2003年注册结构选修课作业题参考答案 (9)

(1)角焊缝方案，图（b）所示；（2）部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案，图（c）所示。

答: 由《规范》表3.2.1-4查得角焊缝抗压强度ff = 160 N/mm2；当焊缝受垂直于焊缝方

向的压力作用时，对于承受静力荷载的结构，??f?1.22。 ??（1）若采用角焊缝方案（如图b所示）

柱顶板与加劲肋的连接焊缝：?lw = 4×(160-10) = 600 mm ,

焊脚尺寸：hf = N?（0.7??f ff?lw）

ww= 1300×10/（0.7×1.22×160×600） = 15.9 mm

取焊脚尺寸hf = 16 mm 。

（2）若采用部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案（如图c所示） 取焊脚尺寸hf = 12 mm ,

V形坡口深度：a = hf- hf = 16 – 12 = 4 mm V形坡口角度：??= arctg

''312 = 71.57° ＞ 60° 4 故焊脚根部可以焊满，可取he = s (《规范》第45页7.1.4条) he = s = 0.7（a + hf）= 0.7×（4 + 12）= 11.2 mm 由《规范》式（7.1.2-1），带坡口角焊缝应满足的强度条件： ?f = N?（??f he??lw）

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= 1300×103/[1.22×11.2×(160-10)] = 158.6 N/mm2 < ff = 160 N/mm2 满足《规范》要求。 （3）两种方案的比较：

若采用角焊缝方案，取焊脚尺寸hf = 16 mm ，角焊缝截面面积为

0.5×1.6×1.6 = 1.28 cm2，由于焊脚尺寸太大，不仅施焊费工，且耗费焊条多，不经济；若采用部分熔透（不焊透）对接焊缝连接方案，角焊缝截面面积为0.5×1.6×1.2 = 0.96 cm2，故后者可省焊条达25%。

w5-18．如图所示钢板拼接节点，两钢板截面为-18×400，两侧盖板为-9×400，钢材Q235，采用普通螺栓和高强度螺栓分别进行拼接，在静荷载下，试求：

（1）采用M22C级普通螺栓拼接（孔径d0=23.5mm），节点能承受的最大轴心拉力设计值N是多少？

（2）采用10.9级M20高强螺栓拼接（孔径d0=21.5mm），接触面采用喷砂处理，节点能承受的最大轴心拉力设计值N是多少？

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答：1、如图所示，若选用M22 C级普通螺栓拼接（孔径d0=23.5mm），

由《规范》表3.2.1-6查得：fb130 N/mm2，fb= 305 N/mm2， v = c

?d2（1）单个螺栓受剪承载力设计值：N= nv fb（《规范》式v 4bv7.2.1-1）

= 2×

??2224×130 = 98.8 kN

b 单个螺栓承压承载力设计值：Nb（《规范》式7.2.1-3） c= d?tfc

= 22×18×305 =120.8 kN

故12个螺栓所能承受的最大轴心设计值：N= 12×98.8 =1185.6 kN （2）连接板或构件的净截面受拉承载力：

Q235钢：f = 205 N/mm2（t ＞ 16mm）

A'n= A – n1d0 t = 18×(400-4×23.5) = 5508 mm2

N = A'n f = 5508×205 = 1129.14 kN 连接板的最大承载力应为上述二者中的较小者： Nmax ={1185.6，1129.14}min = 1129 kN

2、若采用10.9级M20高强度螺栓拼接（孔径d0=21.5mm）， 由《规范》表7.2.2-2查得：P = 155 kN 由《规范》表7.2.2-1查得：? = 0.45

（1）单个螺栓受剪承载力设计值：Nb《规范》式c= 0.9nf?P （7.2.2）

= 0.9×2×0.45×155 = 125.6 kN

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故12个螺栓所能承受的最大轴心设计值：N= 12×125.6 =1506.6 kN

（2）连接板或构件的净截面受拉承载力：

A'n= A – n1d0 t = 18×(400-4×21.5) = 5652 mm2 A = 18×400 = 7200 mm2

a) 主截面：N = A'n f = 5652×205 = 1158.66 kN b) I-I截面：N =

'Anfn1?0.51n (《规范》式5.1.1-2)

=

5652?205= 1390.4 kN 41?0.512 Nmax ={1506.6，1476,1390.4}min = 1390.4 kN

5-19．如图所示的简支梁，材料为Q235，钢梁的中点和 两端

均有侧向支撑，在静力集中荷载（未包括梁自重）F=160kN（设计值）的作用下，请验算横梁的整体稳定性和强度是否满足要求？

答：（1）计算梁自重：

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梁截面面积：A = 2×12×250 + 8×726 = 11808 mm2 梁自重：q = 1.2×78.5×11808/106 = 1.11 kN/m 跨中弯矩：M = 1.11×122/8 + 160×12/4 = 500 kNm（2）

计算梁整体稳定系数?b：

计算工字形截面特性：

Iy= 12×2503×2/12 = 31.25×106 mm4

A = 11808 mm2

iy=

?y=

Iy31.25?106== 51.4 mm A11808l16000 = = 116.73 iy51.4Ix= 8×7263/12 + 2×12×250×3692 = 10.72×108 mm4

2Ix10.72?108Wx=== 2859×103 mm3

375h对于双轴对称工字形截面 ?b= 0 由《规范》附表1.1查得：?b= 1.75 简支梁的整体稳定系数：

?yt124320Ah1?() ?b=?b24.4h?yWx= 1.75×

116.73?122432011808?7501?() = 1.87 > 0.6

4.4?750116.7322859?103故该梁已进入弹塑性阶段工作，应对?b进行修正。 查《规范》附表1.2，由?b=1.87，查得：?b'=0.9 （3）梁整体稳定性验算：

按《规范》式（4.2.2）

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