3.3试设计如图3-93 所示双角钢和节点板间的角焊缝连接,角钢截面为2L 890⨯,节点板厚10mm 。
钢材为Q235,焊条E43型,手工焊,承受轴心拉力设计值N =320kN 。
(1)采用两侧焊缝,确定所需焊脚尺寸及焊缝长度;(2)采用三面围焊,确定所需焊脚尺寸及焊缝长度;(3)采用L 型焊缝,确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。
解:查表,Q235钢材,E43焊条,w 2
f 160N/mm f = (1) 采用两侧焊缝
按构造要求确定焊脚尺寸
肢尖焊脚尺寸 fmax 8(1~2)6~7mm h =-=。
肢背焊脚尺寸 fmax 1.2 1.289.6mm h t ==⨯=。
取f 6mm h =,
肢背、肢尖焊缝受力
肢背、肢尖所需焊缝计算长度
实际焊缝长度1w1f 2166.726178.7mm l l h =+=+⨯=,取180mm 实际焊缝长度2w2f 271.42683.4mm l l h =+=+⨯=,取90mm (2)采用三面围焊
焊脚尺寸同两侧焊缝,取f 6mm h =
求端焊缝承载力
此时肢背、肢尖焊缝受力
则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为
实际焊缝长度1w1f 111.86117.8mm l l h =+=+=,取120mm 实际焊缝长度250mm l = 肢端的实际焊缝长度 (3)采用L 形角焊缝 由力的平衡
得到f38.6h mm ≥ 又f3=8.68h mm t mm => 固不可用L 形围焊。
N
δ=10
2∟90×8
N=320kN
3.4试设计图3-97 所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸f h 。
钢材为F A Q ⋅235,焊条为E43型,牛腿承受静荷载设计值V =250kN 。
解:查表,Q235钢材,E43焊条,w
2
f 160N/mm f = 角焊缝所受外力设计值
弯矩=e=2500.2=50kN m M F ⨯⋅ 剪力==250KN V F 试算法
(1)假设f 10mm h =,则焊缝的几何特性: 满足要求
(2)假设f 8mm h =,则焊缝的几何特性: 不满足要求。
x ’
x ’
y 0
r =160
F =250kN 150
15
h r h 1
h f
20
300
3.6 设计图示双盖板的拼接节点,采用C 级普通螺栓M24连接,孔径d 0 = 25.5 mm ,材料为Q235A·F 钢,承受轴心拉力设计值N =1350kN 。
解:由附表5查得b 2
v
140N/mm f =,b 2
c
305N/mm f =。
(1) 螺栓排列
边距
001.530.25404102d mm mm d mm =<<= ,满足
00251504102d mm mm d mm =<<= ,基本满足。
中心距
00360.5808102d mm mm d mm =<<= ,满足。
(2) 螺栓计算
一个螺栓的抗剪承载力设计值为 一个螺栓的承压承载力设计值为 单个螺栓承载力:
满足强度要求
(3)构件净截面强度计算
两个盖板面积之和与中心板件相同,又中心板件厚度20mm 16mm t => , 2t 205N/mm f =,构件构件净截面强度计算以中心板件为准。
将中心板件沿中线展开,中心板件的截面面积为280cm 。
中心板件截面1的净面积为 中心板件截面2的净面积为 中心板件截面3的净面积为 净截面强度基本满足要求。
N
N
40
0 40
4×80
10 10
20
5
2×80 1 2 3
3.9题设同3.6,采用8.8级的M16高强度螺栓,连接处构件接触面经喷砂处理,试分别采用高强度螺栓摩擦型和承压型设计此连接。
解:(1)采用高强度螺栓摩擦型连接 一个螺栓抗剪承载力设计值 连接一侧所需螺栓数为
b v 13502164.8N n N ===个
不满足要求。
(2)采用高强度螺栓承压型连接 一个螺栓的抗剪承载力设计值 连接一侧所需螺栓数为
b min 135014100.48N n N ===个
不满足要求。
与题3.6比较,在相同螺栓个数情况下,用较大直径的普通螺栓连接还可基本满足要求,用较小直径的高强螺栓反而不能满足要求,即在进行螺栓连接设计时应当根据工程实际情况,选择合适的螺栓种类。
N
N
400 40
4×80
10 10
20
5
0 2×80 1
2 3
3.11 如图所示为牛腿与柱翼缘板的连接,竖向力V 的作用点距柱翼缘表面距离e =200mm, 钢材为Q235,采用8.8级高级螺栓M20,布置如图下图所示,接触面喷砂后生赤锈,试分别按摩擦型和承压型连接计算牛腿所能承受的竖向力V 设计值。
解:(1)采用高强度螺栓摩擦型连接
螺栓群承受剪力V ,弯矩0.2M V e V =⋅= 一个螺栓的承载力设计值
采用10个螺栓,布置如图所示。
在弯矩作用下,受拉力最大螺栓所承担的拉力为 剪力由螺栓平均分担,每个螺栓承受的剪力为 受力最大螺栓应满足
解得:207.46kN V <,取207kN V = (2) 采用高强度螺栓承压型连接
采用10个螺栓,布置如图所示。
一个螺栓的承载力设计值
在弯矩作用下,受拉力最大螺栓所承担的拉力为
3b
1t t 222
0.2101400.28522(14070)i M y V N V N m y ⋅⨯⨯===<⨯⨯+∑=97.87kN 则343kN V <,
剪力由螺栓平均分担,每个螺栓承受的剪力为 受力最大螺栓应满足
314.66kN V <,取=314kN V
b v
c /10/1.294/1.278.3kN N V N =<==,783kN V < 若采用8个螺栓,取=314kN V 满足要求。
200 10
V
10 50
70 70 70 70 70。