钢结构设计原理课后习题答案
解:查表3.5.2 10.9级M20高强螺栓预拉力P=155kN,摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=0.3
查附表1.3高强度螺栓承压型连接: ,
1)摩擦型连接
单个螺栓受剪承载力设计值:
螺栓连接最大能承受的Fmax值:
构件截面最大能承受的轴力设计值:
此连接采用高强度螺栓摩擦型连接时最大能承受的Fmax=1088kN。
则腹板下边缘处的应力:
所设焊脚尺寸满足要求。
所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取hf=6mm,。
3.13如图(P115习题3.13)所示梁与柱的连接中,钢材为Q235-B,弯矩设计值M=100kN.m,剪力V=600kN,试完成下列设计和验算:
1)剪力V由支托焊缝承受,焊条采用E43型,手工焊,求焊缝A的高度hf
2)拉力螺栓验算:
单个螺栓抗拉承载力设计值:
弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力:
满足。
3.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度,C级螺栓M20,所用钢材为Q235B,若改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接(摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈)其承载力有何差别?
解:
1.采用普通螺栓连接
查表: , ,
1)力计算
《钢结构设计原理》作业标答
3.连接
3.8试设计如图所示的对接连接(直缝或斜缝)。轴力拉力设计值N=1500kN,钢材Q345-A,焊条E50型,手工焊,焊缝质量三级。
解:
三级焊缝
查附表1.3: ,
不采用引弧板:
,不可。
改用斜对接焊缝:
方法一:按规取θ=56°,斜缝长度:
设计满足要求。
方法二:以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9条件同习题3.8,受静力荷载,试设计加盖板的对接连接。
解:依题意设计加盖板的对接连接,采用角焊缝连接。
查附表1.3:
试选盖板钢材Q345-A,E50型焊条,手工焊。设盖板宽b=460mm,为保证盖板与连接件等强,两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度: ,取t2=6mm
由于被连接板件较薄t=10mm,仅用两侧缝连接,盖板宽b不宜大于190,要保证与母材等强,则盖板厚则不小于14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接,先采用三面围焊。
1)力计算
剪力:
弯矩:
2)焊脚尺寸设计
弯矩引起的焊缝应力:
剪力产生的焊缝剪应力:
所需焊脚尺寸:
取焊脚尺寸hf=8mm
焊缝构造要求:
最大焊脚尺寸: mm
最小焊脚尺寸: mm
取hf=8mm满足焊缝构造要求。
3.11试设计如图(P114习题3.11)所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材Q235-B,焊条E43型,手工焊,外力设计值N=98kN,(静力荷载),偏心e=120mm。(注意力N对水平焊缝也有偏心)
连接板件净截面面积A1(直线):
净截面面积A2(折线):
构件截面最大能承受的轴力设计值:
所以此连接最大能承受的轴力设计值Fmax=1048kN。
3.16.如上题中将C级螺栓改为M20的10.9级高强度螺栓,求此连接最大能承受的Fmax值。要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算(钢板表面仅用钢丝清理浮锈)
2)承压型连接
单个螺栓受剪承载力设计值(受剪面不在螺纹处):
单个螺栓承压承载力设计值:
此连接螺栓所能承受的最大轴力设计值:
构件截面最大能承受的轴力设计值:
所以此高强度螺栓承压型连接最大能承受的轴力设计值Fmax=1048kN。
3.18.双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力N=550kN。钢材为Q235B钢,角钢与节点板、节点板与端板采用焊缝连接焊条采用E43型焊条,端板与柱采用双排10.9级M20高强度螺栓连接。构件表面采用喷砂后涂无机富锌漆处理。试求:
∴此加盖板的对接连接,盖板尺寸取-360×460×6mm,焊脚尺寸hf=6mm
3.10.有一支托角钢,两边用角焊缝与柱相连。如图所示,钢材为Q345-A,焊条为E50型,手工焊,试确定焊缝厚度(焊缝有绕角,焊பைடு நூலகம்长度可以不减去2hf)。已知:外力设计值N=400kN。
解:
已知:lw=200mm,N=400kN,
1)角钢与节点板连接的焊缝长度;
2)节点板与端板的焊缝高度;
3)验算高强度螺栓连接(分别按摩擦型和承压
型连接考虑)。
解:
1)角钢与节点板连接的焊缝长度(两侧缝)
已知hf=6mm,查附表1.3:
不等边角钢长肢相并(P73表3.3.1)K1=0.65,K2=0.35。
单个螺栓受拉承载力设计值:
拉-剪共同作用: 连接不满足要求。
3.15.如图所示螺栓连接采用Q235B钢,C级螺栓直径d=20mm,求此连接最大能承受的Fmax值。
解:查附表1.3:
,
查附表1.1:
假设螺栓孔直径d0=21.5mm
单个螺栓受剪承载力:
单个螺栓承压承载力:
此螺栓连接最大能承受的轴力设计值:
2)弯矩M由普通螺栓承受,螺栓直径24mm,验算螺栓是否满足要求。
解: , ,
1)支托焊脚尺寸计算
支托采用三面围焊,且有绕角焊缝,不计焊缝起落弧的不利影响,同时考虑剪力传力偏心和传力不均匀等的影响,焊缝计算通常取竖向剪力的1.2~1.3倍。
正面角焊缝能承受的力:
侧面角焊缝能承受的力:
所需焊脚尺寸:
取hf=10mm
解:查附表1.3:
1) 初选焊脚尺寸
最大焊脚尺寸: mm
最小焊脚尺寸: mm
取hf=6mm满足焊缝构造要求。
2)焊缝截面几何性质
焊缝截面形心距腹板下边缘的距离yc
全部有效焊缝对中和轴的惯性矩:
3)焊缝截面验算
弯矩:
考虑弯矩由全部焊缝承担
弯矩引起翼缘边缘处的应力:
弯矩引起腹板边缘处的应力:
剪力由腹板承担,剪力在腹板焊缝中产生的剪应力:
1)确定焊脚尺寸
最大焊脚尺寸: mm
最小焊脚尺寸: mm
取焊脚尺寸hf=6mm
2)焊接设计:
正面角焊缝承担的轴心拉力设计值:
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值:
所需每条侧面角焊缝的实际长度(受力的一侧有4条侧缝):
取侧面焊缝实际长度175mm,则所需盖板长度:
L=175×2+10(盖板距离)=360mm。
剪力:
拉力:
2)螺栓强度验算
单个螺栓受剪承载力:
单个螺栓承压承载力:
单个螺栓受拉承载力:
每个螺栓承受均匀剪力和拉力:
螺栓最大剪力(拉力)2排2列:
拉-剪共同作用时:
满足。
2.改用高强度螺栓摩擦型连接
查表3.5.2 8.8级M20高强螺栓预拉力P=125kN,摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=0.3
单个螺栓受剪承载力设计值: