鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題_第1頁
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文檔簡介

1、例按構(gòu)造要求計(jì)算焊腳的尺寸15tmax1.5.8mm 4.2mm取hfmin5mm1.2tmin1.26mm 7.2mm取hf max 7mm因是貼邊焊:hf max t 2mm8 2mm6mm所以取hf6mm合理。1 5. tmax1.5.10mm 4.7mm取hfmin 5mm1.2tmin1.25mm 6mm取h f max6mm因是貼邊焊且t 5mm 6mm取hf max 5mm所以取焊腳尺寸5.540(單位:mni)hf 5mm合理。hf 10mm,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(shí)承受彎

2、矩M Fe 30FkN mm 和剪力V= FkN,按最危險(xiǎn)點(diǎn) A或B確定焊腳尺寸。因轉(zhuǎn)角處有繞角焊縫2hf,故焊縫計(jì)算長度不考慮弧坑影響,lw = 200mm焊縫計(jì)算截面的幾何參數(shù): 應(yīng)力分量::0, 3571Fffw 200N 2。/ mm解得:F 450.7kN.因此該連接所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值為條件:圖5.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(jì)值),=60,角焊縫的焊腳尺寸hf = 8mm lw 155mm,鋼材為Q235B,手工焊,焊條E43.要求:驗(yàn)算直角角焊縫的強(qiáng)度答案:查表得ftw 160n 2/ mm1 )解法1將N力分解力垂直于焊縫和平

3、行于焊縫的分力,即焊縫同時(shí)承受f和f2 )解法2已知=60 280kN,滿足要求焊縫連接,N= 667kN (靜載設(shè)計(jì)值),角鋼為2L100 10,節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw 160 N 2/ mm角鋼肢尖處hf,max 10 (12) 98mm角鋼肢背處hf,max 1.2 10 12mm角鋼肢背、肢尖都取hf 8mm (角鋼肢背和肢尖可采用相同的焊腳尺寸,也可使肢背的焊腳尺寸比肢尖的大2mm。所需焊縫計(jì)算長度為側(cè)面焊縫實(shí)際施焊長度為h lw1 2hf 261 16 277,取 280mml2

4、 lw2 2hf 112 16 128,取 130mmKn(靜力荷載),角鋼為2L110X 70 X 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hf 8mm t (1 2)mm 10(1 2)mm 89mm;hf1.2tmin1.2 10 12mm;hW = 160N/ m。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(shí)際長度為:11N12 0.7hf ffwhf400 1032 0.7 8 160231mm 取 235mmN22 0.7hfffwhf160 10

5、32 0.7 8 16097mm取 100mm條件:兩截面為14 400的鋼板,采 用雙蓋板和C級普 通螺栓連接,螺栓M2Q剛才Q235承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=940K n.要求:試設(shè)計(jì)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7 400,于連接鋼ffl 5.5.26 (單悅:仙)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。305 N mm2。單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值:單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值: 則連接一側(cè)所需螺栓數(shù)目為:Nbimin940 1038540011.0 個(gè),取n=12個(gè)。3)驗(yàn)算連件的凈截面強(qiáng)度。f 215n 2。/ mm連接鋼板

6、在截面受力最大的N,連接蓋板則是截面3 3受力最大也是N,但是因兩者剛才、截面均相同,故只驗(yàn)算連接鋼板。設(shè)螺栓孔徑do 21.5mm。滿足。A 2.45cm2,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(jì)此連接。 最上排螺栓承受的拉力最大,按下列公式計(jì)算: 每個(gè)螺栓承受的剪力為:fvb 140N 2,ftb 170 N 2,fcb 305n 2/ mm/ mm/ mm單個(gè)螺栓的承載力為:丨NV 26kN Nb 122kN ,滿足要求。最上一排單個(gè)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160N2,考慮V力對/ mm焊縫的偏心影響1.25,取hf 10mm

7、,hfV2 0.7ffwlw1.25 260 1032 0.7 160 (180 2 10)9.1mm hf10mm。條件:有一角鋼和節(jié)點(diǎn)板搭接的螺栓連接,鋼材為Q235- BF鋼。承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值計(jì)值N 3.9 105 (靜載)。采用C級螺栓,用22L90 60 A 2120mm。要求:確定螺栓數(shù)量和布置答案: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2L90 60上的栓孔最大開孔直徑為,線距e=50mm據(jù)此選用M20螺栓,孔徑為d 21.5mm。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 I,lmax min 4d0,8t min 4 21.5,8

8、6 min86,48 48mm, lmin 2d。2 21.5 43mm,故取端距為 45mm中距(螺距)I , lmax min8d0,12tmin 8 21.5,12 6 min172,72 72mm ,Imin 3do 3 21.564.5mm故取端距為 65mm螺栓數(shù)目確定:一個(gè)C級螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值Nb為所需螺栓數(shù)目n為3.9 105Nb6.4個(gè)取7個(gè)斫訂)61000故螺栓的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)為得所需螺栓數(shù)為53.9 10Nb6.6個(gè)(1.1 ) 61000150 21.5所以取7個(gè)螺栓滿足螺栓抗剪要求。3.構(gòu)建凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算所以該連接按M20 d。21.5mm,7個(gè)螺栓如

9、圖布置滿足要求。2 14 250被兩塊蓋板2 8 250 620用M20的C級螺栓拼接,螺栓孔徑 dd0 Q235 B F。要求:試確定此拼接所能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值N (靜載)。答案:1螺栓的排列距離校核C級螺栓的M2Q應(yīng)取栓空d0 22mm。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(jì)值一個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值N b為l1210mm15d015 22330mm。是短拼頭,螺栓承載力不折減。所以:Nb min NN:85400 N所以螺栓能承受的最大拉力設(shè)計(jì)值N1為3.構(gòu)件能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值主板1-1正交凈截面積A, 主板

10、1-1折線凈截面積A.2為A3WEI所以 An min A1.1, A-i.2, A3 2884mm2故 N2 An f 2884 215620060 N所以,該連接所能承受的最大拉力設(shè)計(jì)值N (靜載)為由上計(jì)算表明,該連接多能承受的最大拉力設(shè)計(jì)值N是由主板凈截面強(qiáng)度條件控制。要求:試確定此拼接所呢個(gè)承受的最大拉力值No答案:1.螺栓距離校核取 d0 22mm2. 螺栓能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值 N1在抗剪連接中,每個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為所以N1為b56N1 = nNv 9 9.11 108.20 10 N3. 構(gòu)件能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值 N2Au對應(yīng)的N2.1為得(1 0.5

11、%) N%”215主板1-1折線凈截面A .2對應(yīng)的N2.2為蓋板3-3凈截面A3.3,對應(yīng)的N 3.1為主板毛截面A,對應(yīng)的N4;i為N2 min 697568,864042,760842,752500 =697568N所以,該連接所能承受的最大拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值N為由上計(jì)算表明,該連接多能承受的最大拉力設(shè)計(jì)值N是由主板凈截面強(qiáng)度條件控制。例焊接工形等截面簡支梁的強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算Pk 330kN,為間接動(dòng)力荷載,其中可變荷載效應(yīng)占一半,多用正在梁的頂面,其沿梁跨度方向的支承為130mm 要求:驗(yàn)算該梁的強(qiáng)度和剛度答案:Q235鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值樓蓋主梁的撓度容許值1. 截面幾何特性計(jì)算面積A 30 1.4

12、 100 0.8 20 1.2146cm2ffi 5.2.4度強(qiáng)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(jì)算(1)荷載計(jì)算 梁自重標(biāo)準(zhǔn)值式中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),7850*茫3為鋼材質(zhì)量密度,為重力加速度取值。梁自重設(shè)計(jì)值 集中荷載設(shè)計(jì)值 跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值 支座截面剪力設(shè)計(jì)值 跨度中點(diǎn)截面處剪力設(shè)計(jì)值3. 截面強(qiáng)度計(jì)算(1)抗彎強(qiáng)度一驗(yàn)算跨中截面受拉邊緣纖維因截面無削弱,Wnx W2x,翼緣厚t=1

13、4mm受壓翼緣自由外伸寬度1 b 146b (300 8) 146mm,10.413 x 1.05。2 t14M x 1316.16 1061.05 4006 103312%310Nmm2基本滿足要312.9 3103100.9%求。(2) 梁支座截面處的抗剪強(qiáng)度maxVmaxSx224.22 103 2629 1031 xtw230342 104 832.0N 2/mmfv180N2/ mm滿足要求。(3) 腹板局部承壓強(qiáng)度由于在跨度中點(diǎn)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(yàn)算腹板局部承壓強(qiáng)度。(4) 折算應(yīng)力由跨度中點(diǎn)截面腹板計(jì)算高度下邊緣處控制,該處的正應(yīng)力剪應(yīng)

14、力和局部壓應(yīng)力c分別為:1 f 1.1 310341 %吊折算應(yīng)力:.321.723 15.92322.9N 2/ mm,滿足要求??缰凶畲髶隙葷M足要求。該梁的強(qiáng)度剛度均滿足要求gk =/m(標(biāo)準(zhǔn)值)。梁上翼緣有3個(gè)集中荷載F= 500kN(設(shè)計(jì)值)分別作用于跨度的四分點(diǎn)處,跨度中點(diǎn)有一個(gè)側(cè)向支承,鋼材為Q343鋼。要求:試驗(yàn)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(jì)算梁受壓翼緣側(cè)向自由長度h與其寬度的比值l1 b 636o16.7(2) 求最大彎矩設(shè)計(jì)值(3) 梁截面幾何特性(4) 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f 295N 2 。mm85 fy5 120,可以用規(guī)范。式計(jì)算bMyW3035

15、1063265N20.83 13893 103mm295N2,滿足要求/ mm用規(guī)范(B1.1)公式計(jì)算b按規(guī)范表跨度中點(diǎn)有一個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)的情況,但 3個(gè)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(xiàng)次5,即按均布荷載作用在上翼緣上的b 1.15。雙軸對稱截面b整體穩(wěn)定系數(shù)為整體穩(wěn)定性滿足要求。要求:驗(yàn)算整體穩(wěn)定性 答桑:根據(jù)題意可知lx 6m,ly 4.5m。l )計(jì)算截面特征值。 毛截面面積:截面慣性:腹板)截面回轉(zhuǎn)半徑:2 )柱的長細(xì)比和剛度驗(yàn)算。3 )整體穗定驗(yàn)緝。根據(jù)截面組成條件,從規(guī)范表知,對 規(guī)范表C-2,C-3 得: 滿足要求。要求:驗(yàn)算實(shí)腹桂腹板和翼緣的局部穩(wěn)定。417

16、75cm (x軸屬b類,對y軸屬c類,查答案:腹板高度h0 250m m,厚度tw 8mm ;長細(xì)比50.4,翼緣外仲寬度 b 125.mm,厚度 t 12mm。腹板和翼緣的局部穩(wěn)定均能得到保證。要求:試設(shè)計(jì)此支柱的截面:采 用普通軋制工字鋼;(1 )試選截面0.714繞y軸失穩(wěn)時(shí)屬于b類截面,由規(guī)范表C 2查得假定 =90,對于軋制工字鋼, 當(dāng)繞x軸失穩(wěn)時(shí)屬于a類截面,由規(guī) 范表c-1查得0.621。需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為:圖 53.12_不可能選出同時(shí)滿足A,ix,iy的型號,可適當(dāng)照顧到 A和iy進(jìn)行選擇?,F(xiàn)試選2I 56a, A 135cm ,ix 22.0cm,i y 3.18c

17、m(2)截面驗(yàn)算因截面無孔眼削弱,可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較 厚,可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定,只需進(jìn)行整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算。長細(xì)比:y遠(yuǎn)大于x,故由y查規(guī)范表C-2得 0.591。232a )組成,柱肢的中心距為260mm綴條采用單角鋼(L45 4)。荷載的設(shè)0x 0y計(jì)值為軸心壓力N=1750kN柱的計(jì)算長度為匚ly 6m,鋼材為Q235截面無削弱。要求:驗(yàn)算柱肢和綴條的強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度 答案:1.截面特性:柱截面面積22 48709740mm單肢計(jì)算長度l01520mm單肢回轉(zhuǎn)半徑125mm繞虛軸慣性矩I y 2 (305 48.7 132) 1.707 108mm4虛軸回轉(zhuǎn)半徑iy

18、Jyl A1707 108132mm9740長細(xì)比lx 600048Xix125綴條截面面積2 2A12 3.496.98cm698mm換算長細(xì)比A297400yy 27 45.42749.4A16982.截面驗(yàn)算oyx,只需要計(jì)算繞虛軸的穩(wěn)定性,查規(guī)范表 C-2,當(dāng) 49.4時(shí),0.859,于是滿足整體穩(wěn)定要求;因截面無削弱不需要驗(yàn)算凈截面強(qiáng)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(yàn)算綴條軸力Ntcos42.46 10 /2.2/21.74 104 N綴條長度lt 260 2367.64mm綴條長細(xì)比單角鋼強(qiáng)度這件系數(shù)由查得穩(wěn)定系數(shù)0.909( b類截面)綴條最小回轉(zhuǎn)半徑i0 8.9mm0.9l1/i。0.

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