鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題

1、例5.5.7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) 承受彎矩M Fe 3

2、0FkN 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5.540（單位:mni）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， 3571Fffw200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450.7kN.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(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 16021）解法1將N

3、力分解力垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，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160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11 lw1 2hf 261 16 27

4、7，取 280mm12 lw2 2hf 112 16 128，取 130mmKn（靜力荷載），角鋼為2L110X 70x 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 0.7h

5、fffWhf160 1032 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M20，剛才 Q235,承受軸心拉力設(shè)計(jì)值 N=940Kn.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 連接鋼板截面面積ffl 5.5.26 (單悅：仙)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。215m2

6、0lmin 2d02 21.5 43mm，故取端距為 45mm連接鋼板在截面受力最大的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

7、ffw 160 N 2，考慮V力對/ mm焊縫的偏心影響1.25，取hf 10mm，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- B F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2L90 60 A 2120mm2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23.5mm,線距e=50mm。據(jù)此選用M20螺栓，孔徑為d021.5mm。由螺栓的最大、最小容許距離q

8、uedi ng螺栓邊距和中距。順內(nèi)力方向邊 I，lmaxmin 4d0,8t min 4 21.5,8 6 min86,48 48mm，I min 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56.6個(gè)Nb(1.1 ) 61000150 21.53.9 10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)螺栓如圖布置滿足要求。2 14 250被兩塊蓋板2 8 250

9、 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M20，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1-1折線凈截面積A.2為A3WEI所以 An mi

10、n A1.1, A-i.2, A32884mm2故 N2 Anf 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N。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b56NnNv 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N2A1.1對應(yīng)的N2.1為得(1 0.5%) N%”215主板1-1折線凈截面A12對應(yīng)的N2.2為蓋板

11、3-3凈截面A3.3,對應(yīng)的N3.1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5.2.3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 1.4 100 0.8 20 1.2146cm2度強(qiáng)軸x軸的

12、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ffi 5.2.4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)，7850%3為鋼材質(zhì)量密度，9.807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=14mm，受壓翼緣自由外伸寬度1 b 146b (300 8)

13、 146mm，10.413 x 1.05。2 t14求。M x 1316.16 1061.05 4006 103312%310Nmm2基本滿足要312.9 3103100.9%(2) 梁支座截面處的抗剪強(qiáng)度maxVmaxSx1 xtw224.22 103 2629 103230342 104 832.0N 2/mmfv180N/ 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)力和局部壓應(yīng)力c分別為：1 f 1.1 310341

14、 %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 = 2.45kN/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 6000360 16.7(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 。mmMyW85 120fy5 120；25 99，可以用規(guī)范（B.5-1）式計(jì)算b295n

15、2，滿足要求./ mm3035 1063265N20.83 13893 10 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。要求：驗(yàn)算實(shí)腹桂腹板和翼緣的局部穩(wěn)定。答案：腹板高度ho 250mm，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。mm用規(guī)范（B 1.1 ）公式計(jì)算b按規(guī)范表B.1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5,即按均布荷載作用在上翼緣上位于跨中央附近，故根據(jù)注3,應(yīng)取表中項(xiàng)次的b 1.15。雙軸對稱截面整體穩(wěn)定系數(shù)為整

16、體穩(wěn)定性滿足要求。答桑：根據(jù)題意可知lo6m, loy4.5m o1775cm4 （忽略要求：驗(yàn)算整體穩(wěn)定性l）計(jì)算截面特征值。 毛截面面積：截面慣性：1 223Iy212截面回轉(zhuǎn)半徑：柱的長細(xì)比和剛度驗(yàn)算。整體穗定驗(yàn)緝。腹板）圖 S3.12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x 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y 0.621。需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：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 ,

17、ix 22.0cm,i y 3.18cm(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)計(jì)值為軸心壓力N=1750kN，柱的計(jì)算長度為 G l°y 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 A 2 48709740mm2單肢計(jì)算長度 l01520mm單肢回轉(zhuǎn)半徑 ix 125mm繞虛軸慣性矩I y 2 (3

18、05 48.7 132) 1.707 108mm4虛軸回轉(zhuǎn)半徑匚(1.707 1 08 一iy vV 132mmy . A9740長細(xì)比l°x 600048Xix125綴條截面面積2 2A12 3.496.98cm698mm換算長細(xì)比' 2A'297400yy 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4V12.46 104 /24 KlNt11.74 104 Ncos.2/2綴條長度lt 260 2367.64mm綴條最小回轉(zhuǎn)半徑i08.9mm綴條長細(xì)比00.9l1/i00.9 367.64/8.937.18單角鋼強(qiáng)度這件系數(shù)0.6 0.00150.6 0.0015 37.1