13個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算習(xí)題

1、唉鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)笆原理習(xí)題與拔題解癌第四章 懊鋼結(jié)構(gòu)的連接扮【半4-1哀】試驗(yàn)算圖搬4-芭56（a）所傲示牛腿與柱連癌接的對(duì)接焊縫般強(qiáng)度。荷載設(shè)翱計(jì)值F柏=2爸0瓣0跋kN,鋼材Q笆235,焊條隘E43型，手稗工焊，無(wú)引弧佰板，焊縫質(zhì)量稗三級(jí)。（提示搬：假定剪力全搬部由腹板上的懊焊縫承受。須襖驗(yàn)算A點(diǎn)的彎芭曲拉應(yīng)力和B懊、C點(diǎn)的折算瓣應(yīng)力。注意C笆點(diǎn)承受彎曲壓耙應(yīng)力和剪應(yīng)力柏，故其折算應(yīng)皚力不大于1.拌1f敖c澳w傲,而承受彎曲襖拉應(yīng)力的B點(diǎn)耙，其折算應(yīng)力襖不大于1.1唉f頒t安w靶）。擺解題思路班：根據(jù)已知條柏件，此牛腿與阿柱的連接焊縫耙（題圖4-5搬6a）承受偏扳心力F產(chǎn)生的柏彎矩M=Fe壩與

2、剪力V=F八的共同作用，安其中e=20把0mm。彎矩捌所在的平面與絆焊縫截面垂直骯。因假定剪力罷全部由腹板上埃的焊縫承受，襖故剪應(yīng)力可按熬腹板焊縫計(jì)算埃截面的平均剪叭應(yīng)力計(jì)算。再吧者，質(zhì)量三級(jí)敖的對(duì)接焊縫的藹抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)唉值相對(duì)較低，俺故一般應(yīng)驗(yàn)算跋受拉區(qū)A點(diǎn)的岸最大正應(yīng)力，八B點(diǎn)正應(yīng)力，霸且該點(diǎn)同時(shí)還稗受有剪應(yīng)力作捌用,須按該點(diǎn)班的強(qiáng)度條件驗(yàn)皚算其折算應(yīng)力安。但本題焊縫案截面對(duì)x藹澳x軸不對(duì)稱(chēng)，斑中和軸偏上，骯故最低點(diǎn)C處啊受壓正應(yīng)力超白過(guò)焊縫截面的哎受拉正應(yīng)力，矮且該點(diǎn)同時(shí)還百受有剪應(yīng)力作絆用。因此，須哎按該點(diǎn)的強(qiáng)度安條件驗(yàn)算其折扒算應(yīng)力。驗(yàn)算唉時(shí)應(yīng)使該點(diǎn)的佰折算應(yīng)力不大奧于1.1倍焊澳縫

3、抗壓強(qiáng)度設(shè)襖計(jì)值?！窘狻拷O確定對(duì)接焊縫靶計(jì)算截面的幾班何特征拌焊縫的截面與般牛腿的相等，耙但因無(wú)引弧板安和引出板，故疤須將每條焊縫哀長(zhǎng)度在計(jì)算時(shí)霸減去2t。鞍計(jì)算中和軸的巴位置（對(duì)水平斑焊縫的形心位跋置取矩）瓣焊縫計(jì)算截面絆的幾何特征傲全部焊縫計(jì)算襖截面的慣性矩暗全部焊縫計(jì)算背截面的抵抗矩芭矩鞍腹板焊縫計(jì)算壩截面的面積 驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度A點(diǎn)B點(diǎn)折算應(yīng)力（3）C點(diǎn)折算應(yīng)力藹【半4-敗2】試設(shè)計(jì)圖傲4-澳57所示連接柏中的角鋼與節(jié)稗點(diǎn)板間的角焊疤縫“A”懊。軸心拉力挨設(shè)計(jì)值靶=稗420kN(澳靜力荷載),般鋼材Q235阿, 手工焊，按焊條E43型岸。壩解題思路扒：根據(jù)已知條啊件，由焊縫代拌號(hào)可知，拌角

4、鋼與節(jié)點(diǎn)板盎間的角焊縫“芭A”為兩側(cè)焊霸。由圖形標(biāo)注八可知，角鋼為八長(zhǎng)肢相拼。由扒角焊縫的構(gòu)造稗要求，確定焊按腳尺寸礙h頒f按，由公式求出頒肢背和肢尖焊稗縫承擔(dān)的內(nèi)力柏N唉1傲、N百2傲，然后由公式隘求出肢背和肢扒尖焊縫l搬w按1耙、l俺w2版，考慮起弧落板弧的影響，每吧條焊縫的實(shí)際哀長(zhǎng)度等于計(jì)算敗長(zhǎng)度加上2耙h百f耙。取5敖 mm哀的倍數(shù)?！窘狻繆W取版h凹f柏=挨6笆mm骯佰h鞍fmax懊翱t扮min拔=盎6瓣mm叭（角鋼肢尖）礙 跋h拌fmin伴=拌采用兩側(cè)焊。唉肢背和肢尖焊伴縫分擔(dān)的內(nèi)力隘為：氨肢背和肢尖焊翱縫需要的焊縫艾實(shí)際長(zhǎng)度 扳【扒4-辦3】試驗(yàn)算習(xí)扒題吧4-邦2連接中節(jié)點(diǎn)奧板與端

5、板間的板角焊縫“B”辦的強(qiáng)度。 拔解題思路胺：根據(jù)已知條笆件，頒由圖形標(biāo)注可哎知，節(jié)點(diǎn)板與扳端板間為啊T扒形連接。焊縫懊長(zhǎng)度為400笆 mm疤，位于節(jié)點(diǎn)板癌兩側(cè)，有兩條挨焊縫。擺由焊縫代號(hào)可澳知，耙節(jié)點(diǎn)板與端板藹間的角焊縫“敖B”為焊腳尺百寸扳h岸f胺，班=疤7按mm骯的兩條焊焊，耙承受斜向偏心背力N作用，隘計(jì)算時(shí)將壩斜向偏心力N耙向焊縫形心簡(jiǎn)傲化，得彎矩M靶和軸力N，剪拌力V，由計(jì)算跋公式，進(jìn)行焊骯縫強(qiáng)度驗(yàn)算?！窘狻堪?.將鞍斜向力N向焊昂縫形心簡(jiǎn)化得?。喊粒ㄟ@里將水平辦力N唉笆移向焊縫形心伴，由已知條件拌，取e=50案mm）百2.計(jì)算在各艾力作用下產(chǎn)生哎的應(yīng)力：邦【白4-氨7】圖皚4-頒6

6、0示一用M叭20C級(jí)的鋼頒板拼接，鋼材頒Q235,d板0安=22mm。熬試計(jì)算此拼接把能承受的最大拜軸心力設(shè)計(jì)值爸N。壩解題思路柏：根據(jù)已知條凹件，該拼接為版受剪螺栓連接壩。確定其承受凹的最大軸心力叭設(shè)計(jì)值應(yīng)分別八按螺栓、構(gòu)件班和連接蓋板計(jì)俺算，然后取三艾值中的較小者芭。螺栓的承載芭力設(shè)計(jì)值應(yīng)由八單個(gè)螺栓的受翱剪承載力設(shè)計(jì)拔值和承壓承載扳力設(shè)計(jì)值中的擺較小者乘以連瓣接一側(cè)的螺栓俺數(shù)目確定。因皚接頭外端為錯(cuò)芭列布置，構(gòu)件盎的承載力可能搬由、艾擺或截奧面的強(qiáng)度控制昂。截面叭雖開(kāi)孔較多，芭但已有哎（n盎1拜+n案2捌）/nN的艾力被前面螺栓艾傳走，受力較邦小，因此只須安確定前面三個(gè)笆截面的承載力百設(shè)

7、計(jì)值來(lái)進(jìn)行扳判別，并取其班中較小者。連八接蓋板在笆截面受力最暗大，因在此處柏構(gòu)件已將全部笆的軸心力傳給埃了拼接板，故襖拼接板的承載按力設(shè)計(jì)值應(yīng)由班其確定。佰【解】1.螺霸栓所能承受的伴最大軸心力設(shè)伴計(jì)值百單個(gè)螺栓受剪拌承載力設(shè)計(jì)值稗：佰查鋼結(jié)構(gòu)敖表4-9，f氨v百b皚=140N/邦mm癌2叭單個(gè)螺栓承壓跋承載力設(shè)計(jì)值叭：鞍查鋼結(jié)構(gòu)昂表4-9，f般c瓣b拜=305N/拔mm艾2骯取N鞍min扳b耙=N捌c胺b哀=85.4唉kN扳 ，連接螺栓絆所能承受的最罷大軸心力設(shè)計(jì)般值：捌N=n N懊min罷b爸=哎985.4背=768.6胺kN埃2.構(gòu)件所能澳承受的最大軸敖心力設(shè)計(jì)值敗設(shè)螺栓孔徑d背0斑=2

8、1.5m澳m佰截面凈艾截面面積為半截面凈稗截面面積為哀截面凈柏截面面積為鞍A巴n八跋=(b-n按扳d扮0挨)t=(25扮-瓣22.15藹)1.4=拌28.98c捌m把2皚三個(gè)截面的承吧載力設(shè)計(jì)值分昂別為：按式截面：隘N=A安n班1佰f=3辦210熬2吧215=6皚88000N拌=688kN截面:癌N=An=藹29.46白10柏2八215=6半33400N昂=633.4扳kN笆截面:跋因前面翱截面已有n稗1佰個(gè)螺栓傳走了瓣(n哀1班/n)N的力柏，故有=Anf即 班構(gòu)件所能承受按的最大軸心力伴設(shè)計(jì)值按澳截面N=6安33.4kN般3.連接蓋板板所能承受的軸霸心力設(shè)計(jì)值（壩按VV截面澳確定）傲A扮n

9、八v骯=(b-n辦v擺d哎0拜)t=(25拌 - 皚32.15佰)20.罷8=29.6百8cm氨2稗N=藹 A盎n礙v礙f=29.6奧810吧2叭215=6芭38.1kN邦通過(guò)比較可見(jiàn)埃，該拼接能承背受的最大軸心唉力設(shè)計(jì)值應(yīng)按挨構(gòu)件截襖面的承載能力伴取值，即N頒max扳=633.4版kN。再者，骯若連接蓋板不板取2塊8mm埃厚鋼板而取2半塊7mm，即骯與構(gòu)件等厚，敖則會(huì)因開(kāi)孔最八多其承載力最懊小。叭【俺4-半8】試計(jì)算圖骯4-稗61所示連接笆中C級(jí)螺栓的巴強(qiáng)度。荷載設(shè)爸計(jì)值F=45俺kN耙,螺栓M20霸，鋼材Q23擺5。 氨 俺 半 哀 吧 (a柏) 八解題思路絆：由圖可知，搬此連接中的螺絆栓

10、承受由斜向斑偏心力F產(chǎn)生柏的力矩T和剪礙力V、軸心力懊N的共同作用岸，為受剪螺栓板?？上葘力搬分解為N、V澳并向螺栓群形般心簡(jiǎn)化，可與凹題圖4-61矮(b)所示的襖T=唉Ne瓣y擺+Ve礙x斑、N、V單獨(dú)班作用等效。在板扭矩作用下，氨4個(gè)螺栓承受礙的剪力均相同捌，并可分解為靶水平與豎直兩鞍個(gè)方向的分力藹。剪力V和軸奧心力N對(duì)每個(gè)懊螺栓產(chǎn)生的豎芭直和水平剪力唉均相同，方向叭向下和向右，埃故螺栓1的合百力最大。因此奧，應(yīng)驗(yàn)算其是罷否滿(mǎn)足強(qiáng)度條頒件，即將其承埃受的合力與螺搬栓的抗剪和承把壓承載力設(shè)計(jì)佰值進(jìn)行比較。吧【解】單個(gè)受頒剪的抗剪和承百壓承載力設(shè)計(jì)阿值分別為：凹故應(yīng)按N阿b斑min把=N伴v

11、笆b翱=43.98班kN進(jìn)行驗(yàn)算瓣偏心力F的水骯平及豎直分力霸和對(duì)螺栓群形搬心的距離分別瓣為：霸扭矩T作用下白螺栓“1”承拔受的剪力在x埃、y兩方向的跋分力：芭 拜 胺 拌 襖 鞍 爸 拌 阿 白 礙 巴 霸 耙 把軸心力N、剪啊力V作用下每岸個(gè)螺栓承受的奧水平和豎直剪版力： 俺螺栓“1”承懊受的合力：襖【稗4-翱9】試計(jì)算習(xí)板題襖4-笆2連接中端板把和柱連接的C盎級(jí)螺栓的強(qiáng)度八。螺栓M22斑，鋼材Q23罷5。吧解題思路吧：根據(jù)已知條唉件，扳由圖形標(biāo)注可埃知，端板與柱頒連接的螺栓承辦受斜向偏心力懊N作用，岸計(jì)算時(shí)將辦斜向偏心力N阿向螺栓群形心昂簡(jiǎn)化，得彎矩吧M和軸力N，懊剪力V，由于氨有支托板

12、，剪哎力V由支托承罷受，在N作用澳下，由每個(gè)螺壩栓平均承擔(dān)，靶在M作用下，瓣螺栓群形心上啊部螺栓彎曲受叭拉，螺栓群形白心下部螺栓彎霸曲受壓，須先辦判別屬于大偏安心和小偏心情皚況，然后進(jìn)行翱最大受力螺栓般驗(yàn)算。把【解】由鋼搬結(jié)構(gòu)表4-搬9查得澳C級(jí)螺栓的強(qiáng)笆度設(shè)計(jì)值唉由鋼結(jié)構(gòu)骯附表12查得懊，當(dāng)螺栓直徑癌d=22mm盎時(shí)，螺栓有效耙面積A捌e罷=303.4熬mm襖2巴1.將爸斜向力N向螺皚栓群形心簡(jiǎn)化礙得：跋（這里將水平懊力N拜哎移向螺栓群形敖心，由已知條絆件，取e=5盎0mm）敖2.單個(gè)螺栓矮的承載力設(shè)計(jì)半值：扳3.最上一排伴螺栓所受的力藹先按小偏心情叭況，驗(yàn)算最下背一排螺栓是受耙拉還是受壓：

13、俺故屬小偏心情瓣況，最上一排阿螺栓所受的最斑大拉力為：半【柏4-扮10】若將習(xí)藹題扳4-頒9中端板和柱柏連接的螺栓改柏為M24，并挨取消端板下的拜支托，其強(qiáng)度扳能否滿(mǎn)足要求爸？哎解題思路熬：根據(jù)已知條昂件，氨由圖形標(biāo)注可叭知，端板與柱版連接的螺栓承芭受斜向偏心力礙N作用，矮計(jì)算時(shí)將案斜向偏心力N鞍向螺栓群形心瓣簡(jiǎn)化，得彎矩藹M和軸力N，柏剪力V，在N班和V作用下，巴由每個(gè)螺栓平昂均承擔(dān)，在M俺作用下，螺栓澳群形心上部螺板栓彎曲受拉，哀螺栓群形心下頒部螺栓彎曲受敗壓，須先判別芭屬于大偏心和疤小偏心情況，鞍然后進(jìn)行最大笆受力螺栓驗(yàn)算艾。搬【解】由鋼敗結(jié)構(gòu)表4-跋9查得霸C級(jí)螺栓的強(qiáng)暗度設(shè)計(jì)值熬由鋼

14、結(jié)構(gòu)般附表12查得礙，當(dāng)螺栓直徑挨d=24mm罷時(shí)，螺栓有效半面積A搬e皚=352.5爸mm絆2叭1.將澳斜向力N向螺靶栓群形心簡(jiǎn)化按得：巴（這里將水平靶力N半拌移向螺栓群形擺心，由已知條背件，取e=5拌0mm）霸2.單個(gè)螺栓柏的承載力設(shè)計(jì)稗值：敖3.最上一排白螺栓所受的力吧先按小偏心情斑況，驗(yàn)算最下翱一排螺栓是受艾拉還是受壓：罷故屬小偏心情邦況，最上一排耙螺栓所受的最癌大拉力為：藹螺栓所受的剪跋力為：背最上一排拉剪骯螺栓的強(qiáng)度應(yīng)把滿(mǎn)足：哀【霸4-版11】若將習(xí)頒題頒4-唉7的鋼板拼接捌改用10.9扳級(jí)M20高強(qiáng)敗度螺栓摩擦型扮連接，接觸面霸處理采用鋼絲哀刷清除浮銹，盎此拼接能承受絆的最大軸心

15、力按設(shè)計(jì)值N能增笆至多少？斑解題思路耙：該拼接改用把受剪摩擦型高暗強(qiáng)度螺栓連接盎時(shí)，確定其能翱承受的最大軸罷心力設(shè)計(jì)值，笆應(yīng)分別按摩擦靶型高強(qiáng)度螺栓矮、構(gòu)件和連接芭蓋板計(jì)算，然絆后取三值中的鞍較小者。背 摩擦凹型高強(qiáng)度螺栓芭能承受的軸心敖力設(shè)計(jì)值應(yīng)由佰單個(gè)摩擦型高叭強(qiáng)度螺栓的抗案剪承載力設(shè)計(jì)芭值乘以連接一半側(cè)的螺栓數(shù)目奧確定。構(gòu)件能白承受的最大軸白心力設(shè)計(jì)值計(jì)伴算方法與普通絆螺栓略有不同胺。由于摩擦型埃高強(qiáng)度螺栓系般通過(guò)連接板疊背間的摩擦阻力靶傳力，其孔前跋的接觸面已傳啊走一半力，故襖每個(gè)截面上所礙受的力均比普礙通螺栓連接的礙小。即除前面襖幾排螺栓傳走跋的力外，還要盎去掉本身截面敗傳走的0.5

16、岸（n罷i擺/n）N的力伴。n昂i靶為所計(jì)算截面斑上高強(qiáng)度螺栓背的數(shù)目，n為耙構(gòu)件一端連接芭的高強(qiáng)度螺栓靶數(shù)目。連接蓋敖板所能承受的懊最大軸心力設(shè)拌計(jì)值仍應(yīng)由V懊V截面確定翱，但同樣要考稗慮孔前傳力因拌素。笆另外，還須根安據(jù)構(gòu)件的毛截案面計(jì)算承載力板，因高強(qiáng)度螺背栓連接的毛截爸面承受全部軸罷心力N，故有佰可能比凈截面氨更不利。奧【解】1.摩笆擦型高強(qiáng)度螺岸栓能承受的最俺大軸心力設(shè)計(jì)耙值傲根據(jù)已知條件壩，查鋼結(jié)構(gòu)吧表4-10絆、表4-11稗，P=155芭kN,背稗=0.3哀由鋼結(jié)構(gòu)挨表3-2查得骯，Q235鋼盎的抗拉強(qiáng)度設(shè)按計(jì)值f=21埃5N/mm按2搬單個(gè)摩擦型高百?gòu)?qiáng)度螺栓抗剪班承載力設(shè)計(jì)值霸

17、為：盎連接一側(cè)瓣摩擦型高強(qiáng)度頒螺栓所能承受搬的最大軸心力傲設(shè)計(jì)值為：拜2.構(gòu)件背能承受的最大礙軸心力設(shè)計(jì)值頒為：埃毛截面：N=懊Af=25艾0142捌15=752哎500N=7傲52.5kN耙截面：吧A斑1敖n般=32cm扒2拔(由題4-7案)，n叭1笆=1，n=9罷根據(jù)公式 澳 暗即 拔 瓣截面：矮A唉 n瓣把=29.46癌cm澳2笆(由題4-7搬)，n板藹=3，n=9跋截面：笆A岸 n扮哀=28.98拔cm隘2背(由題4-7版)，n笆搬=2，n=9阿由于截挨面的一個(gè)螺栓邦已傳走（n俺1按/n）N的力敖，故有即 敗故構(gòu)件能承受跋的最大軸心力鞍設(shè)計(jì)值應(yīng)按版截面N=昂728.5k敖N柏3.連接蓋

18、板半能承受的最大按軸心力設(shè)計(jì)值疤（按VV截壩面）班A扒 n昂V爸=29.68壩cm礙2懊(由題4-7靶)，n懊V昂=3，n=9跋通過(guò)比較可見(jiàn)吧，拼接能承受八的最大軸心力擺設(shè)計(jì)值為N昂max拜=敖728.5k哎N。與題4-盎7比較增大跋跋N=哎728.5-捌633.4=案95.1kN靶【氨4-礙12】若將習(xí)瓣題般4-跋9端板和柱的翱連接改用8.耙8級(jí)M22高瓣強(qiáng)度螺栓摩擦芭型連接（接觸按面采用噴砂后稗涂無(wú)機(jī)富鋅漆俺），并取消端敗板下的支托，暗其強(qiáng)度能否滿(mǎn)敗足要求？盎解題思路矮：根據(jù)已知條絆件，胺由圖形標(biāo)注可懊知，端板與柱矮連接的螺栓承敗受斜向偏心力辦N作用，凹計(jì)算時(shí)將百斜向偏心力N叭向螺栓群形心巴簡(jiǎn)化，得彎矩熬M和軸力N，叭剪力V，在N班和V作用下，佰由每個(gè)螺栓平邦均承擔(dān)，在M昂作用下，螺栓翱群形心軸上部斑螺栓彎曲受拉扒，拉力隨螺栓鞍至形心軸的距絆離變化，最上懊一排螺栓受力襖最大。螺栓群凹形心軸下部螺暗栓彎曲受壓，疤這對(duì)連接是有澳利的。為了簡(jiǎn)版化計(jì)算，僅考伴慮拉力的影響爸。對(duì)承受拉力阿和剪力作用下般的摩擦型高強(qiáng)暗度螺栓的驗(yàn)算按有兩種方法：罷一是使最不利罷螺栓的抗剪承埃載力設(shè)計(jì)值大癌于其所承受的阿剪力，二是使胺螺栓群的抗剪奧承載力設(shè)計(jì)值八大于或等于連岸接所承受的剪阿力。前一種方俺法偏保