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 fw2f?160N/mm ?21?3 ?12?3 确定焊脚尺寸：hf,max?1.2tmin?1.2?10?12mm， hf,min?1.5tmin?1.512?5.2mm，内力分配：
N3??f??0.7hf?b?fwf?1.22?2?0.7?8?125?160?273280N?273.28KN
NN32??2N?2?13?1000?273.282?196.69KN N??N2273.2811N?32?3?1000?2?530.03KN
焊缝长度计算：l?1w1?N0.7h?530.03?296mmf?fwf2?0.7?8?160， 则实际焊缝长度为 l?w1?296?8?304mm?60hf?60?8?480mm，取310mm。 lw2?N?20.7hw?196.69?110mm， f?ff2?0.7?8?160则实际焊缝长度为 l?w2?110?8?118mm?60hf?60?8?480mm，取120mm。 （2）两面侧焊
确定焊脚尺寸：同上，取hf1?8mm， hf2?6mm 内力分配：N12??2N?3?1000?333KN， N21??1N?3?1000?667KN 焊缝长度计算：lN?1w1?0.7hw?667?0.7?8?160?372mm， f?ff2则实际焊缝长度为:l?w1?372?8?2?388mm?60hf?60?8?480mm，取390mm。
hf?8mm 1
lw2?N2333??248mm， w0.7h?f2?0.7?6?160?ff?1?248?6?2?260mm?60hf?60?8?480mm，取260mm。 则实际焊缝长度为:lw3.2 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hf?8mm，
e1?30cm。
焊脚尺寸：hf?8mm
205?5.6?205?2焊缝截面的形心：x0?2511.2?5.6?2?205?5.6?45.6mm
则e205?5.62?2?45.6?162.2mm
（1）内力分析：V=F， T?F?(e1?e2)?F?(300?162.2)?462.2F （2）焊缝截面参数计算：I13X??5.6?511.2?2?205?5.6?(250?2.8)2?2.09?108mm412 I?511.2?45.62?2?205?5.6?(162.2?205)2y?5.6?1.41?1072mm4
Ip?Ix?Iy?2.231?108mm4
?helw?511.?25.?6?2?205?5.6mm5125 8.72（3）应力计算 T引起的应力：?T?ryF?255.6Tx?I?462.22.231?108?5.295?10?4F P?T?rxTy??462.2F?166.210?3.360?10?4I8F P2.231?V引起的应力：?VVy??F?1.938?10?4?hF
elw5158.72 2
（4）(5.295?10?4F)2?[(3.360?1.938)?10?41.22F]2?160?28.04?18.86?10?4F?160
?6.85?10?4F?160?F?233577N?233.58KN
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， M?F?e?98?0.12?11.K7N6? m（2）焊缝截面参数计算：取hf?10mm
150?7?3.5?2?69?7?(7?12?3.5)?2?193?7?(193?7?12?7)焊缝截面的形心：y1?2150?7?2?69?7?2?193?7?75.5mmy2?7?12?7?193?75.5?143.5mm
I2?3.5)2???123?193??X?150?7?(75.5?3.5)?2?69?7?(75.5?7?12??12?7?193?193?7???143.5?2??????2.25?107mm4（3）应力计算 M引起的应力：??M?y2I?11.76?106?143.5f,max107?74.96N/mm2 x2.25?V98?103V引起的应力：?f??h?7?193?36.27N/mm2
elw2?（4）(74.96)2?36.272?71.35N/mm2?fw1.22f?160N/mm2
3
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， M?F?e?F?0.12?0.1F2K(N /m（2）焊缝截面参数计算：y1?150?12?6?200?12?112?66.6mm
150?12?200?12y2?212?66.6?145.4mm
IX?1?12?2003?150?12?(66.6?6)2?200?12?(145.4?100)2?1.956?107mm4 12（3）应力计算 M引起的应力：?maxM?y20.12F?106?145.42???0.892F(N/mm) 7Ix1.956?10VF?103V引起的应力：????0.417F(N/mm2)
A?200?12（4）?eq1?2?max?3?2?1.1ftw
?(0.892F)2?3?(0.417F)2?1.148F?1.1ftw?1.1?185?203.5(N/mm2)
?F?177.3KN
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?1122kN.m，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?1122kN.m （2）焊缝截面参数计算： Ix?1?8?10003?2?280?14?5072?2.68?109mm4 12Sw?280?14?507?500?8?250?2987440mm4
4
S4w1?280?14?507?1987440mm
（3）应力计算
3??VSw?374?10?2987440max2.68?10?8?52.1N/mm2?fw2I9v?125N/mm xtw腹板和翼缘交接处：?M?y1I?1122?106?5002.68?109?209.3N/mm21? x?VSw1374?103?19874401?I?9?34.7N/mm2 xtw2.68?10?8折算应力：?21?3?221?209.3?3?34.72?217.8N/mm2?1.1fwt?1.1?185?204N/mm2 不满足 3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，e1?30cm。
（1）内力分析：V=100KN， e1?300?2052?402.5mm， T?V?e?100?0.4025?40.25KN?m
（2）参数计算：单个螺栓抗剪承载力（M22）
Nb?n?d2b??222bvv?4?fv?1?4?140?53.2KN，Nt?d??tbmin?fc?20?8?305?67.1KN
Nbmin?min?Nbbv,Nc??53.2KN
?x22i??yi?164000mm2
（3）内力计算 T引起的应力：N?T?y?140.25?106?1601Txx2??39.26KN i??y2i164000NT?x140.25?1061Ty??60?x22??14.73KN i??yi164000V引起的应力：NV1Vy?n?10010?10KN
5