钢结构设计原理张耀春版课后习题答案

来源：用户分享时间：2025/8/16 22:50:00 本文由

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3.13 如图（P115习题3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为Q235-B，弯矩设计值M=100kN.m，剪力V=600kN，试完成下列设计和验算：

1）剪力V由支托焊缝承受，焊条采用E43型，手工焊，求焊缝A的高度hf 2）弯矩M由普通螺栓承受，螺栓直径24mm，验算螺栓是否满足要求。解：ffw?160N/mm2ftb?170N/mm2Ae?353mm2

,，1）支托焊脚尺寸计算

支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传力偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的1.2~1.3倍。正面角焊缝能承受的力：N2?heb?fffw?300?1.22?160he?58560heN侧面角焊缝能承受的力：N1?2helwffw?2?250?160he?80000heN取1.3V?N1?N2

1.3?600?103he5.63h??5.63mm，则h???8.04mmf所需焊脚尺寸：e58560?800000.70.7

取hf=10mm 2）拉力螺栓验算：

单个螺栓抗拉承载力设计值：Ntbe?Aeftb?353?170?60010Ne弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：

My1100?106?600N1???40000N?Ntb?60010N222222?yi2?(600?500?300?200?100)

满足。

3.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度，C级螺栓M20，所用钢材为Q235B，若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈）其承载力有何差别？解：

1. 采用普通螺栓连接

fvb?140N/mm2ftb?170N/mm2fcb?305N/mm2查表：,，

4060604045°150kNAe?245mm2

1) 内力计算

剪力： V?Nsin45??150?0.707?106.07kN 拉力：N?Ncos45??150?0.707?106.07kN 2）螺栓强度验算

2416202f?1?3.14??140?43960N=43.96kN 单个螺栓受剪承载力：N?nv?44bvbv?d2单个螺栓承压承载力：Ncb??tdfcb?16?20?305?97600N=97.6kN 单个螺栓受拉承载力：Ntbe?Aeftb?245?170?41650N?41.65kNe每个螺栓承受均匀剪力和拉力：

螺栓最大剪力（拉力）2排2列：Nv?Nt?22

N106.07?=26.5kN2?24

22?N??Nt??26.5??26.5?拉-剪共同作用时：?v???b???????0.88?1b??43.96??41.65? ?Nv??Nt?Nv?26.5kN

2. 改用高强度螺栓摩擦型连接

查表3.5.2 8.8级M20高强螺栓预拉力P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=0.3

b?0.9nf?P?0.9?1?0.3?125?33.75kN单个螺栓受剪承载力设计值：Nv

单个螺栓受拉承载力设计值：Ntbe?0.8P?0.8?125?100kN 拉-剪共同作用：

NvNt26.526.5????1.05?1连接不满足要求。 bbNvNt33.75100

3.15.如图所示螺栓连接采用Q235B钢，C级螺栓直径d=20mm，求此连接最大能承受的Fmax值。

fvb?140N/mm2fcb?305N/mm21240606060604010406060606040406060606040解：查附表1.3：

，

2f?205N/mm查附表1.1：

t=20mm202f?2?3.14??140?87920N=87.92kN单个螺栓受剪承载力：N?nv?44

bvbv?d2单个螺栓承压承载力：Ncb??tdfcb?20?20?305?122000N=122kN

b?13?87.92?1143kN此螺栓连接最大能承受的轴力设计值：Fmax?nNv

连接板件净截面面积A1(直线)：A1?t(b?3d0)?20?(320?3?21.5)?5110mm2 净截面面积A2(折线)：A2?20?(2?40?4?602?602?5?21.5)?6238mm2 构件截面最大能承受的轴力设计值：Fmax?A1f?5110?205?1048kN 所以此连接最大能承受的轴力设计值Fmax=1048kN。

3.16. 如上题中将C级螺栓改为M20的10.9级高强度螺栓，求此连接最大能承受的Fmax值。要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算（钢板表面仅用钢丝清理浮锈）解：查表3.5.2 10.9级M20高强螺栓预拉力P=155kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=0.3 查附表1.3高强度螺栓承压型连接：1）摩擦型连接

b?0.9nf?P?0.9?2?0.3?155?83.7kN单个螺栓受剪承载力设计值：Nv b?13?83.7?1088kN螺栓连接最大能承受的Fmax值：Fmax?nNv

fvb?310N/mm212假设螺栓孔直径d0=21.5mm

，

fcb?470N/mm2

构件截面最大能承受的轴力设计值：

?/(1?0.5n1/n)?1048/(1?0.5?3/13)?1184kNFmax?Fmax

此连接采用高强度螺栓摩擦型连接时最大能承受的Fmax=1088kN 。

2) 承压型连接

单个螺栓受剪承载力设计值（受剪面不在螺纹处）：

202N?nv?f?2?3.14??310?194680N=194.68kN44

bvbv?d2单个螺栓承压承载力设计值：Ncb??tdfcb?20?20?470?188000N=188kN

b?13?188?2444kN此连接螺栓所能承受的最大轴力设计值：Fmax?nNv

构件截面最大能承受的轴力设计值：Fmax?A1f?5110?205?1048kN 所以此高强度螺栓承压型连接最大能承受的轴力设计值Fmax=1048kN。

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