鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)習(xí)題

1、例5.5.7 按構(gòu)造要求計算焊腳的尺寸要求：確定圖5.5.7所示貼邊焊的合理焊腳尺寸.答案：根據(jù)規(guī)范第8.2.7條第一款、第二款的規(guī)定 1） 在圖5.5.7（a）中， 取 取 因是貼邊焊：所以取合理。2） 在圖5.5.7（b）中 取 取 因是貼邊焊且取所以取焊腳尺寸合理。例5.5.10角鋼用角焊縫連接于鋼柱上的焊縫計算條件：如圖5.5.10所示，角鋼用角焊縫連于鋼柱上。焊縫分布于角鋼二側(cè)。焊腳尺寸，鋼材為Q345，焊條E50型，手工焊。 要求：確定焊縫所能承受的最大靜力荷載直F。 答案：將偏心力F向焊縫群形心簡化，則焊縫同時承受彎矩和剪力VFkN，按最危險點A或B確定焊腳尺寸。因轉(zhuǎn)角處有繞角焊

2、縫2，故焊縫計算長度不考慮弧坑影響，200mm。 焊縫計算截面的幾何參數(shù)： 應(yīng)力分量： ：0，3571F由規(guī)范表3.4.13查得角焊縫強度設(shè)計值嚴(yán)。解得：.因此該連接所能承受的最大靜力荷載設(shè)計值為450.7kN. 例5.5.15】 豎立鋼板用角焊縫連接于鋼柱上的焊縫計算（拉、剪） 條件：圖5.5.16所示，一豎立鋼板用有 鋼柱上。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力N=280N（設(shè) 計值），60°，角焊縫的焊腳尺寸8mm，鋼材為Q235B，手工焊，焊條E43. 要求：驗算直角角焊縫的強度 答案：查表得 1）解法1 將N力分解力垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，即焊縫同時承受和作用，可用規(guī)范式（7.1

3、.3-3）驗算 2）解法2 已知=60° 280kN，滿足要求 例5.5.17】 角鋼和節(jié)點板連接計算（兩邊側(cè)焊連接） 條件：如圖5.5.19所示，角鋼和節(jié)點板采用兩面?zhèn)群负缚p連接，N667kN（靜載設(shè)計值），角鋼為，節(jié)點板厚度為10mm，鋼材為Q235，焊條為E43型，手工焊。 要求：試確定所需焊縫的厚度和施焊長度 答案：角焊縫的強度設(shè)計值 角鋼肢尖處 角鋼肢背處 角鋼肢背、肢尖都?。ń卿撝澈椭饪刹捎孟嗤暮改_尺寸，也可使肢背的焊腳尺寸比肢尖的大2mm）。 所需焊縫計算長度為 側(cè)面焊縫實際施焊長度為，取280mm，取130mm例5.5.18 角鋼和節(jié)點板連接計算（三面圍焊連接）

4、 條件：圖5.5.20所示角焊縫與連結(jié)板的三面圍焊連接中，軸心力設(shè)計值N=800Kn(靜力荷載)，角鋼為2L110×70×10（長肢相連），連接板厚度為12mm，剛才Q235，焊條E43型，手工焊。 要求：試確定所需焊腳尺寸和焊縫長度。答案：設(shè)角鋼肢背、肢尖及端部焊腳尺寸相同，取;由規(guī)范表3.4.13查的角焊縫強度設(shè)計值160Nm。端縫能承受的內(nèi)里為：肢背和肢尖分擔(dān)的內(nèi)力為：肢背和肢尖焊縫需要的實際長度為： 取235mm 取100mm 例 5.5.24 兩鋼板拼接的螺栓連接條件：兩截面為的鋼板，采用雙蓋板和C級普通螺栓連接，螺栓M20，剛才Q235，承受軸心拉力設(shè)計值N=9

5、40Kn. 要求：試設(shè)計此鏈接。答案：1）確定連接蓋板截面。采用雙蓋板拼接，截面尺寸選，于連接鋼板截面面積相等，剛才也采用Q235.2)確定螺栓數(shù)目和螺栓排列布置。由規(guī)范表3.4.1-4查得：，。單個螺栓受剪承載力設(shè)計值：單個螺栓承壓承載力設(shè)計值：則連接一側(cè)所需螺栓數(shù)目為：個，取n=12個。采用圖5.5.26所示的并列布置。連接蓋板尺寸采用2塊，其螺栓的中距、邊距和端距均滿足規(guī)范表8.3.4的構(gòu)造要求。3）驗算連件的凈截面強度。由規(guī)范表3.4.1-1查得。連接鋼板在截面受力最大的N,連接蓋板則是截面受力最大也是N，但是因兩者剛才、截面均相同，故只驗算連接鋼板。設(shè)螺栓孔徑。滿足。例5.5.27梁

6、柱相連的螺栓連接條件：圖5.5.29所示梁用普通C級螺栓與柱的翼緣相連。此連接承受剪力設(shè)計值V=260kN，彎矩設(shè)計值M38kNm，梁端豎板下設(shè)上支托。鋼材Q235，螺栓直徑20mm螺紋處的有效面積，焊條采用E43系列，手工焊。 要求：按可拆卸的和永久性的兩種情況分別設(shè)計此連接。答案：1.假定結(jié)構(gòu)為可拆卸的，且支托只在安裝時起作用，此時螺栓需同時承受拉力和剪力。設(shè)螺栓群繞最下一排螺栓旋轉(zhuǎn)，采用10個螺栓分兩列均勻排開，如圖5.5.29（a），其內(nèi)力分布如圖5.5.29（c）所示。最上排螺栓承受的拉力最大，按下列公式計算： 每個螺栓承受的剪力為： 查規(guī)范表3.4.1-4，Q235級鋼普通C級螺栓

7、 ， 單個螺栓的承載力為： 按規(guī)范公式（7.2.1-8）和（7.2.1-9）的要求：,滿足要求。2.假定結(jié)構(gòu)為永久性的，剪力V由支托承受，彎矩N由螺栓承受。取螺栓實木為8個，均勻排成兩列如 圖5.5.2（d）所示，其內(nèi)力分布如圖5.5.29（e）。最上一排單個螺栓承受拉力為：支托和柱翼緣的連接用側(cè)面角焊縫，查表得，考慮V力對焊縫的偏心影響，取，。例5.5.33】 角鋼和節(jié)點板的搭接連接（用螺栓連接條件：有一角鋼和節(jié)點板搭接的螺栓連接，鋼材為Q235B·F鋼。承受的軸心拉力設(shè)計值計值（靜載）。采用C級螺栓，用的角鋼組成T形截面（見圖5.5.33），截面積。 要求：確定螺栓數(shù)量和布置 答

8、案：1.栓直徑確定 根據(jù)在角鋼上設(shè)置螺栓的構(gòu)造要求，在角鋼上的栓孔最大開孔直徑為23.5mm，線距e=50mm。據(jù)此選用M20螺栓，孔徑為。由螺栓的最大、最小容許距離queding螺栓邊距和中距。順內(nèi)力方向邊，故取端距為45mm中距（螺距），故取端距為65mm螺栓數(shù)目確定：一個C級螺栓受剪承載力設(shè)計值為所需螺栓數(shù)目n為個 取7個螺栓布置如圖5.5.33所示。故螺栓的承載力設(shè)計值應(yīng)乘以折減系數(shù)為得所需螺栓數(shù)為個所以取7個螺栓滿足螺栓抗剪要求。3.構(gòu)建凈截面強度驗算所以該連接按M20，7個螺栓如圖布置滿足要求。例5.5.37】 鋼板連接的承載力計算（用螺栓連接） ！條件：圖示5.5.35的兩塊鋼板

9、被兩塊蓋板用M20的C級螺栓拼接，螺栓孔徑d22mm。螺栓排列如圖5.5.35。鋼材為。要求：試確定此拼接所能承受的最大軸心拉力設(shè)計值N（靜載）。答案：1螺栓的排列距離校核 C級螺栓的M20，應(yīng)取栓空。螺栓中心間距、中心至構(gòu)件邊緣距離均符合螺栓排列距離的最大、最小要求。2.螺栓能承受的最大軸心拉力設(shè)計值 一個螺栓抗剪承載力設(shè)計值為 。是短拼頭，螺栓承載力不折減。所以：所以螺栓能承受的最大拉力設(shè)計值為3.構(gòu)件能承受的最大軸心拉力設(shè)計 值由圖5.5.35（b）主板軸力圖得主板1-1正交或折線截面是危險截面。主板1-1正交 凈截面積主板1-1折線凈截面積為由圖5.5.35（b）蓋板軸力得蓋板3-3截

10、面是危險截面.蓋板3-3凈截面積WEI 所以故所以，該連接所能承受的最大拉力設(shè)計值N（靜載）為由上計算表明，該連接多能承受的最大拉力設(shè)計值N是由主板凈截面強度條件控制。例5.5.38 鋼板連接的承載力計算（用高強度螺栓摩擦型連接）條件：同例5.5.37，但改用8.8級M20高強度螺栓摩擦型連接，接觸面采用噴砂后生赤銹處理。要求：試確定此拼接所呢個承受的最大拉力值N。答案：1.螺栓距離校核取，符合摩擦型栓孔比栓桿大1.52.0mm的要求。螺栓中心間距，中心至構(gòu)建邊緣距離同例5.5.37一樣，符合要求。2.螺栓能承受的最大軸心拉力設(shè)計值 在抗剪連接中，每個高強度摩擦型螺栓的承載力設(shè)計值為 所以為=

11、3.構(gòu)件能承受的最大軸心拉力設(shè)計值根據(jù)摩擦型螺栓軸力圖5.5.36和由圖5.5.35（b）主板軸力圖得主板1-1正交或折線截面是危險截面。得主板1-1正交凈截面對應(yīng)的為得主板1-1折線凈截面對應(yīng)的為蓋板3-3凈截面,對應(yīng)的為主板毛截面A，對應(yīng)的為=697568N所以，該連接所能承受的最大拉應(yīng)力設(shè)計值N為由上計算表明，該連接多能承受的最大拉力設(shè)計值N是由主板凈截面強度條件控制。例5.2.3 焊接工形等截面簡支梁的強度、剛度驗算條件：某焊接工字形等截面簡支樓蓋梁，截面尺寸如圖5.2.3示，無削弱。在跨度中點和兩端都沒有側(cè)向支承，材料為Q235鋼。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值，為間接動力荷載，其中可變荷載效應(yīng)占一

12、半，多用正在梁的頂面，其沿梁跨度方向的支承為130mm。要求：驗算該梁的強度和剛度答案：Q235鋼強度設(shè)計值 樓蓋主梁的撓度容許值 1. 截面幾何特性計算面積 中和軸位置（圖5.2.3（b）：度強軸x軸的慣性矩式中略去不及翼緣板對自身形心軸的慣性矩。對受壓纖維的截面模量對受拉纖維的截面模量受壓翼緣板對x軸的面積矩受拉翼緣板對x軸的面積矩x軸以上（或以下）截面對x軸的面積矩2. 梁的內(nèi)力計算（1） 荷載計算梁自重標(biāo)準(zhǔn)值 式中1.2為考慮腹板加勁肋等附加構(gòu)造用鋼材使梁自重增大的系數(shù)，為鋼材質(zhì)量密度，9.807為重力加速度取值。梁自重設(shè)計值 集中荷載設(shè)計值 (2)梁的內(nèi)力計算（5.2.4）跨中截面彎

13、矩設(shè)計值 支座截面剪力設(shè)計值跨度中點截面處剪力設(shè)計值3. 截面強度計算（1） 抗彎強度驗算跨中截面受拉邊緣纖維因截面無削弱，翼緣厚t=14mm，受壓翼緣自由外伸寬度，查規(guī)范4.1.1條，取截面塑性發(fā)展系數(shù)。 基本滿足要求。（2） 梁支座截面處的抗剪強度 ，滿足要求。（3） 腹板局部承壓強度由于在跨度中點固定集中荷載作用處金額支座反力作用處設(shè)置支承加勁肋，因而不被驗算腹板局部承壓強度。（4） 折算應(yīng)力 由跨度中點截面腹板計算高度下邊緣處控制，該處的正應(yīng)力剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力分別為：折算應(yīng)力：，滿足要求。4. 剛度計算（規(guī)范第3.5.1條）跨中最大撓度滿足要求。該梁的強度剛度均滿足要求。例5.2.6

14、雙軸對稱焊接工字形等截面簡支梁的整體穩(wěn)定驗算（跨中有一個側(cè)向支承點）條件：某焊接工字形等截面簡支梁（圖5.2.6），跨度12m，自重2.45kNm（標(biāo)準(zhǔn)值）。梁上翼緣有3個集中荷載F500kN（設(shè)計值）分別作用于跨度的四分點處，跨度中點有一個側(cè)向支承，鋼材為Q343鋼。 要求：試驗算此梁的整體穩(wěn)定性。 答案：（1）判斷是否要進(jìn)行整體穩(wěn)定計算 梁受壓翼緣側(cè)向自由長度與其寬度的比值13，超過規(guī)范表4.2.1規(guī)定的數(shù)值，故進(jìn)行整體穩(wěn)定計算 （2）求最大彎矩設(shè)計值 （3）梁截面幾何特性 （4）鋼材強度設(shè)計值翼緣鋼板厚度為20mm，查規(guī)范表3.4.1-1得。（5）用近似公式計算因，可以用規(guī)范（B.5-1

15、）式計算 ，滿足要求.(6)用規(guī)范（B1）公式計算 按規(guī)范表B.1跨度中點有一個側(cè)向支承點的情況，但3個集中荷載不全位于跨中央附近，故根據(jù)注3，應(yīng)取表中項次5，即按均布荷載作用在上翼緣上的。雙軸對稱截面整體穩(wěn)定系數(shù)為 整體穩(wěn)定性滿足要求。例5.3.9】 工形截面柱的剛度、整體穩(wěn)定驗算 條件：兩端鉸接軸心壓桿所受的軸向壓力設(shè)計值N=500kN，柱的高度為6m，設(shè)在x平面內(nèi)柱高為4.5m處有支撐系統(tǒng)以阻止柱的側(cè)向位移，柱截面為焊接工字形翼緣為軋制邊，尺寸如圖5.3.8所示，鋼材為Q235。 要求：驗算整體穩(wěn)定性 答桑：根據(jù)題意可知。l）計算截面特征值。 毛截面面積： 截面慣性： （忽略腹板） 截面

16、回轉(zhuǎn)半徑： 2）柱的長細(xì)比和剛度驗算。 3）整體穗定驗緝。 根據(jù)截面組成條件，從規(guī)范表5.1.-1知，對x軸屬b類，對y軸屬c類，查規(guī)范表C-2，C-3得： 滿足要求。例5.3.11工形截面柱的局部穩(wěn)定驗算條件：焊接組合工字形截面軸心受壓柱，柱截面尺寸和軸心壓力與例5.3.10相同。 要求：驗算實腹桂腹板和翼緣的局部穩(wěn)定。 答案：腹板高度，厚度；長細(xì)比，翼緣外仲寬度，厚度。 腹板局部穩(wěn)定按規(guī)范公式（5.4.2-1）： 翼緣局部穩(wěn)定性按規(guī)范公式（5.4.1-1） 腹板和翼緣的局部穩(wěn)定均能得到保證。例5.3.14】 支架的桿件截面設(shè)計 條件：如圖5.3.12（a）所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計壓力

17、為N16o0kN（設(shè)計值），柱兩端鉸接，鋼材為QZ35，截面無孔眼削弱。 要求：試設(shè)計此支柱的截面：采用普通軋制工字鋼； 答案：支柱在兩個方向的計算長度不相等，故取如圖5.3.12（b）所示的截面朝向，將強軸順x軸方向，弱軸順y軸方向。這樣，柱在兩個方向的計算長度分別為：（1）試選截面 假定90，對于軋制工字鋼，當(dāng)繞x軸失穩(wěn)時屬于a類截面，由規(guī)范表c-1查得繞y軸失穩(wěn)時屬于b類截面，由規(guī)范表C2查得。需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為： 不可能選出同時滿足的型號，可適當(dāng)照顧到和進(jìn)行選擇?，F(xiàn)試選（2） 截面驗算因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行整

18、體穩(wěn)定和剛度驗算。長細(xì)比： 遠(yuǎn)大于，故由查規(guī)范表C-2得。例5.3.17 格構(gòu)柱的強度、穩(wěn)定和剛度驗算條件：圖5.3.17所示截面的軸心受壓綴條柱，格構(gòu)式柱截面由兩個普通槽鋼（）組成，柱肢的中心距為260mm，綴條采用單角鋼（）。荷載的設(shè)計值為軸心壓力N=1750kN，柱的計算長度為，鋼材為Q235，截面無削弱。要求：驗算柱肢和綴條的強度、穩(wěn)定和剛度答案：1.截面特性：柱截面面積 單肢計算長度 單肢回轉(zhuǎn)半徑 繞虛軸慣性矩 虛軸回轉(zhuǎn)半徑 長細(xì)比 綴條截面面積 換算長細(xì)比 2.截面驗算雙槽鋼格構(gòu)式柱屬規(guī)范表5.1.2-1中的b類截面，只需要計算繞虛軸的穩(wěn)定性，查規(guī)范表C-2，當(dāng)時，于是 滿足整體穩(wěn)定要求；因截面無削弱不需要驗算凈截面強度。局部穩(wěn)定：因柱肢為型鋼，局部穩(wěn)定能夠保證。4.剛度驗算 5. 綴條截面驗算：應(yīng)用