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3.13如图所示梁与柱（钢材为Q235B）的连接中,M=100kN·m,V=600kN,已知梁端板和柱翼缘厚均为14mm,支托厚20mm,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C级螺栓承受，螺栓
直径24mm,验算螺栓是否满足要求。
解：(1)验算受剪承载力：
a. 确定焊脚高度
板件边缘的角焊缝：t?20mm,hfmax?20?(12)?18mm;
普通角焊缝：tmin?min(14,20)?14mm,hfmax?1.2?14?16.8mm; 则hfmax?min(16.8,20)?16.8mm; 故取hf?10mm
b.he?0.7hf?0.7?10?7mm
设承受静载，支托选用Q235B，则查表得角焊缝强度设计值ff?160Nmm 采用三面围焊且为绕角焊：
对于水平焊缝，承受正应力，lw1?b?300mm
对于竖向焊缝，承受剪应力，lw2?250mm
w2N2340?103?f???97.143Nmm2?ffw?160Nmm2，满足要
2?0.7hflw22?0.7?10?250求。
故焊缝A的高度hf?10mm。 (2)验算抗弯承载力
b2查表得普通C级螺栓抗拉强度设计值ft?170Nmm；公称直径为24mm的普通螺2栓Ae?353mm
故抗弯承载力满足要求。 (3)验算构造要求： C级螺栓
d0?d?(11.5)?24?1.5?25.5mm3d0?3?25.5?76.5?100mm故满足构造要求
综合(2),(3)该螺栓满足要求。
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Q235B。若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面间仅用钢丝刷清理浮锈），其承载力有何差别？
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2?106kN;2解：
V106H106Nv???26.5kN;Nt???26.5kN;4444V?H?150?cos45?150?（1） 验算拉剪作用
b2b2查表得普通C级螺栓ft?170Nmm； fv?140Nmm；Q235B钢
fcb?305Nmm2；公称直径为20mm的普通螺栓Ae?245mm2。
故，验算合格。
（2） 改用M20级的8.8级高强度螺栓摩擦型连接，查表得预拉力P?125kN，抗滑移系
数??0.30，且单剪nf?1。取标准孔k?1.0。 未超过5%，故验算合格。 设其承载力为F，Nv?Nt?122?F?F； 42822FFNvNt21188????F?(?)=1.0，则F?142.7kN，承载bbNvNt33.75100833.75100力下降。
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。
b2解：螺栓群轴心受剪，查表得公称直径为20mm的C级螺栓fv?140Nmm
（1） 受剪承载力
双剪nv?2；N?nv?bv?d24?fvb?2??4?202?140?10?3?88.0kN
b2（2） 承压承载力：查表得Q235钢，C级螺栓fc?305Nmm
Ncb?d??t?fcb?20?20?305?10?3?122kN；
（3） 净截面强度计算
取不利情况，对C级螺栓d0?d??11.5??20?1.5?21.5mm； Q235钢极限抗拉强度fu?370Nmm
21?NNNNN??，若取薄板??2??；若取厚板??；故取厚板计
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算。
An1??40?60?60?60?60?40?3d0??20??320?3?21.5??20?5110mm2An2?40?60?2?60?2?60?60?40?4d0?20??370?4?21.5??20?5680mm2An32?60?2?60?2?60?2?40?5d0?20??419?5?21.5??20?6230mm22???40?60???故取An?An1?5110mm。
（4） 毛截面强度计算
查表得Q235钢在t?20mm时f?205Nmm
2N1?N3?N2，故取Fmax?N1?1144kN。
综上，此连接能承受的最大承载力为Fmax?1144kN。
3.16 如上题中将C级螺栓改用M20（d?20mm）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：（1）摩擦型连接：
查表得预拉力P?155kN，抗滑移系数??0.30，且双剪nf?2。取标准孔k?1.0。 净截面强度：
???1?0.51??0.7fu,N2?0.7fuAn?1?0.51??0.7?370?5110?10?3??1?0.5???1171kNn?Ann?13????毛截面强度：N3?A?f?320?20?205?10?3?n?N?n??3??1312kN
N1?N2?N3，故取Fmax?N1?1088kN
（3） 承压型连接：
b2b2查表得fc?470Nmm； fv?310Nmm；且双剪nv?2；公称直径为20mm2的普通螺栓Ae?245mm。
设剪切面在螺纹处： 净截面强度：
毛截面强度：N3?A?f?320?20?205?10?3?1312kN
N3?N2?N1，故取Fmax?N3?1312kN
3.17 试验算如图所示钢梁的拼接。拼接采用高强度螺栓型连接。钢材为Q345钢，采用10.9级M20高强度螺栓，孔径为22mm，接触面喷砂后涂富锌漆。拼接处梁的内力为
V?650kN,M?2500kN?m（翼缘拼接可按轴心力计算，轴心力取翼缘截面面积和翼缘
内平均正应力的乘积，腹板拼接承受全部的剪力和按截面惯性矩比例分配给腹板的弯矩）。
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钢结构第三章作业答案(供参考)
