钢结构经典练习题 第三章

1. 图示为双面角焊缝连接，作用在竖直钢板的斜向拉力设计值（静载），焊脚尺寸，材料为Q235-BF和E43型焊条，手工焊接，试验算该焊缝。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得 

（2）焊缝尺寸的构造要求

焊脚尺寸：

焊缝计算长度：

（3）焊缝应力：

满足要求

2. 图所示角钢与柱用角焊缝连接，焊脚尺寸，钢材为Q345，焊条E50手工焊。试计算焊缝所能承受的最大静载设计值F。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得

（2）计算焊缝截面的几何特性

（因考虑焊角处有绕角焊，故计算长度不考虑起落弧的影响）

（3）求焊缝应力

（4）求F

该焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为449KN。

3． 图为三块钢板焊接的工字型截面的对接焊缝。已知：翼缘板为-12100，腹板为：-10200板，钢材为Q345，手工焊接，焊条为E50型。加引弧板，焊缝质量等级二级，作用在焊缝上的弯矩，剪力，轴力，试验算该焊缝。

解：（1）确定材料强度设计值：由附表查得，

（2）计算焊缝截面的几何特性

（3）验算A点的应力

（4）验算B点的应力

（5）验算C点的应力

因此，该连接满足传力要求。

4． 如图所示，为牛腿与柱连接，高强度螺栓为10.9级，螺栓为M22，构件接触面用喷砂处理，结构材料为Q345钢，外力设计值为，支托起安装作用。试验算此连接。

解：牛腿与柱连接的螺栓为拉剪螺栓，将力向螺栓的形心简化后，可与和共同作用等效。竖向剪力V由该肢上螺栓平均承担。弯矩则产生水平拉力，最上面一排螺栓最大。因此，须按最上一排螺栓承受的拉力和剪力验算其是否满足强度条件。

即当采用高强度螺栓摩擦型连接时，应使螺栓承受的竖向剪力小于或等于单个螺栓在剪力和拉力共同作用下的抗剪承载力设计值。

当采用高强度螺栓承压型连接时，则应进行两方面的验算：①满足拉剪螺栓强度条件的相关公式；②单个高强度螺栓所承受的剪力应小于或等于除以1.2的承压承载力设计值。

（1）摩擦型连接（接触面不被拉开）

①一个高强度螺栓的承载力设计值

受剪承载力：

受拉承载力：

②连接中螺栓的受力情况

最大剪力：

最大拉力：

所以，受力最大的螺栓的承载力：

因此高强度螺栓连接满足强度要求。

（2）承压型连接（接触面上端允许拉开）

可以减少螺栓数量，采用8个螺栓，间距100mm，上端距60mm，下端距80mm

①一个高强度螺栓的承载力设计值

受压承载力：

受拉、受剪承载力设计值同摩擦型。

②连接中螺栓的受力情况

最大剪力：

最大拉力：

所以，受力最大的螺栓的承载力：

因此高强度螺栓连接满足强度要求。

5． 图为角钢和节点板的螺栓连接，钢材为Q235-BF钢，角钢为2∟1008，，螺栓为M20，承受轴心拉力设计值（静载）。试设计此连接。

（1）采用普通C级螺栓

（2）采用8.8级高强度摩擦型螺栓，接触面采用喷生赤锈处理；

（3）采用8.8级高强度承压型螺栓，螺栓的剪切面不在螺纹处

解：先按螺栓排列要求定出螺栓的边距和中距，然后按一个螺栓承载力设计值计算螺栓数目，并对螺栓进行布置，最后验算构件截面强度。计算中注意三者的区别。

（1）采用普通C级螺栓时：

① 确定材料强度设计值：由附表查得，，

② 确定孔径、端距和中距

孔径：

端距：

取端距为50mm

中距：

取中距为70mm

③螺栓数目及布置

所需螺栓数目为：

个，取7个。

所以取7个满足螺栓抗剪要求。

④构件截面强度验算

此连接满足要求。

（2）采用8.8级高强度摩擦型螺栓时：

① 确定材料强度设计值：由附表查得

② 确定孔径、端距和中距

同普通螺栓相同。

③螺栓数目及布置

所需螺栓数目为：

个，取4个。

螺栓布置如图，但在节点左端去掉3个螺栓。

连接长度：

④构件截面强度验算

净截面强度验算： 

毛截面强度验算：

此连接满足要求。

（3）采用8.8级高强度承压型螺栓时：

① 确定材料强度设计值：由附表查得，，

② 确定孔径、端距和中距

同普通螺栓相同。

③螺栓数目及布置

所需螺栓数目为：

个，取5个。

螺栓布置如图，但在节点左端去掉2个螺栓。

连接长度：

④构件截面强度验算

与普通螺栓相同，即：

此连接满足要求。