钢结构第七章作业.docx
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钢结构第七章作业
7.9.两面侧焊的角钢连接,受沿形心线的静力荷载作用,设计值N=600KN,角钢为2L100×63×10,连接板厚10mm,钢材为Q235,焊条为E43型,手工焊,根据构造要求和受力要求设计角焊缝.
解:
据题设焊脚高度为,
(1)采用两边侧焊,肢背、肢尖的受力为(图中为长肢相连)
(2)计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
构件端部按要求做成2绕角焊,故不再加hf。
分别取230mm和170mm,满足构造要求。
若端部不做2绕角焊,则
分别取240mm和170mm,满足构造要求。
7.10图示三面围焊,焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235BF,计算此连接能承受的最大拉力。
解:
端焊缝受力
侧焊缝受力
连接板只需验算中间20厚的
故该连接能承受的最大拉力为904kN
7.11图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kNm,钢材为Q235BF,焊条为E43系列。
(1)采用三面围焊角焊缝,试设计此角焊缝,即确定焊脚高度hf。
(2)四面围焊,焊脚高度可以改为多少。
(3)方案二的焊条是否少于方案一。
解:
要点:
画对焊缝截面图
取hf=8mm,则焊缝有效截面如下图所示
求形心位置
假设hf=7mm,计算结果与焊脚高度近似成线性比例关系
则只是7mm的焊缝很少用,一般为2mm的模数
假设hf=6mm,则不满足强度要求
如果采用近似计算,查339页附表14,有
形心位置
取hf=8mm,则(*)为171N/mm2>160,不满足
而相对精确的计算结果仅为130.4,可见两者相差较大。
此时焊缝需要取为10mm。
方案二:
取hf=6mm,则焊缝有效截面如下图所示
取hf=5mm,则
用钢量比较
以8与6比较,用钢量与焊脚高度平方关系成正比。
62*(200*2+300*2)=36000
82*(200*2+300)=44800
可见四周围焊用钢量小很多。
7.12图示连接中,2L100x80x10(长肢相并)通过14厚连接板和20厚的端板连接于柱的翼缘,钢材用Q235BF,焊条为E43系列,采用手工焊,所承受的静力荷载设计值为540kN。
(1)要求确定角钢和连接板之间的焊缝尺寸。
(2)取d1=d2=170mm,确定连接板和端板之间的焊缝尺寸。
(3)改取d1=150mm,d2=190mm,验算上面确定的hf是否满足要求。
解:
(1)
取hf=8mm
采用两边侧焊,肢背、肢尖的受力为(图中为长肢相连)
计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
分别取220mm和130mm,满足构造要求。
(2)取d1=d2=170mm,则连接板和端板之间的焊缝受拉剪作用
(3)若取d1=150mm,d2=190mm,则连接板和端板之间的焊缝受拉剪弯共同作用
7.13如图所示的螺栓双盖板连接,钢材为Q235,承受轴心拉力,螺栓为8.8级高强度螺栓摩擦型连接,接触面喷砂处理,螺栓直径20,孔径21.5,试计算此连接的最大承载力。
解:
M208.8级喷砂
则P=125kN
最危险截面处
故该连接的承载力为670kN
思考:
10颗螺栓变成8颗,承载力有何变化?
按说好像承载力应该降低,实际情况呢?
最后该连接的承载力为688.8kN,反而有所放大,原因就是因为孔前传力吃掉了更多,而剩下的都是净截面能承受的602.7kN
7.14图示C级螺栓的连接,钢材为Q235,已知d=20mm,de=17.65mm,d0=21.5mm,承受设计荷载P=150kN。
(1)假定支托承力,验算此连接是否安全?
(2)假定支托不承力,验算此连接是否安全?
解:
书242页例题7-11知
(1)支托承力,则螺栓群受弯,螺栓绕最下排转,则
所以满足要求
如果螺栓绕支托最下部转,则
结果更小,同样满足要求
(2)支托不承力,则螺栓群受弯剪作用,螺栓绕最下排转,则
所以安全
7.15如图所示的连接,牛腿用连接角钢2L100X20及M22高强螺栓(10.9级)摩擦型连接和柱相连。
钢材为Q345,接触面喷砂处理,承受偏心荷载P=175kN,试确定连接角钢的两肢上所需的螺栓个数。
解:
假定支托板不承力,否则问题更简单,螺栓群受弯绕形心转
M2210.9级喷砂钢材为Q345
则P=190kN
双剪的先解决
假设采用3颗螺栓,间距80,则
所以安全
对于单剪的拉剪螺栓群,假设采用8颗螺栓,间距80,则
所以安全
其实下面四颗螺栓的抗剪为85.5*4=342>175安全
7.16如图所示普通螺栓连接,钢材为Q235,承受轴力600kN。
螺栓直径20mm,孔径21.5mm,验算连接是否安全。
解:
(1)验算螺栓群强度
所以螺栓安全
(2)验算净截面强度
所以板件也安全,整个连接安全
7.17承受拉力的Q235钢板,尺寸为-20X400,用两块-10X400的板进行拼接,接缝每侧用12个普通螺栓连接,排列如图,试分析这一接头的危险截面在何处?
其承载力为多少?
解:
(1)验算螺栓群强度
所以按螺栓考虑其承载力为1056kN
(2)验算净截面强度
对拼板,最危险截面为3-3或错列截面
对板件,最危险截面为1-1或错列截面
所以该接头危险截面在拼板的3-3截面,承载力为按螺栓考虑的1056kN
7.18一高强螺栓承压型连接如图,钢材为Q235,受轴拉力N=200kN,力矩M=50kNm,螺栓直径20mm,孔径21.5mm,验算连接是否安全。
解:
全部螺栓受剪,本题未说明是8.8级还是10.9级,不过没关系,最终是以板的承压确定的承载力。
假设为8.8级
则
(1)验算螺栓群强度
所以螺栓安全
(2)验算板件强度
所以板件不安全,故连接不安全
7.19该题为典型的双角钢屋架节点角焊缝设计
A、B均没问题,图中C画得不对,应该留空隙施加塞焊缝
C要算一下合力,其中N2、N3的合力为20和59
最终端焊缝受力就是59kN,侧焊缝和塞焊缝受力为
N4+20-N1=720+20-400=340kN
7.20类似于高强螺栓的空前传力,即空洞削弱的承载力要由x长的焊缝补足。
故有
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