钢结构作业答案.docx

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钢结构作业答案

3.13如图所示梁与柱（钢材为Q235B）的连接中,M=100kN•m,V=600kN,已知梁端板和柱翼缘厚均为14mm,支托厚20mm,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）弯矩M由普通C级螺栓承受，螺栓直径24mm,验算螺栓是否满足要求。

板件边缘的角焊缝：

t=20mm,h/mM=20-（1-2）=18加加;

普通角焊缝：

zmin=min（14,20）==1.2x14=16.8/7//?

?

;

则力/nm=min（l6.8,20）=16.8/?

?

w;

/=max（14,20）==6mm;

故吊=10〃〃”

b.A.=0.7/7,=0.7x10=7〃〃“

设承受静载，支托选用Q235B,则查表得角焊缝强度设计值//=160N/

采用三面用焊且为绕角焊：

对于水平焊缝，承受正应力，Q=b=300mm

M=0.1hflwlfiff；'=0.7xl0x300xl.22xl60xl0~3=4100;

对于竖向焊缝，承受剪应力，人.2=250〃〃”

N2=1.25V-A^,=1.25x600-410=340kN;

/V2.

T,2x0.7〃人2

340x103

=2x0.7x10x250=97143^<^皿曲,，两足要

求。

故焊缝A的髙度心=10〃"。

⑵验算抗弯承载力

牙=y2=600〃〃“；y3=y4=500mm\y5=y6=300〃〃”;

y1=y8=2OO〃2〃2；y9=yI0=100〃〃”；

=40kN;

100x10’x600

2x（6OO2+5OO2+3002+2002+1002）

查表得普通C级螺栓抗拉强度设讣值•卩=170N/〃〃沪;公称直径为24mm的普通螺栓Ac=353mm2

N：

=A,f=353xl7OxlO-3=60.1£N

N\

故抗弯承载力满足要求。

⑶验算构造要求：

d（）=〃+（1~1・5）=24+1・5=25・5”〃27，亠亠*」C级螺栓0故满足构造要求

3d{}=3x25.5=76.5<100〃〃〃

综合

（2）,⑶该螺栓满足要求。

V=//=150xcos45=150x

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Q235B。

若改用M20的8.8级髙强度螺栓摩擦型连接（摩擦而间仅用钢线刷淸理浮锈），英承载力有何差别？

解:

=W6kN;

心么竺=26.5欲心―竺=26.5各

4444

（1）验算拉剪作用

查表得普通C级螺栓•厂=\10N/mm2:

=140N/加〃F:

Q235B钢

£=305N/mm2:

公称直径为20mm的普通螺栓Ae=245mm2.

N：

=nv•斗-•/v/,=1x^x202x140x10-3=44.0册

N：

=厲・严=245x170x10“=41・65kN

44.0J

V41.65；

Nv=26.5

故.验算合格。

（2）改用M20级的8.8级高强度螺栓摩擦型连接，查表得预拉力P=\25kN,抗滑移系

数〃=0・30,且单剪nf=\.取标准孔£=1.0。

疋=0・9kn出P=0.9xl.0xlx0.30xl25=33.75RN

^=0.8P=0.8xl25=100W

NvNt

H

N：

N：

26.526.5

:

+=1.05>1.0

33.75100

未超过5%,

故验算合格。

力下降。

3.15如图所示螺栓连接釆用Q235B钢。

C级螺栓直径d=20加加，求此连接最大能承受的

值。

解：

螺栓群轴心受剪，查表得公称直径为20mm的C级螺栓•严=140"/〃〃沪

（1）受剪承载力

双剪nY=2；N[=nv•普J”=2xfx2（fx140x1=8&0/W

（2）承压承载力：

查表得Q235钢，C级螺栓=305N/min2

N：

=d•工7•£"=20x20x305x1（）7=也取:

N爲=min（疋，疋）=min（88.0,122）=88.0W

N\=N：

nX11=88.0x13=1144W

（3）净截而强度讣算

取不利情况，对C级螺栓％=d+（1~1.5）=20+1.5=21.5〃〃"：

0235钢极限抗拉强度A=310N/nun2

N于xNnNN

<7=—，若取薄板b=—=——：

若取厚板o-=—故取厚板计

4/”X1224l„l„x2020/”

算。

A；I1=（40+60+60+60+60+40-3Jo）x20=（320-3x21.5）x20=5110/n/?

r

AZI,=（40+60xV2+60xV2+60+60+40-4

A/i3=（40+60x^+60xV2+60x>/2+60xV2+40-5Jo）x20=（419-5x21.5）x20=6230/wh2故取An=A”】=51o

N

4

（4）毛截面强度计算

査表得Q235钢在t=20mm时f=205N/mnr

A

N\

llidX

综上，此连接能承受的最大承载力为=1144W。

3.16如上题中将c级螺栓改用M20（d=20mm）的10.9级髙强度螺栓。

求此连接最大能承受的休狀值。

要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算（钢板表而仅用钢丝清理浮锈）。

解：

（1）摩擦型连接：

查表得预拉力P=155归V,抗滑移系数“=0.30，且双剪=2。

取标准孔£=1.0。

N：

=0.9如川P=0.9x1.0x2x0.30x155=83.7归V

N1=xn=83.7x13=1088kN

净截而强度：

=0.7x370x5H0xl0-^[l-0.5xl=H71W

毛截而强度：

7V3=A-/=320x20x205x10-3=1312W

NlvN2vN3,故取Fmax=N\=\0SSkN

（3）承压型连接：

查表得=410N/nun2；£=3\0N/mm2；且双剪心=2:

公称直径为20mm的普通螺栓人=245加加彳°

设剪切面在螺纹处：

疋=IIy•A"=2x245x310X10"=151

N?

=d•刃•#=20x20x470x10~3=l88W

略=min（,N1；）=min（151.9,188）=151.9kN

A^l=^inxn=151.9x13=1975W

净截面强度：

cr=—<0.7y；^2<0.7fuAn=0.7x370x5110xl0-3=1323kN

A

毛截而强度：

TV3=A•/=320x20x205x10-3=1312W

N3vN2vNl,故取Fmax=N3=\3\2kN

3.17试验算如图所示钢梁的拼接。

拼接采用髙强度螺栓型连接。

钢材为Q345钢，采用10.9级M20高强度螺栓，孔径为22mm,接触而喷砂后涂富锌漆。

拼接处梁的力为

V=650kMM=2500WV•加（翼缘拼接可按轴心力计算，轴心力取翼缘截而而积和翼缘

平均正应力的乘积，腹板拼接承受全部的剪力和按截面惯性矩比例分配给腹板的弯矩）。

解:

查表得10.9级M20高强度螺栓预拉力P=155W,抗滑移系数“=0.40.且双剪nf=2。

取标准孔£=1.0。

N'乙=N[=0.9^?

//P=0.9x1.0x2x0.40x155=111,6kN

（1）翼缘板验算

2500x106x（1^-+—）

I8.066x10''

N=b•A=203.94x450x16x10刁=1468.368Wn=16\N=1468.368

净截而强度：

查表得Q345钢fu=470N/mm2,/=310N/mm2

取最外排螺栓：

o-=f1-0.5^-■—=[l-0.5x—X146S.36Xxl（）=221.827<0.7fu=0.7x470=329N/mm2

In）4I16丿（4504x22）x16"1

毛截而强度：

故翼缘验算合格。

（2）腹板验算

剪扭组合：

剪力偏心：

0=丄X10+60+丄X80=105〃〃”;V=65MN

22

/=_LxZ?

x/?

3=—x10x13003=1.83x109mm4

弯矩分配:

M1212

7；=4M=x2500=567.2W・加

I8.066x10"

扭矩：

T=V•e+T=650x105x10-3+567.20=635.45W-m

IIuIaH

设左边为几ax所在的板，则危险点为1、2点a1点:

x{=40mm.y\=600mm

E（彳+〉；2）=26x402+4x（1Otf+2oo2+3OO2+4002+5OO2+6002）=3681600mnr

取1点:

品r卅沖屮

则，

N严Ng=103.56册;

N、.=Ng+N、f=6.90+25=31.90册；

N=+Nf=Jl03.56?

+31.90?

=108.36<7V^in=1116kN

故腹板验算介格。

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、廿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髙强度螺栓连接。

构件表而采用喷砂后涂无机富锌漆处理。

试求：

（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）角钢长肢相并：

K.=0.65;K2=0.35;

双面焊，查表得/7=\60N/mm2

肢背：

=KtN=0.65x-x550=178.75W肢尖：

M=K"=0・35x丄x550=96.25册

二-2

焊脚髙度hf=6mm:

/H.max=60hf=360mm

N、178.75x10's

Li=!

——==266加加；

肢背：

0.7/zy/70.7x6x160

/,=lwl+2hf=266+2x6=213mmJ}=280mm

M96.25xlO3—

==——==143.3〃〃"；

肢尖：

-0.7/zJ；0.7x6x160

/2=lw2+2hf=143.3+2x6=155.3mm,l2=160mm

故取肢背焊缝长度为280mm,肢尖焊缝长度为160mm。

（2）V=H=550xcos45°=550x—=389kN;

16・8〃〃打;

2

普通角焊缝:

仏=min（l4.20）=14wzw,/i/inax=1.2x14

max

=max（14,20）=20mm,hfnAn=6mm;

「H_V

J2x0.7h.l/Tf一2x0・7〃人"勺

jwjw

/\2

+r；S/7,设承受静载，0/=1・22

6<—九—=f.160.=123.74^/

mm

ttH389xlO3“

htL.=>=2245.4//?

//?

-

}l・4b,1.4x123.74

lw=l-2h,=440_2血

/?

/-220/7,+1122.75<0

5.23mm

（3）摩擦型连接:

査表得预拉力P=\55kN,抗滑移系数“=0.35,且单剪与=1。

取标准孔k=1.0。

N[=0.9如〃H=0.9x1.0x1x0.35x155=48.825W

N'；=0.8P=0.8x155=124kN

V

389

Nv=—=

n

=-3&9kN；

2x5

承受弯矩：

M=V・£=389X20xICT?

=7.78W-m.

=5&35£N

*—単=竺+7补0"

n工）；•2x52x0.082+2x0.162

故验算不合格。

承压型连接：

查表得f^=41QN/mm2:

=31QN/mm2；f,b=5OON/mm2且单剪%=1；公称直径为20mm的普通螺栓4=245mm2。

设剪切面在螺纹处:

N?

=nY・Af・£“=1x245x310x10"=75・95kN

N：

=Ajftb=245x500x10^=\225kN

r38,9

75.95

58.35

122.5

N'：

=d・》・£”=20x14x470x10"3=131.6W

Nl5・95v警鑒J109.7册故承压型验算合格。