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1、56.1 x 192 3 0 0 y 第七章 7.9 解：钢材为Q235 钢，焊条为E43 型，则角焊缝的强度设计值 w2 f 160N/mmf。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K1=0.65，K2=0.35。 焊缝受力： 11 0.65600390kNNK N 22 0.35600210kNNK N 所需焊缝计算长度，肢背： 3 1 w1 w f1f 390 10 217.6mm 2 0.72 0.7 8 160 N l h f 肢尖： 3 2 w2 w f2f 210 10 156.3mm 20.720.7 6 160 N l h f 侧面焊缝实际施焊长度，肢背： 1w1f1 2217.
2、628233.6mmllh，取 240mm； 肢尖： 2w2f2 2156.326165.6mmllh，取 170mm。 7.11解： fminmax fmax 1.51.5 166mm 1 2121 210 11mm ht ht 取 f 8mmh 焊缝有效截面的形心位置： 1 2 0.7 8 1921920.7 8 2 56.1mm 2 0.7 8 19230020.7 80.7 8 x 32 4 x 1 0.7830020.7820.78 1921500.7866128649mm 12 I 2 y 2 34 0.7 83002 0.7 856.1 11920.7 8 20.7 8 1920
3、.7 8 19256.116011537mm 1222 I 4 xy 66128649 1601153782140186mmJII 6 yT2 A 6 T2 x A 60 101500.7 8 2 111.6N/mm 82140186 0.7 8 60 1019256.1 2 101.3N/mm 82140186 Tr J Tr J 2 2 22 f f f 101.3 111.6139.1MPa160MPa 1.22 所选焊脚尺寸满足强度要求（可选焊脚尺寸为7mm 验算强度，可能不满足） 采用四面围焊，取 f 6mmh 3 34 x 11 20020.7 630020.7 6200 3005
4、9400746mm 1212 I 3 34 y 11 2002 0.7 63002 0.76300 20032608868mm 1212 I 4 xy 59400746 3260886892009614mmJII 6 yT2 A 6 T2x A 60 101500.76 2 99.2N/mm 92009614 1940.7 6 60 10 22 64.6N/mm 92009614 Tr J Tr J 2 2 22f2 f f 64.6 99.2112.4MPa160MPa 1.22 虽强度富裕较多，但已是最小焊脚尺寸，因此采用方案二的焊角尺寸可减少2mm 方案一耗用的焊条： 223 fw 11
5、 8300200 222400mm 22 hl 方案二耗用的焊条： 223 fw 11 6230020018000mm 22 hl 所以方案二耗用的焊条少于方案一。 7.12解：钢材为Q235 钢，焊条为E43 型，则角焊缝的强度设计值 w2 f 160N/mmf。 肢背焊缝： fminmax fmax 1.51.5 145.6mm 1.21.2 1012mm ht ht ，可取 f 8mmh， 肢尖焊缝： fminmax fmax 1.51.5 145.6mm 1 2101 28 9mm ht ht ，可取 f 6mmh。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K1=0.65，K2=0.35。 焊
6、缝受力： 110.65540351kNNK N 220.35540189kNNK N 所需焊缝计算长度，肢背： 3 1 w1w f1f 351 10 195.9mm 2 0.72 0.7 8 160 N l h f 肢尖： 3 2 w2w f2f 189 10 140.6mm 20.720.7 6 160 N l h f 侧面焊缝实际施焊长度，肢背： 1w1f1 2195.92 8211.9mmllh，取 220mm； 肢尖： 2w2f2 2140.62 6152.6mmllh，取 160mm。 连接板和端板间焊缝的计算长度： wf12ff 223402llhddhh fminmax fmax
7、 1.51.5 206.7mm 1.21.2 1416.8mm ht ht ，因此可取 f 7mmh。 12 170mmdd，拉力N通过焊缝群的形心，将N沿焊缝长度方向和垂直于焊缝长度方 向分解： 1 22 2 22 1 sin540299.5kN 11.5 1.5 sin540449.3kN 11.5 NN NN 平行于焊缝长度方向的力： 垂直于焊缝长度方向的力： 2 1 3 N 2 f ew 3 N 1 f ew 449.3 10 140.6MPa 0.7 723402 7 299.5 10 93.7MPa 0.7 723402 7 N hl N hl 2 2 222w2f ff f 14
8、0.6 93.7148.5N/mm160N/mm 1.22 f 所以连接板和端板间焊脚尺寸 f 7mmh满足要求。 当 12 150mm190mmdd，时，力N不通过焊缝群的形心，将N向形心平移，焊缝 群受力为： 1 22 2 22 2 1 sin540299.5kN 11.5 1.5 sin540449.3kN 11.5 499.30.028.986kNm NN NN MN e 平行于焊缝长度方向的力： 垂直于焊缝长度方向的力： 弯矩： 3 4 w 0.7 734027 228294214mm 12 I 3w w 12 28294214 166436.6mm 21501902 I W dd
9、36 2 f eww 3 1 f ew 449.3 108.986 10 194.6MPa 0.7 723402 7166436.6 299.5 10 93.7MPa 0.7 7234027 NM hlW N hl 2 2 222w2 f2 ff f 194.6 93.7185N/mm160N/mm 1.22 f 所以由确定的焊脚尺寸不满足要求。 7.13解：查表得8.8 级 M20 高强度螺栓的预拉力P=125kN ， 接触面喷砂，查得摩擦系数0.45。 螺栓所能承受的最大轴心力设计值 10 400mm151521.5322.5mmld 折减系数 1 0 400 =1.11.10.976 1
10、503225 l d 单个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力设计值： b vf0.90.9760.920.45 12598.9kNNnP 连接一侧螺栓所能承受的最大轴心力设计值： b v 1098.9989kNNnN 构件所能承受的最大轴心力设计值： 构件板厚为20mm，为 Q235 钢，抗拉强度设计值 2 205N/mmf 最外行螺栓孔处受力最大，为最危险截面 1 0.50.52 110.9 10 n NNNN n 2 n,110 190221.5202940cmAbn dt n,1 0.9 205669.7kN 2940 NN fN A 由上可知，此连接能承受的最大承载力669.7kNN。 7.1
11、4解：支托承力，螺栓仅承受弯矩作用 单个螺栓的抗拉承载力： 22 bbe tt 3.14 17.65 17041.57kN 44 d Nf 螺栓群所受弯矩150 0.230kN mMPe 旋转中心为最底排螺栓处，第一排螺栓受力最危险，单个螺栓受到的最大拉力为： 3 b1 t2222 30 10300 32.14kN41.57kN 2 (100200300 ) t i My NN m y 所以此连接安全。 支托不承力，则螺栓群承担剪力和弯矩的作用 单个螺栓的抗剪承载力： 22 bb vvv 3.1420 114044.0kN 44 d Nnf 单个螺栓的抗压承载力： bb cc 20 18305
12、109.8kNNdtf 每个螺栓承担的剪力： v 150 18.75kN 8 V N n 最危险的螺栓受到的拉力：32.14kN t N 螺栓在剪力和拉力联合作用下： 22 22 vt bb vt 32.1418.75 0.881 44.041.57 NN NN 所以此连接安全。 7.15解：查表得10.9级 M22 摩擦型高强螺栓的预拉力P=190kN ， 接触面喷砂，查得摩擦系数0.5。 对于角钢与牛腿相连的一肢上螺栓群的受力：剪力V=P=175kN ， 扭矩1750.20.05525.4kN mTPe。 单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力设计值： b vf 0.90.9 20.5 1901
13、71kNNnP有两个剪面 假设角钢与牛腿相连的一肢上布置3 个高强度摩擦型螺栓，螺栓的排 列如图所示。 最外侧一排螺栓受力最危险，其受力为： 剪力作用下每个螺栓承担的剪力： 1y V175 58.3kN 3 V N n 扭矩作用下最外排螺栓承担的剪力： 1x 3 T1 22 25.4 10100 127kN 2 100 i Ty N y 摩擦型高强螺栓在剪力作用下： 1x1y 2 2 TV22b 1v 12758.3139.7kN171kNNNNN 所以此螺栓布置方式满足要求。 角钢与柱翼缘相连一肢上的螺栓群的受力：剪力V=P=175kN ， 弯矩175 0.235kN mMPe 假设布置 6
14、 个螺栓，单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力设计值： b vf 0.90.9 1 0.5 19085.5kNNnP有一个剪面 单个螺栓的抗拉承载力设计值： b t 0.80.8 190152kNNP 若支托承力，高强度螺栓仅承受弯矩作用，此时旋转中心在螺栓 群形心处， 最外排螺栓受到的拉力最大： 3 Mb1 tt22 35 10100 87.5kN152kN 2 2 100 i My NN m y 若支托不承力，高强度螺栓同时承受剪力和弯矩的作用， 每个螺栓受到的剪力： V 175 29.1kN 6 V N n 最外排螺栓受到的拉力： M t 87.5kNN 高强度摩擦型螺栓在剪力和拉力联合作用
15、下： 5 0 1 0 0 1 0 0 5 0 角钢与牛腿相连一 肢的螺栓排列 1 0 0 1 0 0 5 0 5 0 角钢与柱翼缘相 连一肢的螺栓排 tv bb tv 87.529.1 0.9161 15285.5 NN NN 此螺栓布置符合要求。 7.18解：连接一侧螺栓群受到剪力和扭矩的联合作用 剪力V=200kN，扭矩50kN mT 单个承压型高强螺栓的抗剪承载力（题中没有给出螺栓强度等级，假设此承压型高强螺栓为 8.8 级） ： 22 bb vvv 3.1424 2250226.1kN 44 d Nnf bb cc 24 18 470=203kNNdt f 剪力作用下每个螺栓承受的剪力
16、： 1x V 200 25kN 8 V N n 扭矩作用下最底排螺栓承受的剪力： 3 TT11 1x122 222 1 50 10120 78.1kN 8 40440120 ii yTy NN rxy 3 TT 11 1y122 222 1 50 1040 26kN 840440120 ii xTx NN rxy 承压型高强螺栓在剪力作用下： 2 2 NT2T2b 11x1x1ymin ()2578.126106.3kN203kNNNNNN 还应验算构件的净截面强度，对构件来说，最外侧螺栓孔处截面受力最危险 2 n10 18340426 184248mmAAn d t 33411 1834058956000mm 1212 Itb 224 n 589560001826(40120 )243980000mmI 3 n n 43980000 258706mm 17170 I W 63 22 nn 50 10200 10 193.347.1240.4N /mm205N /mm 2587064248 MN f WA 所以此连接不安全的。
