鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3章例題

1、設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題第第3 3章章 例題例題8fhmm155,wlmm【例【例3.1】試驗(yàn)算圖試驗(yàn)算圖3.22所示直角角焊縫的強(qiáng)度。已知焊縫承受的所示直角角焊縫的強(qiáng)度。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力靜態(tài)斜向力N=280kN( (設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值) )， , ,角焊縫的焊角尺角焊縫的焊角尺寸寸 , ,實(shí)際長(zhǎng)度實(shí)際長(zhǎng)度 鋼材為鋼材為Q235B，手工，手工焊，焊條為焊，焊條為E43型。型。 60設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理

2、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題圖圖3.22 3.22 例例3.13.1圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】將將N分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力：分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力：3sinsin60280242.5kN2xNNN32140 1089.9N mm22 0.7 8 (155 16)yfe wNh l 32242.5 10155.8N mm22 0.7 8 (155 16)xfe wNh l 1coscos60280140kN2yNNN設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)

3、的連接例題焊縫同時(shí)承受焊縫同時(shí)承受 和和 作用，用式作用，用式（3.6）驗(yàn)算：驗(yàn)算：ff222222ffff155.889.9156.2N mm160N mm1.22wf設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題 【例【例3.2】 試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接（圖試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對(duì)接連接（圖3.24）。已知鋼）。已知鋼板寬板寬B=270mm,厚度厚度t1=28mm, ,拼接蓋板度拼接蓋板度, , t2=16mm, ,該連接承受的靜態(tài)軸心力該連接承受的靜態(tài)軸心力N=1400kN（設(shè)計(jì)值）（設(shè)計(jì)值）, ,鋼材鋼材為為Q235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43型

4、。型。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題圖圖3.24 3.24 例例3.23.2圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題 【解】【解】設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法設(shè)計(jì)拼接蓋板的對(duì)接連接有兩種方法, ,一種方法一種方法是假定焊腳尺寸求焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋是假定焊腳尺寸求焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺板的尺寸；另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗(yàn)算焊縫的承載力，如果假定的焊腳尺寸和拼寸，然后驗(yàn)算焊縫的承載力，如果假定的焊腳尺寸和拼接蓋板尺寸不

5、能滿足承載力要求時(shí)，則進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整再接蓋板尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整再驗(yàn)算，直到滿足要求為止。驗(yàn)算，直到滿足要求為止。 角焊縫的焊腳尺寸角焊縫的焊腳尺寸 應(yīng)根據(jù)板件厚度確定：應(yīng)根據(jù)板件厚度確定： 由于焊縫是在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度由于焊縫是在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度 fh22116mm6mm, ttt設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題則則：fmax(1 2)16(1 2)15mm14mmht或fmin1.51.5 287.9mmht取取： 查附錄表查附錄表1.2得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值得角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f10mmh w2t160N mm

6、f（1 1）采用兩）采用兩面?zhèn)群该鎮(zhèn)群笗r(shí)時(shí) 圖圖3.24(a) 3wwef1400 101250mm0.7 10 160Nlh f連接一側(cè)所需焊縫的總長(zhǎng)度，可按式連接一側(cè)所需焊縫的總長(zhǎng)度，可按式(3.8)計(jì)算得：計(jì)算得：設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題 此對(duì)接連接采用了上下兩塊拼接蓋板，共有此對(duì)接連接采用了上下兩塊拼接蓋板，共有4 4條側(cè)焊條側(cè)焊縫，一條側(cè)焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為縫，一條側(cè)焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為: : wwff1250220333mm46.5kN44dNnfN 構(gòu)件承壓：構(gòu)件承壓：bbcc122 8 30553.7kN46.5kNNdt fN 設(shè)計(jì)原

7、理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.133.13】牛腿用牛腿用C C級(jí)普通螺栓以及承托與柱連接，如級(jí)普通螺栓以及承托與柱連接，如圖圖3.633.63，承受豎向荷載（設(shè)計(jì)值），承受豎向荷載（設(shè)計(jì)值）F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm。試設(shè)計(jì)其螺栓連接。已知構(gòu)件和螺栓均用。試設(shè)計(jì)其螺栓連接。已知構(gòu)件和螺栓均用Q235Q235鋼材，螺栓為鋼材，螺栓為M20M20，孔徑，孔徑21.5mm21.5mm。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題圖圖3.63 3.63 例例3.133.13圖圖

8、設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】牛腿的剪力牛腿的剪力V=F=220kNV=F=220kN由端板刨平頂緊于承托傳由端板刨平頂緊于承托傳遞；彎矩遞；彎矩 由螺栓連接傳遞，由螺栓連接傳遞，使螺栓受拉使螺栓受拉, ,初步假定螺栓布置如圖初步假定螺栓布置如圖3.633.63。對(duì)最下排螺栓。對(duì)最下排螺栓O O軸取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓軸取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1 1）的拉力為：）的拉力為： 220 0.244kN m,MFe211yiNMy2222(44 0.32) 2 (0.080.160.240.32 )36.7kN單個(gè)螺栓的抗拉承載力

9、設(shè)計(jì)值為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為： bbtt1245 17041.7kN36.7kNeNA fN所假定螺栓連接滿足設(shè)計(jì)要求，確定采用。所假定螺栓連接滿足設(shè)計(jì)要求，確定采用。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.143.14】設(shè)圖設(shè)圖3.653.65為一剛接屋架支座節(jié)點(diǎn)，豎向力為一剛接屋架支座節(jié)點(diǎn)，豎向力由承托承受。螺栓為由承托承受。螺栓為C C級(jí)，只承受偏心拉力。設(shè)級(jí)，只承受偏心拉力。設(shè)N N250kN250kN，e=100mme=100mm，螺栓布置如圖，螺栓布置如圖3.653.65（a a）所示。）所示。圖圖3.65 3.65 例例3

10、.143.14圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】螺栓有效截面的核心距螺栓有效截面的核心距 222214 (50150250 )116.7mme=100mm12 250iyny即偏心力作用在核心距以內(nèi)即偏心力作用在核心距以內(nèi), ,屬小偏心受拉屬小偏心受拉 圖圖3.65(c)3.65(c)應(yīng)由式應(yīng)由式(3.48a)(3.48a)計(jì)算：計(jì)算：112222250250 100 25038.7kN124 (50150250 )iNNeNyny需要的有效面積：需要的有效面積： 321bt38.7 10228mm170eNAf采用采用M20M20螺栓，

11、螺栓， 2245mmeA 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】由于由于e=200mm117mme=200mm117mm，應(yīng)按大偏心受拉計(jì)算螺栓的，應(yīng)按大偏心受拉計(jì)算螺栓的最大拉應(yīng)力。假設(shè)螺栓直徑為最大拉應(yīng)力。假設(shè)螺栓直徑為M22M22（查附表（查附表8.18.1知，知， ） 并假定中和軸在上面第一排螺栓處，則以下螺栓均并假定中和軸在上面第一排螺栓處，則以下螺栓均為受拉螺栓為受拉螺栓 圖圖3.653.65（d d） 。由式（。由式（3.493.49）計(jì)算：）計(jì)算：2303mmeA 11222222i250 (200250) 50051.1kN2

12、(500400300200100 )Ne yNy需要的螺栓有效面積：需要的螺栓有效面積： 32251.1 10300.6mm303mm170eA【例【例3.153.15】同例同例3.143.14，但取，但取e=200mme=200mm。設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.163.16】設(shè)圖設(shè)圖3.673.67為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力V V250kN250kN，e=120mme=120mm，螺栓為，螺栓為C C級(jí)，梁端豎板下有承托。鋼材級(jí)，梁端豎板下有承托。鋼材為為Q235BQ235B，手工焊，焊條，手工焊，焊條E

13、43E43型型, ,試按考慮承托傳遞全部剪試按考慮承托傳遞全部剪力力V V和不承受和不承受V V兩種情況設(shè)計(jì)此連接。兩種情況設(shè)計(jì)此連接。 圖圖3.67 3.67 例例3.163.16圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】（1 1）由附表）由附表1.21.2和附表和附表1.31.3可知，可知， 承托傳遞全部剪力承托傳遞全部剪力V V250kN250kN，螺栓群只承，螺栓群只承受由偏心力引起的彎矩受由偏心力引起的彎矩 。按彈性。按彈性設(shè)計(jì)法，可假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓設(shè)計(jì)法，可假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓的軸線上。設(shè)螺

14、栓為的軸線上。設(shè)螺栓為M20M20（ ），則受拉螺栓數(shù)），則受拉螺栓數(shù) 連接中為雙列螺栓，用連接中為雙列螺栓，用m m表示，一個(gè)螺栓的抗拉承載表示，一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：力設(shè)計(jì)值為：w2t160N mm ,fb2v140N mmf,=250 0.12=30kN mMVe2eA =245mmtn =8bbtt245 17041.7kNeNA f螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力：3b1t2222230 1040020kN41.7kN2 (100200300400 )tiMyNNmy設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題 設(shè)承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群福?/p>

15、并取焊腳尺設(shè)承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群?，并取焊腳尺寸寸 , ,焊縫應(yīng)力為：焊縫應(yīng)力為： f10mmh 22w2ffe1.351.35 20150.7N mm160N mm2 0.7 10 (1802 10)wVfhl 式中的常數(shù)式中的常數(shù)1.351.35是考慮剪力是考慮剪力V V對(duì)承托與柱翼緣連接角對(duì)承托與柱翼緣連接角焊縫的偏心影響。焊縫的偏心影響。 （2 2）不考慮承托承受剪力）不考慮承托承受剪力V V，螺栓群同時(shí)承受剪力，螺栓群同時(shí)承受剪力V=250kN V=250kN 和彎矩和彎矩 M M30kNm 30kNm 作用。單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)作用。單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值為：值為： 22bb

16、vvv3.14 20114044.0kN44dNnf bbccN20 20 305122kNdt f設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題bt41.7kNN 單個(gè)螺栓的最大拉力單個(gè)螺栓的最大拉力t20kNN 單個(gè)螺栓的剪力單個(gè)螺栓的剪力bvc25025122kN10VNNn剪力和拉力聯(lián)合作用下：剪力和拉力聯(lián)合作用下： 2222vtbbvt25200.744144.041.7NNNN設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.173.17】試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235BQ

17、235B，高強(qiáng)度螺栓為高強(qiáng)度螺栓為8.88.8級(jí)的級(jí)的M20,M20,連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=800kN,N=800kN,試設(shè)計(jì)此試設(shè)計(jì)此連接。連接。 圖圖3.72 3.72 例例3.173.17圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】（1 1）采用摩擦型連接時(shí)）采用摩擦型連接時(shí)由表由表3.83.8查得每個(gè)查得每個(gè)8.88.8級(jí)的級(jí)的M20M20高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得對(duì)于查

18、得對(duì)于Q235Q235鋼材接觸面作噴砂處理時(shí)鋼材接觸面作噴砂處理時(shí) 0.45單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為： bvf0.90.9 2 0.45 125101.3kNNnP 所需螺栓數(shù)：所需螺栓數(shù)： bv8007.9,9101.3NnN取 個(gè)螺栓排列如圖螺栓排列如圖3.723.72右邊所示右邊所示設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題（2 2）采用承壓型連接時(shí)）采用承壓型連接時(shí)由附表由附表1.31.3可知，可知，b2b2vc250N mm ,470N mmff單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：22bbvvv3.14 20225

19、0157kN44dNnfbbcc20 20 470188kNNdt f則所需螺栓數(shù)：則所需螺栓數(shù)： bmin8005.1,6157NnN取 個(gè)螺栓排列如圖螺栓排列如圖3.723.72左邊所示左邊所示設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.183.18】圖圖3.753.75所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接, ,被連接構(gòu)被連接構(gòu)件的鋼材為件的鋼材為Q235BQ235B。螺栓為。螺栓為10.910.9級(jí)，直徑級(jí)，直徑20mm20mm，接觸面采，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值, ,試驗(yàn)算此連接的承載試驗(yàn)

20、算此連接的承載力。力。圖圖3.75 3.75 例例3.183.18圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系數(shù)查得抗滑移系數(shù) ，預(yù)拉力，預(yù)拉力P=155kNP=155kN。 0.45單個(gè)螺栓的最大拉力單個(gè)螺栓的最大拉力31t122222384106 10350162 2 (35025015050 )iMyNNnmy 2444.268.2kN750kNV設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【例【例3.193.19】如圖如圖3.763.76所示，某節(jié)點(diǎn)端板（所示

21、，某節(jié)點(diǎn)端板（t=16mmt=16mm）連接）連接與共型柱翼緣（與共型柱翼緣（t=16mmt=16mm），鋼材為），鋼材為Q235B,Q235B,連接用高強(qiáng)度連接用高強(qiáng)度螺栓為螺栓為10.910.9級(jí)摩擦型，級(jí)摩擦型，4M224M22（單個(gè)（單個(gè) ），摩擦），摩擦面噴砂丸處理，抗滑移系數(shù)面噴砂丸處理，抗滑移系數(shù)0.450.45，節(jié)點(diǎn)中心受水平設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)中心受水平設(shè)計(jì)拉力拉力 ，斜向設(shè)計(jì)拉力，斜向設(shè)計(jì)拉力 ，此節(jié)點(diǎn)按，此節(jié)點(diǎn)按GB50017-2003GB50017-2003中規(guī)范公式計(jì)算的抗拉、抗剪實(shí)際受力與中規(guī)范公式計(jì)算的抗拉、抗剪實(shí)際受力與承載力比值之和最接近下列何項(xiàng)數(shù)值。承載力比值之和最接

22、近下列何項(xiàng)數(shù)值。（A A）1.0 1.0 （B B）1.021 1.021 （C C）0.828 0.828 （D D）0.743 0.743 2eA =303mm1200kNN 2200kNN 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題圖圖3.76 3.76 例例3.193.19圖圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接例題鋼結(jié)構(gòu)的連接例題【解】【解】由表由表3.83.8可查得每個(gè)可查得每個(gè)10.910.9級(jí)的級(jí)的M22M22高強(qiáng)度螺栓的預(yù)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力拉力P=190kNP=190kN。 按式（按式（3.573.57）vt212bbvtfsin45cos454 0.94 0.8NNNNNNNnPP2002 22002002 21.021 14 0.9 1 0.45 1904 0.8 190 故選故選（B