例题59.docx
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例题59.docx
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例题59
例1:
一块-400×20的钢板用两块拼接板-400×12进行拼接。
螺栓孔径22mm,排列如图。
钢板轴心受拉,N=1350KN(设计值)。
钢材为Q235钢,请问:
(1)钢板1-1截面的强度够否?
(2)是否还需要验算2-2截面的强度?
假定N力在13个螺栓中平均分配,2-2截面应如何验算?
(3)拼接板的强度是否需要验算?
解:
钢材为Q235,f=215N/mm2
(1) 1-1截面钢板的
所以1-1截面钢板强度足够。
(2) 需要验算2-2截面强度,因为2-2的An小于1-1。
假定N在13个螺栓中平均分配,则2-2截面传递的拉力N’为:
2-2截面的
,足够。
(3) 两块拼接板厚度之和大于原钢板厚,所以钢板抗拉强度足够,拼接板就无需验算。
例2:
一实腹式轴心受压柱,承受轴压力3500kN(设计值),计算长度l0x=10m,l0y=5m,截面为焊接组合工字型,尺寸如图所示,翼缘为剪切边,钢材为Q235,容许长细比
。
要求:
(1)验算整体稳定性
(2)验算局部稳定性
解:
(1) 验算整体稳定性:
A=400
20
2+400
10=2
104mm2
对x轴为b类截面,对y轴为c类截面,查表:
,如果承受静力荷载,材料为镇静钢,则在允许范围之内。
(2)验算局部稳定
a.翼缘
b.腹板
局部稳定均满足。
例1:
验算图示端弯矩(计算值)作用情况下压弯构件的承载力是否满足要求。
构件为普通热轧工字钢I10,Q235AF,假定图示侧向支承保证不发生弯扭屈曲。
I字形截面的特性:
A=14.3cm3,Wx=49cm3,ix=4.14cm。
解:
热轧工字钢截面对x轴属于a类。
因而,当
时,得
。
由平面内稳定计算公式:
由截面强度计算公式:
因为平面外稳定通过侧向支承得到保证,所以本题承载力由强度、平面内稳定计算均满足要求。
例2:
验算图示构件的稳定性。
材料为Q235F,f=215N/mm2,梁中间有一侧向支撑点。
已知构件截面参数:
A=21.27cm3,Ix=267cm4,ix=3.54cm,iy=2.88cm。
解:
,属于b类截面,查表得:
,按b类截面,查表得:
查表:
,
,
,
(1)验算弯矩作用平面内的稳定性
例1:
试设计钢屋架上弦节点并画出构造草图。
(图)
注:
1.上弦节点有集中力作用,即有檩条。
2.本题要求如下:
① 构造草图。
② 标出尺寸线,具体尺寸如能标出的应标出,不能标出的可不标出,但应画出尺寸线(具体数字不填)。
解:
节点(图)
焊缝①
假定肢背肢尖皆用满足构造要求的焊脚尺寸hf:
肢背焊缝长
要求(l-10)不小于8hf和40mm,不大于60hf。
肢尖焊缝长
要求满足上述的构造要求。
焊缝②计算方法与焊缝①相同,仅用N3代替N4。
按上述计算结果围节点板,得上弦与节点板的焊缝长度:
a1+a2,验算其承载力:
因
肢背塞焊缝要求:
式中:
t——节点板厚度。
肢尖焊缝要求:
式中:
,
。
例2:
已知:
下弦轴力N1=800kN,钢材Q235F,f=215N/mm2,
,下弦角钢为2L140x90x10,与节点板间焊缝长可达240mm。
试设计梯形屋架下弦跨中拼接节点(节点板尺寸和腹杆与节点板间焊缝可不设计)。
解:
(1)拼接角钢长度l
拼接角钢与下弦的连接焊缝长度lw:
因角钢厚度为10mm,取焊脚尺寸hf=8mm,
取l=600mm
(2)下弦角钢与节点板间焊缝承载力验算:
下弦杆短肢相并
焊缝长lw1=240mm,取hf=8mm,则
焊缝承载力满足要求。
(2)验算弯矩作用平面外的稳定性
所以该截面在弯矩作用平面内、平面外的稳定性都能满足。
例1:
根据图示结构连接形式,回答钢结构设计中须解决的下列问题:
(a)方管柱与膈板的焊接顺序如何?
各条焊缝用什么方法焊接?
答:
顺序为:
焊缝(8)用电渣焊(在方管柱全部合龙后才能焊),其余焊缝用坡口对接焊(熔透),以使膈板可以直接传递梁翼缘传来的拉、压力。
(b)焊缝(9)、(10)和(11)、(12)在施工程序及方法上有何区别?
为何在该处腹板上要开圆弧形孔?
答:
焊缝(9)、(10)为工厂焊,可用CO2气体保护焊,效率高、质量好。
焊缝(11)、(12)为工地焊,有风时气保焊不易保证质量,用手工焊。
(9)、(12)焊缝处腹板开孔,这是为了避免焊缝交叉,提高节点抗震时的延性。
(10)、(11)焊缝处腹板开孔需大些,除了同(9)、(12)的原因外,还可以利于(10)、(11)焊缝的连续施焊,减少焊接缺陷。
(c)焊缝(13)、(14)各采用什么方法施工为宜?
答:
焊缝(13)、(14)均在工厂施工,(13)应用埋弧自动焊,(14)可用CO2气体保护焊,若梁高较小时,(14)也可以用手工焊。
例2:
网架钢结构中采用螺栓球节点(45#钢)连接。
当杆件交角较小而杆件直径较大时,为避免杆端相互干扰,球节点就要放大,较浪费材料。
为了节约钢材,可采用什么方法解决杆端干扰问题?
在这样做时为保证工程质量,设计应提出什么工艺要求?
答:
为了节约材料,可采用螺栓水雷球节点,即在螺栓球与杆件连接的方向焊接像水雷触角一样的连接杆,在上钻孔攻螺纹,与杆件连接。
由于螺栓球为45#钢,用一般方法焊接会产生裂缝,因而设计应提出预先按45#钢焊接标准进行焊接工艺试验,然后严格按规定的焊接工艺焊接。
例3:
对于常见的现场主体卧倒焊接成型然后整体起扳安装的石油化工塔,处于强腐蚀环境下,若要长效防腐蚀,设计上用何种方法为宜?
对这种安装方式,结构设计中还要注意什么问题?
答:
对于现场整体焊接整体起扳的石化塔,可在整体焊接成形后用热喷铝复合涂层的方法作长效防腐蚀。
因为此种方法对构件的形状大小均无限制,也可在现场施工。
对这种安装方式,结构设计应考虑起扳时塔受的轴向压力(由钢索产生)与自重弯矩(不同于使用状态),以及转动处塔脚铰支座的处理。
例4:
大型管桁架结构设计中拟采用φ630/16的大口径无缝钢管。
但根据结构用无缝钢管国标GB8162-87,壁厚为4~16的热扩管的壁厚允许偏差-12.5%~+15%。
问设计能否采用?
是否有更好的材料代用?
答:
即使材料达到GB8162-87规定要求,钢管也不能满足钢结构设计的安全度要求。
因而不能采用φ630/16热扩无缝钢管。
可代之以φ630/16焊接管。
因为管桁架以受轴力为主,钢管的纵向焊缝受力很小。
而焊接管的截面及弯曲度的允许偏差均很小,可以满足结构安全度的要求。
采用焊接管后,要注意纵向焊缝与横向焊缝不能形成十字形交叉,以免造成焊缝脆性。
例5:
大跨度梯形钢屋架在起扳、吊装过程要注意什么问题?
采取什么措施?
答:
(1)大跨度梯形钢屋架一般平面外刚度很小。
在吊装时一般是双吊点起吊。
若钢索与上弦夹角较小,则会给屋架施加较大的平面内压力。
容易引起屋架平面外失稳。
因而要做适当侧向刚度加固。
(2)屋架起扳时平面抗扭能力很弱,若两根钢索提升速度有差异,则会使屋架受扭,应避免屋架受扭而产生永久变形。
(3)屋架吊装就位后,其侧向支撑体系尚未形成,应用系杆支撑或加缆风形成可靠的侧向支撑体系后才能放松吊索。
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