钢结构第三章课后答案

《钢结构设计原理》作业答案 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: f t w  265N/mm2 , f vw  180N/mm2 不采用引弧板: l w  b  2t  500 2 10  480mmN 1500 103    312.5N/mm2  f t w  265N/mm2 ,不可。 lw t 480 10改用斜对接焊缝: 方法一:按规范取 θ=56°,斜缝长度:  (b / sin  )  2t  (500/ sin 56)  20  (500/ 0.829)  20  583mm lwN sin  1500 103  0.829    213N/mm2  f t w  265N/mm2 t lw 583 10N cos  1500 103  0.559   144N/mm2  fvw  180N/mm2 t lw 583 10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。10500NN

查附表 1.3: f fw  200N/mm2 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: t2 A1 500 10   5.4mm ,取 t2=6mm。 2b 2  460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) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸: t  6mm,hf max  t mm 最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  10  4.7 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:N3  2  0.7hf b f f fw  2  0.7  6  4601.22 200  942816 N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值:N1  N  N3  1500103  942816 557184 N所需每条侧面角焊缝的实际长度(受力的一侧有 4 条侧缝) :l  l w  hf  N1 557184  hf   6  172mm w 4  0.7  6  200 4  0.7hf f f17510175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。500 6 6 10NN∴此加盖板的对接连接,盖板尺寸取-360× 460× 6mm,

焊脚尺寸 hf=6mm3.10. 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,焊缝长度可以不 减去 2hf) 。已知:外力设计值 N=400kN。 解:20020已知:lw=200mm,N=400kN, f fw  200N/mm2 1) 内力计算 剪力: V  N  400kN 弯矩: M  Ne  400  20  8000kN.mm 2)焊脚尺寸设计6M 6  8000 103 600 f    N/mm2 2 2 弯矩引起的焊缝应力: he 2he l w 2  200  heL200× 125× 18剪力产生的焊缝剪应力:f   所需焊脚尺寸:   f2f V 400 103 1000   N/mm2 he 2he l w 2  200 he  1000 w 2     h    f f  200N/mm   e 2 2 600  2    f    1.22h e  22 600   1000 h he       5.57mm hf  e  5.57  7.79mm  1.22  200  200  0.7 0.7取焊脚尺寸 hf=8mm 焊缝构造要求: 最大焊脚尺寸: hf max  t  (1  2)  18  (1  2)  17  16 mm 最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  20  6.7 mm

取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。3.11 试设计如图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)1)初选焊脚尺寸最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  12  5.2 mm 取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。 2) 焊缝截面几何性质yc12焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc hf  h    200  2hf   150  12    hf    200  f   2  (200  2hf )    hf (150  2hf )  12  200    2   2 2 2 2        yc     150  12   hf   2  (200  2hf ) hf (150  2hf )  2   2       150  12   200  12   6   200  3  2  (200  12)     6 (150  12)  12  200  3  2   2 2          150  12   6   2  (200  12)  6 (150  12)  2   2      139mm全部有效焊缝对中和轴的惯性矩: 150  12  I x  4.2  (150  12)  (2.1  12  61) 2  2  4.2    6   (61  2.1) 2  2   3 2  4.2  188 188  2  4.2  188 (139  94) 2  12954006 mm4 123)焊缝截面验算200最大焊脚尺寸: hf max  1.2t  1.2 12  14.4 mm12解:查附表 1.3: f fw  160N/mm2150

弯矩: M  Ne  98  120  11760 kN  mm 考虑弯矩由全部焊缝承担M 11760 103  (61 12  4.2) f    70N/mm2 弯矩引起翼缘边缘处的应力: Wf1 12954006弯矩引起腹板边缘处的应力:f M 11760 103  139   126N/mm2 Wf2 12954006剪力由腹板承担,剪力在腹板焊缝中产生的剪应力:f V 98 103   62N/mm2 he l w 2  0.7  6  188则腹板下边缘处的应力:f     f   126  2 2 2 w 2     f   1.22   62  120N/mm  f f  160N/mm   2 2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)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: f fw  160N/mm2 , f tb  170N/mm2 , Ae  353mm2 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

弯矩:MNe9812011760kNmm 考虑弯矩由全部焊缝承担

M11760103(61124.2)f70N/mm2

弯矩引起翼缘边缘处的应力:Wf112954006 M11760103139

f126N/mm2

弯矩引起腹板边缘处的应力:Wf212954006

剪力由腹板承担,剪力在腹板焊缝中产生的剪应力:

V98103f62N/mm2

helw20.76188

则腹板下边缘处的应力:

f



f

126222w262120N/mmff160N/mmf

1.22

2

2

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)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:ffw160N/mm2,ftb170N/mm2,Ae353mm2 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:N2hebfffw3001.22160he58560heN 侧面角焊缝能承受的力:N12helwffw2250160he80000heN

取1.3VN1N2

1.3600103he5.63

h5.63mm,则h8.04mmf所需焊脚尺寸:e58560800000.70.7

取hf=10mm 2)

拉力螺栓验算:

e

e

单个螺栓抗拉承载力设计值:NtbAeftb35317060010N

弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力:

My1100106600N140000NNtb60010N222222

yi2(600500300200100)

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

b2b2f140N/mmf170N/mmvt查表:,,

fcb305N/mm2Ae245mm2

1) 内力计算

剪力: VNsin451500.707106.07kN 拉力:NNcos451500.707106.07kN 2)

螺栓强度验算

b

v

202

f13.1414043960N=43.96kN 单个螺栓受剪承载力:Nnv44

b

v

d2

单个螺栓承压承载力:Ncb

tdfcb16

2030597600N=97.6kN 单个螺栓受拉承载力:NtbAeftb24517041650N41.65kN

e

e

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:NvNt

N106.07

=26.5kN224

拉-0.881 bNv26.5kN

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:Nvb0.9nfP0.910.312533.75kN 单个螺栓受拉承载力设计值: Ntb0.8P0.8125100kN

e

拉-剪共同作用:

NvNt26.526.5

连接不满足要求。 1.051bb

NvNt33.75100

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:

fvb140N/mm2,fcb305N/mm2

假设螺栓孔直径d0=21.5mm

202

f23.1414087920N=87.92kN单个螺栓受剪承载力:Nnv44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力:Ncbtdfcb2020305122000N=122kN 此螺栓连接最大能承受的轴力设计值:FmaxnNvb1387.921143kN 连接板件净截面面积A1(直线):A1t(b3d0)20(320321.5)5110mm2 净截面面积A2(折线):A220(2404521.5)6238mm2 构件截面最大能承受的轴力设计值:FmaxA1f51102051048kN 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)

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

b2b2f310N/mmf470N/mmvc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:Nvb0.9nfP0.920.315583.7kN

查附表1.1:f205N/mm

2

螺栓连接最大能承受的Fmax值:FmaxnNvb1383.71088kN 构件截面最大能承受的轴力设计值:

/(10.5n1/n)1048/(10.53/13)1184kNFmaxFmax

此连接采用高强度螺栓摩擦型连接时最大能承受的Fmax=1088kN 。 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):

202Nnvf23.14310194680N=194.68kN

44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力设计值:Ncbtdfcb2020470188000N=188kN

b

此连接螺栓所能承受的最大轴力设计值:FmaxnNv131882444kN

构件截面最大能承受的轴力设计值:FmaxA1f51102051048kN

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:

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:ffw160N/mm2

不等边角钢长肢相连(P73表3.3.1)K1=0.65,K2=0.35。 角钢肢背 所需焊缝计算长度:lw1角钢肢尖所需焊缝计算长度:lw2

0.65550103K1N266mmw

heff20.76160

0.35550103K2N

143mmheffw20.76160

肢背焊缝长度:l1lw12hf26626278mm取280mm肢尖焊缝长度:l2lw22hf14326155mm2)

节点板与端板的焊缝高度

预选焊脚尺寸:最大焊脚尺寸:hfmax1.2t1.21416.8mm

最小焊脚尺寸:hfmax1.56.7mm取hf=8mm。

节点板与端板焊缝计算长度:lwl2hf44028424mm焊缝截面所受的剪力:VNcos455502388.9kN

焊缝截面所受的拉力:FNsin455502388.9kN

FV388.9103

ff81.89N/mm2

AfAf20.78424

焊缝强度验算:

f



f

81.89222w281.89106N/mmf160N/mmff

1.22

2

2

所选焊脚尺寸满足要求。 3)

验算高强度螺栓连接(分别按摩擦型和承压型连接考虑)

查表3.5.2 10.9级M20高强螺栓预拉力P=155kN,构件表面采用喷砂后涂无机富锌漆处理μ=0.35.

a. 摩擦型连接

单个螺栓受剪承载力设计值:Nvb0.9nfP0.910.3515548.83kN 单个螺栓受拉承载力设计值: 螺栓平均承受剪力=拉力:拉-剪共同作用:b. 承压型连接

b2f310N/mmv查附表1.3高强度螺栓承压型连接:,

Ntbe0.8P0.8155124kN

V(F)388.9

=38.89kN

2510

NvNt

NvNt38.8938.89

连接不满足要求。 b1.111b

NvNt49124

fcb470N/mm2ftb500N/mm2

单个螺栓受剪承载力设计值(受剪面不在螺纹处):

202

Nnvf13.1431097340N=97.34kN

44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力设计值:Ntdf2020470188000N=188kN 单个螺栓受拉承载力:NtbAeftb245500122500N122.5kN

e

e

bcbc

拉-

0.511 b

Nv38.89kN

《钢结构设计原理》作业答案 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: f t w  265N/mm2 , f vw  180N/mm2 不采用引弧板: l w  b  2t  500 2 10  480mmN 1500 103    312.5N/mm2  f t w  265N/mm2 ,不可。 lw t 480 10改用斜对接焊缝: 方法一:按规范取 θ=56°,斜缝长度:  (b / sin  )  2t  (500/ sin 56)  20  (500/ 0.829)  20  583mm lwN sin  1500 103  0.829    213N/mm2  f t w  265N/mm2 t lw 583 10N cos  1500 103  0.559   144N/mm2  fvw  180N/mm2 t lw 583 10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。10500NN

查附表 1.3: f fw  200N/mm2 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: t2 A1 500 10   5.4mm ,取 t2=6mm。 2b 2  460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) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸: t  6mm,hf max  t mm 最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  10  4.7 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:N3  2  0.7hf b f f fw  2  0.7  6  4601.22 200  942816 N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值:N1  N  N3  1500103  942816 557184 N所需每条侧面角焊缝的实际长度(受力的一侧有 4 条侧缝) :l  l w  hf  N1 557184  hf   6  172mm w 4  0.7  6  200 4  0.7hf f f17510175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。500 6 6 10NN∴此加盖板的对接连接,盖板尺寸取-360× 460× 6mm,

焊脚尺寸 hf=6mm3.10. 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,焊缝长度可以不 减去 2hf) 。已知:外力设计值 N=400kN。 解:20020已知:lw=200mm,N=400kN, f fw  200N/mm2 1) 内力计算 剪力: V  N  400kN 弯矩: M  Ne  400  20  8000kN.mm 2)焊脚尺寸设计6M 6  8000 103 600 f    N/mm2 2 2 弯矩引起的焊缝应力: he 2he l w 2  200  heL200× 125× 18剪力产生的焊缝剪应力:f   所需焊脚尺寸:   f2f V 400 103 1000   N/mm2 he 2he l w 2  200 he  1000 w 2     h    f f  200N/mm   e 2 2 600  2    f    1.22h e  22 600   1000 h he       5.57mm hf  e  5.57  7.79mm  1.22  200  200  0.7 0.7取焊脚尺寸 hf=8mm 焊缝构造要求: 最大焊脚尺寸: hf max  t  (1  2)  18  (1  2)  17  16 mm 最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  20  6.7 mm

取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。3.11 试设计如图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)1)初选焊脚尺寸最小焊脚尺寸: hf min  1.5 t  1.5  12  5.2 mm 取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。 2) 焊缝截面几何性质yc12焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc hf  h    200  2hf   150  12    hf    200  f   2  (200  2hf )    hf (150  2hf )  12  200    2   2 2 2 2        yc     150  12   hf   2  (200  2hf ) hf (150  2hf )  2   2       150  12   200  12   6   200  3  2  (200  12)     6 (150  12)  12  200  3  2   2 2          150  12   6   2  (200  12)  6 (150  12)  2   2      139mm全部有效焊缝对中和轴的惯性矩: 150  12  I x  4.2  (150  12)  (2.1  12  61) 2  2  4.2    6   (61  2.1) 2  2   3 2  4.2  188 188  2  4.2  188 (139  94) 2  12954006 mm4 123)焊缝截面验算200最大焊脚尺寸: hf max  1.2t  1.2 12  14.4 mm12解:查附表 1.3: f fw  160N/mm2150

弯矩: M  Ne  98  120  11760 kN  mm 考虑弯矩由全部焊缝承担M 11760 103  (61 12  4.2) f    70N/mm2 弯矩引起翼缘边缘处的应力: Wf1 12954006弯矩引起腹板边缘处的应力:f M 11760 103  139   126N/mm2 Wf2 12954006剪力由腹板承担,剪力在腹板焊缝中产生的剪应力:f V 98 103   62N/mm2 he l w 2  0.7  6  188则腹板下边缘处的应力:f     f   126  2 2 2 w 2     f   1.22   62  120N/mm  f f  160N/mm   2 2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)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: f fw  160N/mm2 , f tb  170N/mm2 , Ae  353mm2 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

弯矩:MNe9812011760kNmm 考虑弯矩由全部焊缝承担

M11760103(61124.2)f70N/mm2

弯矩引起翼缘边缘处的应力:Wf112954006 M11760103139

f126N/mm2

弯矩引起腹板边缘处的应力:Wf212954006

剪力由腹板承担,剪力在腹板焊缝中产生的剪应力:

V98103f62N/mm2

helw20.76188

则腹板下边缘处的应力:

f



f

126222w262120N/mmff160N/mmf

1.22

2

2

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)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:ffw160N/mm2,ftb170N/mm2,Ae353mm2 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:N2hebfffw3001.22160he58560heN 侧面角焊缝能承受的力:N12helwffw2250160he80000heN

取1.3VN1N2

1.3600103he5.63

h5.63mm,则h8.04mmf所需焊脚尺寸:e58560800000.70.7

取hf=10mm 2)

拉力螺栓验算:

e

e

单个螺栓抗拉承载力设计值:NtbAeftb35317060010N

弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力:

My1100106600N140000NNtb60010N222222

yi2(600500300200100)

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

b2b2f140N/mmf170N/mmvt查表:,,

fcb305N/mm2Ae245mm2

1) 内力计算

剪力: VNsin451500.707106.07kN 拉力:NNcos451500.707106.07kN 2)

螺栓强度验算

b

v

202

f13.1414043960N=43.96kN 单个螺栓受剪承载力:Nnv44

b

v

d2

单个螺栓承压承载力:Ncb

tdfcb16

2030597600N=97.6kN 单个螺栓受拉承载力:NtbAeftb24517041650N41.65kN

e

e

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:NvNt

N106.07

=26.5kN224

拉-0.881 bNv26.5kN

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:Nvb0.9nfP0.910.312533.75kN 单个螺栓受拉承载力设计值: Ntb0.8P0.8125100kN

e

拉-剪共同作用:

NvNt26.526.5

连接不满足要求。 1.051bb

NvNt33.75100

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:

fvb140N/mm2,fcb305N/mm2

假设螺栓孔直径d0=21.5mm

202

f23.1414087920N=87.92kN单个螺栓受剪承载力:Nnv44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力:Ncbtdfcb2020305122000N=122kN 此螺栓连接最大能承受的轴力设计值:FmaxnNvb1387.921143kN 连接板件净截面面积A1(直线):A1t(b3d0)20(320321.5)5110mm2 净截面面积A2(折线):A220(2404521.5)6238mm2 构件截面最大能承受的轴力设计值:FmaxA1f51102051048kN 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)

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

b2b2f310N/mmf470N/mmvc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:Nvb0.9nfP0.920.315583.7kN

查附表1.1:f205N/mm

2

螺栓连接最大能承受的Fmax值:FmaxnNvb1383.71088kN 构件截面最大能承受的轴力设计值:

/(10.5n1/n)1048/(10.53/13)1184kNFmaxFmax

此连接采用高强度螺栓摩擦型连接时最大能承受的Fmax=1088kN 。 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):

202Nnvf23.14310194680N=194.68kN

44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力设计值:Ncbtdfcb2020470188000N=188kN

b

此连接螺栓所能承受的最大轴力设计值:FmaxnNv131882444kN

构件截面最大能承受的轴力设计值:FmaxA1f51102051048kN

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:

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:ffw160N/mm2

不等边角钢长肢相连(P73表3.3.1)K1=0.65,K2=0.35。 角钢肢背 所需焊缝计算长度:lw1角钢肢尖所需焊缝计算长度:lw2

0.65550103K1N266mmw

heff20.76160

0.35550103K2N

143mmheffw20.76160

肢背焊缝长度:l1lw12hf26626278mm取280mm肢尖焊缝长度:l2lw22hf14326155mm2)

节点板与端板的焊缝高度

预选焊脚尺寸:最大焊脚尺寸:hfmax1.2t1.21416.8mm

最小焊脚尺寸:hfmax1.56.7mm取hf=8mm。

节点板与端板焊缝计算长度:lwl2hf44028424mm焊缝截面所受的剪力:VNcos455502388.9kN

焊缝截面所受的拉力:FNsin455502388.9kN

FV388.9103

ff81.89N/mm2

AfAf20.78424

焊缝强度验算:

f



f

81.89222w281.89106N/mmf160N/mmff

1.22

2

2

所选焊脚尺寸满足要求。 3)

验算高强度螺栓连接(分别按摩擦型和承压型连接考虑)

查表3.5.2 10.9级M20高强螺栓预拉力P=155kN,构件表面采用喷砂后涂无机富锌漆处理μ=0.35.

a. 摩擦型连接

单个螺栓受剪承载力设计值:Nvb0.9nfP0.910.3515548.83kN 单个螺栓受拉承载力设计值: 螺栓平均承受剪力=拉力:拉-剪共同作用:b. 承压型连接

b2f310N/mmv查附表1.3高强度螺栓承压型连接:,

Ntbe0.8P0.8155124kN

V(F)388.9

=38.89kN

2510

NvNt

NvNt38.8938.89

连接不满足要求。 b1.111b

NvNt49124

fcb470N/mm2ftb500N/mm2

单个螺栓受剪承载力设计值(受剪面不在螺纹处):

202

Nnvf13.1431097340N=97.34kN

44

b

v

bv

d2

单个螺栓承压承载力设计值:Ntdf2020470188000N=188kN 单个螺栓受拉承载力:NtbAeftb245500122500N122.5kN

e

e

bcbc

拉-

0.511 b

Nv38.89kN


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