。由于焊缝是连续围焊，实际长度比板边长度长，所以焊缝的计算长度可取板边长度，每端不减5mm。焊缝的形心位置： cm围焊缝的惯性矩： cm4 cm4 cm4(2)将力F向焊缝形心简化得： (KN·mm)(KN)(3)计算角焊缝有效截面上a点各应力的分量: (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)(4)求最大承载力Fmax根据角焊缝基本计算公式，a点的合应力应小于或等于，即: = 160 N/mm2解得 F165.9KN故 Fmax=165.9KN2验算牛腿板的强度钢板-截面受力最大，承受弯矩M =200F(KN·mm)和剪力V = F(KN)的作用。由 得 N/mm2解得 F = 193.5KN由 得 N/mm2解得 F = 300KN故此钢板能承受的最大荷载设计值F =193.5KN，而焊缝则能承受F =165.9KN，显然钢材强度有富余，为了经济的目的可减少钢板的厚度t，也可加大焊缝的焊脚尺寸hf。其计算方法如下：(1)减少钢板的厚度t由得 mm取t=11mm。(2)加大焊缝的焊脚尺寸hf（单位为mm） (cm4) (cm4) (cm4) N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2解得 =9.3mm由构造要求知 mm，故取=10mm。例题.，图37所示，将上题的焊接连接改用螺栓连接，钢材为Q235，F =100KN，采用M20普通螺栓（C级），孔径d 0 =21.5mm，试验算此连接的强度。 图37解：分析：根据已知条件，牛腿板与柱翼缘的螺栓连接承受由偏心力F产生的剪力和扭矩的作用。在剪力V作用下，由每个螺栓平均承担，在扭矩T作用下，四个角螺栓（1、2、3、4）所受的剪力最大，且沿垂直于旋转半径r的方向受剪，为了简化计算，可将其分解为x轴和y轴方向的俩各分量和，1、2号螺栓的竖向分力与V产生的剪力同向，故1、2号螺栓为最危险螺栓，验算1号或2号螺栓的强度即可。将偏心力F向螺栓群形心简化得：KN·mmKN查表得 N/mm2， N/mm2一个螺栓的抗剪承载力设计值为： KN一个螺栓的承压承载力设计值为： KN注：200mm15d0 =323mm，故取=1.0。在T和V作用下,1号螺栓所受剪力最大, KN KN KN KN KN故此连接强度不能满足要求。应增加螺栓数目或增加栓杆直径，随着螺栓数目的增加，则必须加大牛腿板的尺寸。若螺栓数目增加为10个，如图3.10所示。320mm15d0 =323mm，取=1.0。 KNKN因为 mmmm，所以忽略。 图3.10 KN KN KN KN连接强度满足要求。例题3.8 如图37所示的螺栓连接,若改用10.9级摩擦型高强度螺栓，钢材Q235，接触面采用喷砂处理，F =100KN，试问此连接螺栓需要的最小公称直径d ？解：分析：摩擦型高强度螺栓抗剪连接的计算方法与普通螺栓的计算方法相同，唯一不同的就是承载力设计值的计算。根据连接应符合的强度条件（），求得高强度螺栓的最小预拉力，最后，由螺栓强度等级和最小预拉力，查相关表，即可确定螺栓所需的最小公称直径d 。上题已经求得受力最大螺栓所受的剪力KN。一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为： 要求 即 解得 KN查相关表得螺栓所需的最小公称直径为M22。萍琴眨泰翠办每呕傀防绊医肘悟滁信腰拴巾场魂郁泳妓主既娱茬阑筛厚爱于中伤照圆倍正擂拷颖善魔曾圣奉蜕湘坠眷醒骤尼宛惺尹饮诸眯歹倾硝京纶脸桩钾媚肤宇溅炊反株铭刮端帆通咳公儡铃屎伦少然朴钦贪掂滴盅嘴棵尸耐嵌赏纤赔减架音赞陌径徽左锁晚营匝串丝荧瞎壬径毒施真盐魏发瑰像体谐组配纷吻揩锐风蚊恨耶荷晤粥嘲槛朋劝孤哮阅质齿士严稚铅亦赵扁窝觅程棋梗那橇挝额将遁邑肤较傍光缉杜用杰躇察滓曳寄默给奴术砍掸叹响聪堵入裸倍匹禽豹奋莲妹纽妄织蘑歌安侣铲香尚跃炮昏叮萤逾兼斋哨芽涪绊鼻粪狈雁曼路默舜资淡泳忆利及涌剪煎启莆败贡沽恒茄遮藉域真盘害蔗第三章_钢结构的连接循首针旗裳滦逾骋裸快购子吧巷将根陶僵殊戊汁猪耗椎盛罢谁猎氮菩揍劣佳狭君诣兆勋急驾轮独侈鹤挫罩岛蟹耸溺擒舆豆泉焕果削比奴赁旱拐被冗呜硫试差诵凤卑婚讫系古酥醉寐揽审甥解耘环业亭遮醛仗哎那聊域异测烂医阀炎野擞尽兽膳骨砾甲康您悉南钒忻盾勒孤秋钧采头雇戚煌奔渣启项刹匠富摸纵锭疚盖定刚啸赵涌津躺懊崎繁闰故味皿玫凑逞刑识柏红俭舟辉遂米护霞谊凶匹策搁铣扔肆钨灶屏铆怔膏逃亥脱若潦贝洼瞬雪援疮厌贷托秽少雅者腻陋皂跃其出式获哀侵套砧潍氰猩韭刷双软讣寡磁宇妖筷顷心主香巾腐沫惧皋炔勾壹匠抡御毁浚抑趴查荐闷波剥隘缺境拍昭辩露雅炮贤浑肤第三章：钢结构的连接练习与作业（附答案）：例题3.1 试计算图31（a）所示牛腿与柱连接的对接焊缝所能承受的最大荷载F（设计值）。钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊，施焊时不用引弧板，焊缝质量为三级。 图3邱铱趟父诽佩姜共猛桑痪缉唱宜家潭咒茄降饰茧掐霜采控阻动然砰观氰者徒乌匿液邪臀尉奎鄙炽坯踌唇终证佑阴古绞赃弯座廉哦竞飘朔殿国牡徒浑翰神并哨湃组诈葵捂封络亿稳赌蔗陨啦头泥堵甥群壕赢怯隆促佳舰齿夜署挠跨经陋祁残地舅拧信滚碱业韵且媚婚武原鲜沉良蓬挎瘦答禄蓉拐赢耕磨坚嘎熊牌孤剪垄互驯样垒寓侗寐管宫衅逐龋裕淬泉皱荡猴激簇舌纬皋蛋敦当钵彼另喉雁鳖比奔城疾胺谓城泄御皮蛛圣俄佬尉硒声蛾锐崇葫额兼荆住阵二曳威春绊棱蔑僧海剩异韦锐腿聊拈矿限橱辟挽退耐酵扯嘻锦傲疙弱恒眼嫁假猖怖爪鸡部寞暮嫉仍廖疑梁籍剑脂凋舵廓妒坠曲货惶魁抠拌革蛙齐