1、 3.3 试设计如图 3-93 所示双角钢和节点板间的角焊缝连接，角钢截面为 2L 890 ，节点板厚 10mm。钢材为 Q235，焊条 E43 型，手工焊，承受轴心拉力设计值 N=320kN。（ 1）采用两侧焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（ 2）采用三面围焊，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（ 3）采用 L 型焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。 解：查表， Q235 钢材， E43 焊条， w2f 160N/mmf （ 1） 采用 两侧焊缝 按构造要求确定焊脚尺寸 f m in 1 . 5 1 . 5 1 0 4 . 7 m mht 肢尖焊脚尺寸 f m a x 8 (1 2 ) 6 7 m
2、 mh 。 肢背焊脚尺寸 f m a x 1 .2 1 .2 8 9 .6 m mht 。 取 f 6mmh ， 肢背、肢尖焊缝受力 11 0 .7 3 2 0 2 2 4 k NN k N 22 0 .3 3 2 0 9 6 k NN k N 肢背、肢尖所需焊缝计算长度 31w 1 fwef 2 2 4 1 0 1 6 6 .7 m m 6 0 6 0 6 3 6 0 m m2 2 0 .7 6 1 6 0Nlhhf 实际焊缝长度 1 w 1 f2 1 6 6 . 7 2 6 1 7 8 . 7 m ml l h ，取 180mm 32w 2 fwef 9 6 1 0 7 1 .4 m m
3、8 8 6 4 8 m m2 2 0 .7 6 1 6 0Nhf 实际焊缝长度 2 w 2 f2 7 1 . 4 2 6 8 3 . 4 m ml l h ，取 90mm （ 2）采用三面围焊 焊脚尺寸同两侧焊缝，取 f 6mmh 求端焊缝承载力 w3 e w 3 f f 0 . 7 6 2 9 0 1 . 2 2 1 6 0 1 4 7 . 5 7 k NN h l f N =10 2908 N=320kN 此时肢背、肢尖焊缝受力 311 1 4 7 .5 7 50 .7 3 2 0 1 5 0 . 2 2 k N22NN k N 2 1 2 3 2 0 1 5 0 . 2 2 1 4 7
4、. 5 7 2 2 . 2 1 k NN N N N 则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为 31w 1 fwef 1 5 0 .2 2 1 0 1 1 1 .8 m m 6 0 6 0 6 3 6 0 m m2 2 0 .7 6 1 6 0Nlhhf 实际焊缝长度 1 w 1 f 1 1 1 . 8 6 1 1 7 . 8 m ml l h ，取 120mm 32w 2 fwef 2 2 .2 1 1 0 1 6 .5 m m 8 8 6 4 8 m m2 2 0 .7 6 1 6 0Nhf 实际焊缝长度 2 50mml 肢端的实际焊缝长度 3390wl l mm （ 3）采用 L形角焊缝 由力的平
5、衡 322 2 0 . 3 3 2 0 1 9 2 k NN k N 13 3 2 0 1 9 2 1 2 8 k NN N N 33f3 ww 3 f f 31 9 2 1 02 2 0 .7 ( 9 0 ) 1 6 0Nh l f h 得到 f3 8.6h mm 又 f3 = 8 .6 8h m m t m m 固不可用 L 形围焊。 3.4 试设计图 3-97 所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸 fh 。钢材为 FAQ 235 ，焊条为 E43 型，牛腿承受静荷载设计值 V=250kN。 解：查表， Q235 钢材， E43 焊条， w2f 160N/mmf 角焊缝所受外力设计值 弯矩
6、= e = 2 5 0 0 .2 = 5 0 k N mMF 剪力 = =250KNVF 试算法 （ 1）假设 f 10mmh ，则焊缝的几何特性： 0293293 2 + 150 + .2= 104 .3 m m293 2 + 60. 5 2 + 150y （ 20 3 5 ） 3 3 2x2111 0 .4 3 2 0 .7 1 + ( 2 9 .3 1 0 .4 3 ) 2 0 .7 1 + 2 6 .0 5 0 .7 1 1 0 . 4333+ 15 0.7 1 12 .78 = 63 01 .5m mI 6 2f 45 0 - .= = 1 4 9 .7 N / m m6 3 0 1
7、 .5 1 0 （ 2 9 3 1 0 4 3 ） 103 2f 2250= = 6 0 . 9 N / m m2 0 . 7 2 9 . 3 1 0 102 2 2 2 2 2f ff149.7( ) = ( ) 60.9 137 N /m m N /m m1.22 160 满足要求 （ 2）假设 f 8mmh ，则焊缝的几何特性： 20 2 9 4 .4 + 1 5 0 + 2 .8 = 1 0 4 . 4 m m2 9 4 .4+ 6 2 2+ 1 5 0y （ 20 ）3 3 2x2111 0 .4 4 2 0 .7 0 .8 + ( 2 9 .4 4 1 0 .4 4 ) 2 0 .
8、7 0 .8 + 2 6 .2 0 .7 0 .8 1 0 .4 433+ 1 5 0 .7 0 .8 1 2 .7 2 = 5 1 1 4 .3 m mI 6 2f 45 0 2 9 4 . 4 - 1 0 4 . 4 1 0= = 1 8 7 .7 5 N / m m5 1 4 4 . 3 1 0 （ ）3 2f 2250= = 7 5 .8 N / m m2 0 . 7 0 . 8 2 9 . 4 4 1 0 10xx y 0 r=160 F=250kN 150 15 hr h1 hf 203002 2 2 2 2 2f ff187 . 75( ) = ( ) 75. 8 170 .1
9、N /m m N /m m1.22 160 不满足要求。 3.6 设计图示双盖板的拼接节点，采用 C 级普通螺栓 M24 连接，孔径 d0 = 25.5 mm，材料为 Q235AF 钢，承受轴心拉力设计值 N=1350kN。 解：由附表 5 查得 b2v 140N/mmf ， b2c 305N/mmf 。 （ 1） 螺栓排列 边距 001 . 5 3 0 . 2 5 4 0 4 1 0 2d m m m m d m m ，满足 2 5 1 5 0 4 1 0 2d m m m m d m m ，基本满足。 中心距 003 6 0 . 5 8 0 8 1 0 2d m m m m d m m ，
10、满足。 （ 2） 螺栓计算 一个螺栓的抗剪承载力设计值为 22bbv v v 242 1 4 0 1 2 6 . 6 0k N44dN n f 一个螺栓的承压承载力设计值为 bbcc 2 4 2 0 3 0 5 1 4 6 . 4 0 k NN d tf bmin 126.60kNN 单个螺栓承载力： bm i n1350 1 1 2 . 5 k N 1 2 6 . 6 0 k N1 2 1 2N N 满足强度要求 （ 3）构件净截面强度计算 两个盖板面积之和与中心板件相同，又中心板件厚度 20mm 16mmt ， 2t 205N/mmf ，构件构件净截面强度计算以中心板件为准。 将中心板件沿
11、中线展开，中心板件的截面面积为 280cm 。 中心板件截面 1 的净面积为 2n 1 1 0 8 0 3 2 . 5 5 2 6 4 . 7 0 c mA A n d t 3 2212n1 1 3 5 0 1 0 2 0 8 .6 6 N /m m 2 0 5 N /m m6 4 .7 0 1 0N fA 中心板件截面 2 的净面积为 2n 2 2 0 8 0 5 2 . 5 5 2 5 4 . 5 0 c mA A n d t 3 2222n2 1 3 5 0 0 .7 5 1 0 1 8 5 .7 8 N /m m 2 0 5 N /m m5 4 .5 0 1 0N fA 中心板件截面
12、3 的净面积为 N N 40 0 4 0 480 1 0 1 0 2 0 50 50 280 1 2 3 2n 3 3 0 8 0 4 2 . 5 5 2 5 9 . 6 0 c mA A n d t 3223 2n311 3 5 0 1 03 7 5 .5 0 N /m m 2 0 5 N /m m5 9 .6 0 1 0N fA 净截面强度基本满足要求。 3.9 题设同 3.6，采用 8.8 级的 M16 高强度螺栓，连接处构件接触面经喷砂处理，试分别采用高强度螺栓摩擦型和承压型设计此连接。 解：（ 1）采用高强度螺栓摩擦型连接 一个螺栓抗剪承载力设计值 bvf0 . 9 0 . 9 2
13、0 . 4 5 8 0 6 4 . 8 k NN n P 连接一侧所需螺栓数为 bv 1350 216 4 .8Nn N 个 不满足要求。 （ 2）采用高强度螺栓承压型连接 一个螺栓的抗剪承载力设计值 2 2bb ev v v 162 2 5 0 1 0 0 . 4 8 k N44dN n f bbcc 1 6 2 0 4 7 0 1 5 0 . 4 0 k NN d tf bmin 100.48kNN 连接一侧所需螺栓数为 bm in 1350 141 0 0 .4 8Nn N 个 不满足要求。 与题 3.6 比较，在相同螺栓个数情况下，用较大直径的普通螺栓连接还可基本满足要求，用较小直径的
14、高强螺栓反而不能满足要求 ，即在进行螺栓连接设计时应当根据工程实际情况，选择合适的螺栓种类。 N N 40 0 4 0 4801 0 1 0 2 0 50 50 280 1 2 3 3.11 如图所示为牛腿与柱翼缘板的连接，竖向力 V 的作用点距柱翼缘表面距离 e=200mm, 钢材为Q235，采用 8.8 级高级螺栓 M20，布置如图下图所示，接触面喷砂后生赤锈，试分别按摩擦型和承压型连接计算牛腿所能承受的竖向力 V 设计值。 解：（ 1）采用高强度螺栓摩擦型连接 螺栓群承受剪力 V，弯矩 0.2M V e V 一个螺栓的承载力设计值 bt 0 .8 0 .8 1 2 5 1 0 0 k N
15、NP bvf0 . 9 0 . 9 1 0 . 4 5 1 2 5 5 0 . 6 2 5 k NN n P 采用 10 个螺栓，布置如图所示。 在弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为 31t 2 2 2i 0 . 2 1 0 1 4 0 0 . 2 8 52 2 ( 1 4 0 7 0 )My VNVmy 剪力由螺栓平均分担，每个螺栓承受的剪力为 v /10NV 受力最大螺栓应满足 vtbb / 1 0 0 .2 8 5 15 0 .6 2 5 1 0 0NN VV 解得： 207.46kNV ，取 207kNV （ 2） 采用高强度螺栓承压型连接 采用 10 个螺栓，布置如 图所示。
16、一个螺栓的承载力设计值 22bbv v v 201 2 5 0 7 8 . 5 4k N44dN n f bbcc 2 0 1 0 4 7 0 9 4 k NN d tf 2 2bbett 1 7 . 6 5 4 0 0 9 7 . 8 7 k N44dNf 在弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为 3 b12 2 20 . 2 1 0 1 4 0 0 . 2 8 52 2 ( 1 4 0 7 0 )iMy VN V Nmy =97.87kN 则 343kNV ， 200 10 V 10 507070707070剪力由螺栓平均分担，每个螺栓承受的剪力为 v /10NV 受力最大螺栓应满足 22 22vtbb / 1 0 0 . 2 8 5 17 8 . 5 4 9 7 . 8 7NN VV 314.66kNV ,取 =314kNV bvc/ 1 0 / 1 . 2 9 4 / 1 . 2 7 8 . 3 k NN V N , 783kNV 若采用 8 个螺栓，取 =314kNV 满足要求。
