鋼結(jié)構(gòu)設計3章例題

1、設計原理設計原理鋼結(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)的連接例題設計原理設計原理鋼結(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)的連接例題設計原理設計原理鋼結(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】試驗算圖試驗算圖3.22所示直角角焊縫的強度。已知焊縫承受的所示直角角焊縫的強度。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力靜態(tài)斜向力N=280kN( (設計值設計值) )， , ,角焊縫的焊角尺角焊縫的焊角尺寸寸 , ,實際長度實際長度 鋼材為鋼材為Q235B，手工，手工焊，焊條為焊，焊條為E43型。型。 60設計原理設計原理

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圖圖設計原理設計原理鋼結(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：3sinsin 60280242.5kN2xNNN32140 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設計原理設計原理鋼結(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)

3、構(gòu)的連接例題焊縫同時承受焊縫同時承受 和和 作用，用式作用，用式（3.6）驗算：驗算：ff222222ffff155.889.9156.2N mm160N mm1.22wf設計原理設計原理鋼結(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】 試設計用拼接蓋板的對接連接（圖試設計用拼接蓋板的對接連接（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（設計值）（設計值）, ,鋼材鋼材為為Q235B，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43

4、型。型。 設計原理設計原理鋼結(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圖圖設計原理設計原理鋼結(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】設計拼接蓋板的對接連接有兩種方法設計拼接蓋板的對接連接有兩種方法, ,一種方法一種方法是假定焊腳尺寸求焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋是假定焊腳尺寸求焊縫長度，再由焊縫長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，然后驗算焊縫的承載力，如果假定的焊腳尺寸和拼寸，然后驗算焊縫的承載力，如果假定的焊腳尺寸和拼接蓋板尺寸

5、不能滿足承載力要求時，則進行相應調(diào)整再接蓋板尺寸不能滿足承載力要求時，則進行相應調(diào)整再驗算，直到滿足要求為止。驗算，直到滿足要求為止。 角焊縫的焊腳尺寸角焊縫的焊腳尺寸 應根據(jù)板件厚度確定：應根據(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設計原理設計原理鋼結(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fmin1.51.5287.9mmht取?。?查附錄表查附錄表1.2得角焊縫強度設計值得角焊縫強度設計值f10mmh w2t160N mm

6、f（1 1）采用兩）采用兩面?zhèn)群该鎮(zhèn)群笗r時 圖圖3.24(a) 3wwef1400 101250mm0.7 10 160Nlh f連接一側(cè)所需焊縫的總長度，可按式連接一側(cè)所需焊縫的總長度，可按式(3.8)計算得：計算得：設計原理設計原理鋼結(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 此對接連接采用了上下兩塊拼接蓋板，共有此對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)焊縫的實際長度為縫，一條側(cè)焊縫的實際長度為: : wwff1250220333mm46.5kN44dNnfN 構(gòu)件承壓：構(gòu)件承壓：bbcc122 8 30553.7kN46.5kNNdt fN 設計原

7、理設計原理鋼結(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級普通螺栓以及承托與柱連接，如級普通螺栓以及承托與柱連接，如圖圖3.633.63，承受豎向荷載（設計值），承受豎向荷載（設計值）F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm。試設計其螺栓連接。已知構(gòu)件和螺栓均用。試設計其螺栓連接。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。 設計原理設計原理鋼結(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、設計原理設計原理鋼結(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。對最下排螺栓。對最下排螺栓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單個螺栓的抗拉承載力

9、設計值為：單個螺栓的抗拉承載力設計值為： bbtt1245 17041.7kN36.7kNeNA fN所假定螺栓連接滿足設計要求，確定采用。所假定螺栓連接滿足設計要求，確定采用。 設計原理設計原理鋼結(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】設圖設圖3.653.65為一剛接屋架支座節(jié)點，豎向力為一剛接屋架支座節(jié)點，豎向力由承托承受。螺栓為由承托承受。螺栓為C C級，只承受偏心拉力。設級，只承受偏心拉力。設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圖圖設計原理設計原理鋼結(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=100mm12250iyny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)應由式應由式(3.48a)(3.48a)計算：計算：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，螺

11、栓， 2245mmeA 設計原理設計原理鋼結(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，應按大偏心受拉計算螺栓的，應按大偏心受拉計算螺栓的最大拉應力。假設螺栓直徑為最大拉應力。假設螺栓直徑為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）計算：）計算：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。設計原理設計原理鋼結(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】設圖設圖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，梁端豎板下有承托。鋼材級，梁端豎板下有承托。鋼材為為Q235BQ235B，手工焊，焊條，手工焊，焊條E4

13、3E43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兩種情況設計此連接。兩種情況設計此連接。 圖圖3.67 3.67 例例3.163.16圖圖設計原理設計原理鋼結(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。按彈性設計法，可假定螺栓群旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最下排螺栓設計法，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。設螺栓

14、為的軸線上。設螺栓為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，一個螺栓的抗拉承載表示，一個螺栓的抗拉承載力設計值為：力設計值為：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設計原理設計原理鋼結(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 設承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群?，?/p>

15、取焊腳尺設承托與柱翼緣連接角焊縫為兩面?zhèn)群?，并取焊腳尺寸寸 , ,焊縫應力為：焊縫應力為： 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對承托與柱翼緣連接角對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，螺栓群同時承受剪力，螺栓群同時承受剪力V=250kN V=250kN 和彎矩和彎矩 M M30kNm 30kNm 作用。單個螺栓承載力設計作用。單個螺栓承載力設計值為：值為： 22bbv

16、vv3.14 20114044.0kN44dNnf bbccN20 20 305122kNdt f設計原理設計原理鋼結(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 單個螺栓的最大拉力單個螺栓的最大拉力t20kNN 單個螺栓的剪力單個螺栓的剪力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設計原理設計原理鋼結(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】試設計一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材試設計一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235BQ2

17、35B，高強度螺栓為高強度螺栓為8.88.8級的級的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計值作用在螺栓群形心處的軸心拉力設計值N=800kN,N=800kN,試設計此試設計此連接。連接。 圖圖3.72 3.72 例例3.173.17圖圖設計原理設計原理鋼結(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）采用摩擦型連接時由表由表3.83.8查得每個查得每個8.88.8級的級的M20M20高強度螺栓的預拉力高強度螺栓的預拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得對于查得

18、對于Q235Q235鋼材接觸面作噴砂處理時鋼材接觸面作噴砂處理時 0.45單個螺栓的承載力設計值為：單個螺栓的承載力設計值為： 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 個螺栓排列如圖螺栓排列如圖3.723.72右邊所示右邊所示設計原理設計原理鋼結(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）采用承壓型連接時由附表由附表1.31.3可知，可知，b2b2vc250N mm ,470N mmff單個螺栓的承載力設計值：單個螺栓的承載力設計值：22bbvvv3.14 202250

19、157kN44dNnfbbcc20 20 470188kNNdt f則所需螺栓數(shù)：則所需螺栓數(shù)： bmin8005.1,6157NnN取 個螺栓排列如圖螺栓排列如圖3.723.72左邊所示左邊所示設計原理設計原理鋼結(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所示高強度螺栓摩擦型連接所示高強度螺栓摩擦型連接, ,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，直徑級，直徑20mm20mm，接觸面采，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設計值用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設計值, ,試驗算此連接的承載試驗算

20、此連接的承載力。力。圖圖3.75 3.75 例例3.183.18圖圖設計原理設計原理鋼結(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) ，預拉力，預拉力P=155kNP=155kN。 0.45單個螺栓的最大拉力單個螺栓的最大拉力31t122222384106 103501622 (35025015050 )iMyNNnmy 2444.268.2kN750kNV設計原理設計原理鋼結(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)點端板（所示，某

21、節(jié)點端板（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,連接用高強度連接用高強度螺栓為螺栓為10.910.9級摩擦型，級摩擦型，4M224M22（單個（單個 ），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)點中心受水平設計，節(jié)點中心受水平設計拉力拉力 ，斜向設計拉力，斜向設計拉力 ，此節(jié)點按，此節(jié)點按GB50017-2003GB50017-2003中規(guī)范公式計算的抗拉、抗剪實際受力與中規(guī)范公式計算的抗拉、抗剪實際受力與承載力比值之和最接近下列何項數(shù)值。承載力比值之和最接近下

22、列何項數(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 設計原理設計原理鋼結(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圖圖設計原理設計原理鋼結(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可查得每個可查得每個10.910.9級的級的M22M22高強度螺栓的預高強度螺栓的預拉力拉力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