钢结构第三章作业答案

1、如下列图梁与柱钢材为Q235B的连接中，M=100kN m,V=600kN,梁端板和柱翼缘厚均为14mm,支托厚20mm,试完成以下设计和验算：解: (1)验算受剪承载力：a.确定焊脚高度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,hfmax 20 (V- 2) 18mm;普通角焊缝： 垢山 mi n(14,20) 14mm, hf max 1.2 14 16.8mm;那么 hfmax min(16.8,20)16.8mm;tmax max(14,20)20mm,

2、 6mm;故取hf 10mmb. he 0.7hf 0.7 10 7mm设承受静载，支托选用 Q235B，那么查表得角焊缝强度设计值160N mm2采用三面围焊且为绕角焊：对于水平焊缝，承受正应力，心 b 300mmN10.7hflW1 f ffw 0.7 10 300 1.22 160 10 3 410kN;对于竖向焊缝，承受剪应力，lw2 250mmN21.25 V N11.25 600 410340kN;N2340 10397.143 N. mm2ffw 160 N mm2，满足要f 2 0.7hflw22 0.7 10 250求。故焊缝A的高度hf 10mm。(2)验算抗弯承载力y26

3、00mm; y3y4500mm; y5 y6300mm;y7 y8 200mm; y9 y10 100mm;NiYi2YiNi3Myi100 103 6002 2 2 2 22yi2 (600500 300200100 )40kN;查表得普通C级螺栓抗拉强度设计值 ftb 170 N mm2 ；公称直径为24mm的普通螺栓 A 353mm2Ntb 代 ftb 353 170 10 360.1kNN1 Ntb故抗弯承载力满足要求。(3)验算构造要求：C级螺栓d。3d。d (1T.5)24 1.5 25.5mm3 25.5 76.5 100mm故满足构造要求综合,(3)该螺栓满足要求。3.14试验

4、算如下列图拉力螺栓连接的强度。C级螺栓M20，所用钢材Q235B。假设改用M20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接摩擦面间仅用钢丝刷清理浮锈，其承载力有何差异？=-IVH150cos 451502-2106kN;解：2V106旦106Nv26.5kN; Nt26.5kN;4444(1)验算拉剪作用查表 得普通 C 级螺栓 ftb 170 N mm2 ；fvb 140 N mm2 ； Q235B 钢fcb 305 N mm2 ；公称直径为20mm的普通螺栓 Ae 245mm2。Nb1 Nvd2 nv VA ftb 2451 4 202 140 10 3170 10 341.65kN44.0kNNvN

5、：Nthi bNt26.544.026.5 241.650.876 1Nv 26.5Nb20 16 30510 397.6kN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 125kN ,抗滑移系0.30，且单剪nf 1。取标准孔k1.0。Nb1 P VbNt0.9k nf0.8P0.80.9 1.0 1 0.30 125125 100kN33.75kNNvvNtbNt未超过5%，26.526.51.051.033.75100故验算合格。设其承载力为F , NvNtNv NtNb亍A833.75二 F8100力下降。F(33.75丄)=1.0，那么 F 142

6、.7kN，承载10020mm，求此连接最大能承受的Fmax3.15如下列图螺栓连接采用 Q235B钢。C级螺栓直径d值。解：螺栓群轴心受剪，查表得公称直径为20mm 的 C级螺栓 fvb 140 N mm2(1)受剪承载力d2nv232 20140 1088.0kNN d t fcb 20 20 305 103122kN ;Nminmin N：,N： min 88.0,12288.0kNN1 Nmin n 88.0 13 1144kN(3)净截面强度计算取不利情况，对 C级螺栓d0 d V 1.520 1.5 21.5mm ；Q235钢极限抗拉强度 花 370 N mm2假设取薄板丄N2In

7、12假设取厚板24lnIn 20；故取厚20ln板计算。An14060606060403d。20320 321.52025110mmAn2406026026060404do 20370421.520 5680 mm2An340602602602602 405d。204195 21.5206230mm2故取AnA1125110mm。NAn0.7 fu,N2 0.7fuAn0.7 370 5110 10 31323kN(4)毛截面强度计算查表得Q235钢在t 20mm时f 205 N mm2N3f, N3 A f 320 20 205 10 31312kNAN1 N3 N2，故取 Fmax N1

8、1144kN。综上，此连接能承受的最大承载力为Fmax 1144kN。3.16如上题中将C级螺栓改用M20 d 20mm的1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外表仅用钢丝清理浮锈。解：1摩擦型连接:查表得预拉力P 155kN，抗滑移系数 0.30,且双剪nf 2。取标准孔k 1.0。Nb 0.9knf P 0.9 1.0 2 0.30 155 83.7kNN1 N： n 83.7 131088kN净截面强度：nKI1 0.5-1 0.7 fu, N 2 0.7 fu A, 1 n Annini0.5上 0.7 370 5110 10 310

9、.5 n131171kN毛截面强度：N3 A f32020205 101312kNNi N2 N3，故取FmaxN11088kN(3) 承压型连接:查表得fcb470 N mm2 ；310 N . mm2;且双剪nv 2 ;公称直径为 20mm的普通螺栓Ae 245mm2。设剪切面在螺纹处:NbcNb.inN1nv Ae fv： 2 245cb20min N：, N：Nm.n n 151.93310 10151.9kN20 470 103min 151.9,188131975kN188kN151.9kN净截面强度:N 0.7fu,N20.7fuAnAn0.73370 5110 101323 k

10、N毛截面强度:N3 A f 32020205 10 31312kNN3 N2N1，故取 FmaxN31312kN3.17试验算如下列图钢梁的拼接。拼接采用高强度螺栓型连接。钢材为Q345钢，采用1级M20高强度螺栓，孔径为22mm，接触面喷砂后涂富锌漆。拼接处梁的内力为V 650kN, M 2500kN m翼缘拼接可按轴心力计算，轴心力取翼缘截面面积和翼缘内平均正应力的乘积，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1级M20高强度螺栓预拉力 P 155kN，抗滑移系数0.40,且双剪nf 2。取标准孔k 1.0。Nm.n疋 0.9knf P0.9 1.0 2 0.4

11、0 155 111.6kN131394I4501300 216222013008.066 10 mm1212Lio=1li |l r* f*十* *常伞第I!JIJIirnfl II tl IIII ir ir II H Jr4(1) 翼缘板验算f +t +MyI203.94N. mm26 ,1300 16、2500 10()2 28.066 109n 16;N203.94 450 16 1031468.368 n 疋山 161468.368kN111.6 1785.6kN净截面强度:查表得Q345 钢 fu 470 N mm2, f 310 N.2 mm取最外排螺栓:2 mm31468.36

12、8 103 =221.8270.7 fu =0.7 470=329 N,450-4 2216毛截面强度:N 1468.368103450 16203.94f 310 N . mm2故翼缘验算合格。(2) 腹板验算剪扭组合:剪力偏心:e 1 10 60 1 80 105mm;V 650kN2 21 b h3 10 130031.83 109mm41212I w1.83 109w -M92500567.2kN mI8.066 10弯矩分配:扭矩：Tmax V e Tw650 105 10 3567.20635.45kN m设左边为Tmax所在的板，那么危险点为1、2 点。1 点：x140mm, y

13、1600mm2 2xyi26402 410022002 3002 4002 5002 60023681600mm2取1点：N1F650N1TxN1Tyy1Ty1635.45 600A2 2xyi3681600X1Tx-i635.45 40A2 2Xiyi368160025kN;213103.56kN;6.90kN;N1TN1T那么,NxN1Tx 103.56kN;Ny N1Ty N1F 6.90 25 31.90 kN;NNx2 Ny2103.562 31.902108.36 Nmin 111.6kN故腹板验算合格。3.18双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力 N 550kN。钢材为Q235B钢。角

14、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 1级M20高强度螺栓 连接。构件外表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：K1 0.65; K2 0.35;双面焊，查表得ffw 160 N mm21肢背：M K1N 0.65 550 178.75kN2肢尖：N2k2n0.35 - 550 96.25kN2焊脚高度hflwmax 60hf 360mmN1178.751030.7hf ffw0.7 6160w12hf266 26 2N296.25

15、1030.7hf ffw0.7 61606mm266mm;l143.3mm;143.3280mm ,I1Iw2 2hflw2肢尖：, lw1 肢背：,l1280mm22 6155.3mm, l2160mm故取肢背焊缝长度为肢尖焊缝长度为 160mm。2V H 550cos 45550子389kN;普通角焊缝:tminmin(14, 20)14mm, hf max 1.2 14 16.8mm;tmax max(14,20)20mm, hfmin6mm;hflw2 0.7hfb12 1f1.4 f2 0.7hflw设承受静载,1601.222389 103f 1.22-123.74 N mm2 ；

16、122245.4mm1.4 123.74lw Ihf22hf220hf5.23mm hf440 2hf1122.75 0215mm故取 hf 10mm。(3) 摩擦型连接:查表得预拉力P 155kN，抗滑移系数0.35,且单剪nf 1。取标准孔k1.0。Nb 0.9knf P 0.9 1.0 1 0.35 155 48.825kNbNt0.8P0.8 155 124 kNV389Nv38.9kN ；n2 5承受弯矩：M V e 389 20 10 37.78kN m。HMy3897.780.16Nt258.35kNnyi 25 20.082 0.16NvNt38.958.35bb1.281.0，故验算不合格。NvbNtb48.825124承压型