鋼結(jié)構(gòu)第三章作業(yè)答案

1、如下列圖梁與柱鋼材為Q235B的連接中，M=100kN m,V=600kN,梁端板和柱翼緣厚均為14mm,支托厚20mm,試完成以下設(shè)計(jì)和驗(yàn)算：解: (1)驗(yàn)算受剪承載力：a.確定焊腳高度1剪力V由支托焊縫承受，焊條采用 E43型，手工焊，求焊縫 A的高度hf。2彎矩M由普通C級(jí)螺栓承受，螺栓 直徑24mm,驗(yàn)算螺栓是否滿足要求。板件邊緣的角焊縫：t 20mm,hfmax 20 (V- 2) 18mm;普通角焊縫： 垢山 mi n(14,20) 14mm, hf max 1.2 14 16.8mm;那么 hfmax min(16.8,20)16.8mm;tmax max(14,20)20mm,

2、 6mm;故取hf 10mmb. he 0.7hf 0.7 10 7mm設(shè)承受靜載，支托選用 Q235B，那么查表得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值160N mm2采用三面圍焊且為繞角焊：對(duì)于水平焊縫，承受正應(yīng)力，心 b 300mmN10.7hflW1 f ffw 0.7 10 300 1.22 160 10 3 410kN;對(duì)于豎向焊縫，承受剪應(yīng)力，lw2 250mmN21.25 V N11.25 600 410340kN;N2340 10397.143 N. mm2ffw 160 N mm2，滿足要f 2 0.7hflw22 0.7 10 250求。故焊縫A的高度hf 10mm。(2)驗(yàn)算抗彎承載力y26

3、00mm; y3y4500mm; y5 y6300mm;y7 y8 200mm; y9 y10 100mm;NiYi2YiNi3Myi100 103 6002 2 2 2 22yi2 (600500 300200100 )40kN;查表得普通C級(jí)螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftb 170 N mm2 ；公稱直徑為24mm的普通螺栓 A 353mm2Ntb 代 ftb 353 170 10 360.1kNN1 Ntb故抗彎承載力滿足要求。(3)驗(yàn)算構(gòu)造要求：C級(jí)螺栓d。3d。d (1T.5)24 1.5 25.5mm3 25.5 76.5 100mm故滿足構(gòu)造要求綜合,(3)該螺栓滿足要求。3.14試驗(yàn)

4、算如下列圖拉力螺栓連接的強(qiáng)度。C級(jí)螺栓M20，所用鋼材Q235B。假設(shè)改用M20的8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接摩擦面間僅用鋼絲刷清理浮銹，其承載力有何差異？=-IVH150cos 451502-2106kN;解：2V106旦106Nv26.5kN; Nt26.5kN;4444(1)驗(yàn)算拉剪作用查表 得普通 C 級(jí)螺栓 ftb 170 N mm2 ；fvb 140 N mm2 ； Q235B 鋼fcb 305 N mm2 ；公稱直徑為20mm的普通螺栓 Ae 245mm2。Nb1 Nvd2 nv VA ftb 2451 4 202 140 10 3170 10 341.65kN44.0kNNvN

5、：Nthi bNt26.544.026.5 241.650.876 1Nv 26.5Nb20 16 30510 397.6kN故，驗(yàn)算合格。(2) 改用M20級(jí)的8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接,查表得預(yù)拉力P 125kN ,抗滑移系0.30，且單剪nf 1。取標(biāo)準(zhǔn)孔k1.0。Nb1 P VbNt0.9k nf0.8P0.80.9 1.0 1 0.30 125125 100kN33.75kNNvvNtbNt未超過5%，26.526.51.051.033.75100故驗(yàn)算合格。設(shè)其承載力為F , NvNtNv NtNb亍A833.75二 F8100力下降。F(33.75丄)=1.0，那么 F 142

6、.7kN，承載10020mm，求此連接最大能承受的Fmax3.15如下列圖螺栓連接采用 Q235B鋼。C級(jí)螺栓直徑d值。解：螺栓群軸心受剪，查表得公稱直徑為20mm 的 C級(jí)螺栓 fvb 140 N mm2(1)受剪承載力d2nv232 20140 1088.0kNN d t fcb 20 20 305 103122kN ;Nminmin N：,N： min 88.0,12288.0kNN1 Nmin n 88.0 13 1144kN(3)凈截面強(qiáng)度計(jì)算取不利情況，對(duì) C級(jí)螺栓d0 d V 1.520 1.5 21.5mm ；Q235鋼極限抗拉強(qiáng)度 花 370 N mm2假設(shè)取薄板丄N2In

7、12假設(shè)取厚板24lnIn 20；故取厚20ln板計(jì)算。An14060606060403d。20320 321.52025110mmAn2406026026060404do 20370421.520 5680 mm2An340602602602602 405d。204195 21.5206230mm2故取AnA1125110mm。NAn0.7 fu,N2 0.7fuAn0.7 370 5110 10 31323kN(4)毛截面強(qiáng)度計(jì)算查表得Q235鋼在t 20mm時(shí)f 205 N mm2N3f, N3 A f 320 20 205 10 31312kNAN1 N3 N2，故取 Fmax N1

8、1144kN。綜上，此連接能承受的最大承載力為Fmax 1144kN。3.16如上題中將C級(jí)螺栓改用M20 d 20mm的1級(jí)高強(qiáng)度螺栓。求此連接最大能承 受的Fmax值。要求按摩擦型連接和承壓型連接分別計(jì)算鋼板外表僅用鋼絲清理浮銹。解：1摩擦型連接:查表得預(yù)拉力P 155kN，抗滑移系數(shù) 0.30,且雙剪nf 2。取標(biāo)準(zhǔn)孔k 1.0。Nb 0.9knf P 0.9 1.0 2 0.30 155 83.7kNN1 N： n 83.7 131088kN凈截面強(qiáng)度：nKI1 0.5-1 0.7 fu, N 2 0.7 fu A, 1 n Annini0.5上 0.7 370 5110 10 310

9、.5 n131171kN毛截面強(qiáng)度：N3 A f32020205 101312kNNi N2 N3，故取FmaxN11088kN(3) 承壓型連接:查表得fcb470 N mm2 ；310 N . mm2;且雙剪nv 2 ;公稱直徑為 20mm的普通螺栓Ae 245mm2。設(shè)剪切面在螺紋處:NbcNb.inN1nv Ae fv： 2 245cb20min N：, N：Nm.n n 151.93310 10151.9kN20 470 103min 151.9,188131975kN188kN151.9kN凈截面強(qiáng)度:N 0.7fu,N20.7fuAnAn0.73370 5110 101323 k

10、N毛截面強(qiáng)度:N3 A f 32020205 10 31312kNN3 N2N1，故取 FmaxN31312kN3.17試驗(yàn)算如下列圖鋼梁的拼接。拼接采用高強(qiáng)度螺栓型連接。鋼材為Q345鋼，采用1級(jí)M20高強(qiáng)度螺栓，孔徑為22mm，接觸面噴砂后涂富鋅漆。拼接處梁的內(nèi)力為V 650kN, M 2500kN m翼緣拼接可按軸心力計(jì)算，軸心力取翼緣截面面積和翼緣內(nèi)平均正應(yīng)力的乘積，腹板拼接承受全部的剪力和按截面慣性矩比例分配給腹板的彎矩。解：查表得1級(jí)M20高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力 P 155kN，抗滑移系數(shù)0.40,且雙剪nf 2。取標(biāo)準(zhǔn)孔k 1.0。Nm.n疋 0.9knf P0.9 1.0 2 0.4

11、0 155 111.6kN131394I4501300 216222013008.066 10 mm1212Lio=1li |l r* f*十* *常傘第I!JIJIirnfl II tl IIII ir ir II H Jr4(1) 翼緣板驗(yàn)算f +t +MyI203.94N. mm26 ,1300 16、2500 10()2 28.066 109n 16;N203.94 450 16 1031468.368 n 疋山 161468.368kN111.6 1785.6kN凈截面強(qiáng)度:查表得Q345 鋼 fu 470 N mm2, f 310 N.2 mm取最外排螺栓:2 mm31468.36

12、8 103 =221.8270.7 fu =0.7 470=329 N,450-4 2216毛截面強(qiáng)度:N 1468.368103450 16203.94f 310 N . mm2故翼緣驗(yàn)算合格。(2) 腹板驗(yàn)算剪扭組合:剪力偏心:e 1 10 60 1 80 105mm;V 650kN2 21 b h3 10 130031.83 109mm41212I w1.83 109w -M92500567.2kN mI8.066 10彎矩分配:扭矩：Tmax V e Tw650 105 10 3567.20635.45kN m設(shè)左邊為Tmax所在的板，那么危險(xiǎn)點(diǎn)為1、2 點(diǎn)。1 點(diǎn)：x140mm, y

13、1600mm2 2xyi26402 410022002 3002 4002 5002 60023681600mm2取1點(diǎn)：N1F650N1TxN1Tyy1Ty1635.45 600A2 2xyi3681600X1Tx-i635.45 40A2 2Xiyi368160025kN;213103.56kN;6.90kN;N1TN1T那么,NxN1Tx 103.56kN;Ny N1Ty N1F 6.90 25 31.90 kN;NNx2 Ny2103.562 31.902108.36 Nmin 111.6kN故腹板驗(yàn)算合格。3.18雙角鋼拉桿與柱的連接如圖。拉力 N 550kN。鋼材為Q235B鋼。角

14、鋼與節(jié)點(diǎn)板、節(jié) 點(diǎn)板與端板采用焊縫連接，焊條采用 E43型焊條。端板與柱采用雙排 1級(jí)M20高強(qiáng)度螺栓 連接。構(gòu)件外表采用噴砂后涂無機(jī)富鋅漆處理。試求：1角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度；2節(jié)點(diǎn)板與端板的焊縫高度；3驗(yàn)算高強(qiáng)度螺栓連接分別按摩擦型和承壓型連接考慮解：1角鋼長(zhǎng)肢相并：K1 0.65; K2 0.35;雙面焊，查表得ffw 160 N mm21肢背：M K1N 0.65 550 178.75kN2肢尖：N2k2n0.35 - 550 96.25kN2焊腳高度hflwmax 60hf 360mmN1178.751030.7hf ffw0.7 6160w12hf266 26 2N296.25

15、1030.7hf ffw0.7 61606mm266mm;l143.3mm;143.3280mm ,I1Iw2 2hflw2肢尖：, lw1 肢背：,l1280mm22 6155.3mm, l2160mm故取肢背焊縫長(zhǎng)度為肢尖焊縫長(zhǎng)度為 160mm。2V H 550cos 45550子389kN;普通角焊縫:tminmin(14, 20)14mm, hf max 1.2 14 16.8mm;tmax max(14,20)20mm, hfmin6mm;hflw2 0.7hfb12 1f1.4 f2 0.7hflw設(shè)承受靜載,1601.222389 103f 1.22-123.74 N mm2 ；

16、122245.4mm1.4 123.74lw Ihf22hf220hf5.23mm hf440 2hf1122.75 0215mm故取 hf 10mm。(3) 摩擦型連接:查表得預(yù)拉力P 155kN，抗滑移系數(shù)0.35,且單剪nf 1。取標(biāo)準(zhǔn)孔k1.0。Nb 0.9knf P 0.9 1.0 1 0.35 155 48.825kNbNt0.8P0.8 155 124 kNV389Nv38.9kN ；n2 5承受彎矩：M V e 389 20 10 37.78kN m。HMy3897.780.16Nt258.35kNnyi 25 20.082 0.16NvNt38.958.35bb1.281.0，故驗(yàn)算不合格。NvbNtb48.825124承壓型