钢结构第三章作业答案.docx
- 文档编号:968577
- 上传时间:2022-10-14
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:120.50KB
钢结构第三章作业答案.docx
《钢结构第三章作业答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢结构第三章作业答案.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钢结构第三章作业答案
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。
解:
(1)验算受剪承载力:
a.确定焊脚高度
板件边缘的角焊缝:
t = 20mm, hf max = 20 - (1 :
2) = 18mm;
普通角焊缝:
tmin = min(14, 20) = 14mm, hf max = 1.2 ⨯14 = 16.8mm;
则 hf max = min(16.8, 20) = 16.8mm;
tmax = max(14, 20) = 20mm, hf min = 6mm;
故取 hf = 10mm
b. he = 0.7hf = 0.7 ⨯10 = 7mm
w
2
采用三面围焊且为绕角焊:
对于水平焊缝,承受正应力, lw1 = b = 300mm
N1 = 0.7hf lw1β f f fw = 0.7 ⨯10 ⨯ 300 ⨯1.22 ⨯160 ⨯10-3 = 410kN;
对于竖向焊缝,承受剪应力, lw2 = 250mm
N2 = 1.25V - N1 = 1.25⨯ 600 - 410 = 340kN;
N2340 ⨯103
2 ⨯ 0.7hf lw22 ⨯ 0.7 ⨯10 ⨯ 250
求。
故焊缝 A 的高度 hf = 10mm 。
(2)验算抗弯承载力
y1 = y2 = 600mm; y3 = y4 = 500mm; y5 = y6 = 300mm;
y7 = y8 = 200mm; y9 = y10 = 100mm;
M =
Ni
yi
∑ yi
2
;
My1100 ⨯103 ⨯ 600
∑ yi22 ⨯ (6002 + 5002 + 3002 + 2002 +1002 )
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 Ae = 353mm2
Ntb = Ae ⋅ ftb = 353⨯170 ⨯10-3 = 60.1kN
N1 ≤ Ntb
故抗弯承载力满足要求。
(3)验算构造要求:
C 级螺栓
d0 = d + (1 :
1.5) = 24 +1.5 = 25.5mm
3d0 = 3⨯ 25.5 = 76.5 < 100mm
故满足构造要求
综合
(2),(3)该螺栓满足要求。
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),其承载力有何差别?
解:
2
2
V H 106
4 4 4 4
(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 。
N b = nv ⋅
π d 2
4
π
4
bb
t
2222
çb ⎪ + çb ⎪ = ç⎪ + ç⎪ = 0.876 < 1
⎝ Nv ⎭⎝ Nt ⎭⎝ 44.0 ⎭⎝ 41.65 ⎭
c
Nv = 26.5 < N b = d ⋅ ∑ t ⋅ fcb = 20 ⨯16 ⨯ 305⨯10-3 = 97.6kN
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
v
数 μ = 0.30 ,且单剪 n f = 1。
取标准孔 k = 1.0 。
N b = 0.9kn f μ P = 0.9 ⨯1.0 ⨯1⨯ 0.30 ⨯125 = 33.75kN
Ntb = 0.8P = 0.8⨯125 = 100kN
NvNt26.526.5
bb
未超过 5%,故验算合格。
设其承载力为 F , Nv = Nt =
1 2 2
4 2 8
F ;
NvNt
bb
2 2
2 1 1
8 33.75 100
)=1.0 ,则 F = 142.7kN ,承载
力下降。
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:
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
b
π d 2
4
π
4
(2) 承压承载力:
查表得 Q235 钢,C 级螺栓 fcb = 305 N mm2
c
N b = d ⋅ ∑ t ⋅ fcb = 20 ⨯ 20 ⨯ 305⨯10-3 = 122kN ;
b
b
(3) 净截面强度计算
取不利情况,对 C 级螺栓 d0 = d + (1 :
1.5) = 20 +1.5 = 21.5mm ;
Q235 钢极限抗拉强度 fu = 370 N mm
2
⨯ N
σ =
N
An
1
,若取薄板σ = 2
ln ⨯12
=
N
24ln
;若取厚板σ =
N N
ln ⨯ 20 20ln
;故取厚板计
故取 An = An1 = 5110mm 。
算。
An1 = (40 + 60 + 60 + 60 + 60 + 40 - 3d0 ) ⨯ 20 = (320 - 3⨯ 21.5) ⨯ 20 = 5110mm2
An2 = ()⨯ 20 = (370 - 4⨯ 21.5) ⨯ 20 = 5680mm2
An3 = (40 + 60⨯ 2 + 60⨯ 2 + 60⨯ 2 + 60⨯ 2 + 40 - 5d0 )⨯ 20 = (419 - 5⨯ 21.5) ⨯ 20 = 6230mm2
2
N
An
(4) 毛截面强度计算
查表得 Q235 钢在 t = 20mm 时 f = 205 N mm
2
σ= ≤ f , N 3 = A ⋅ f = 320 ⨯ 20 ⨯ 205⨯10-3 = 1312kN
N
A
N1 < N 3 < N 2 ,故取 Fmax = N1 = 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 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:
(1)摩擦型连接:
查表得预拉力 P = 155kN ,抗滑移系数 μ = 0.30 ,且双剪 n f = 2 。
取标准孔 k = 1.0 。
v
N b = 0.9kn f μ P = 0.9 ⨯1.0 ⨯ 2 ⨯ 0.30 ⨯155 = 83.7kN
v
N1 = N b ⨯ n = 83.7 ⨯13 = 1088kN
净截面强度:
⎛
⎝
n1 ⎫ N
⎪
⎛ n ⎫ ⎛
⎝ n ⎭ ⎝
3 ⎫
13 ⎭
毛截面强度:
N 3 = A ⋅ f = 320 ⨯ 20 ⨯ 205⨯10
-3
= 1312kN
N1 < N 2 < N 3 ,故取 Fmax = N1 = 1088kN
(3) 承压型连接:
查表得 fcb = 470 N mm2 ; fvb = 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:
v
N b = nv ⋅ Ae ⋅ fvb = 2 ⨯ 245⨯ 310 ⨯10-3 = 151.9kN
c
N b = d ⋅ ∑ t ⋅ fcb = 20 ⨯ 20 ⨯ 470 ⨯10-3 = 188kN
b
b
净截面强度:
N
An
毛截面强度:
N 3 = A ⋅ f = 320 ⨯ 20 ⨯ 205⨯10
-3
= 1312kN
Nmin = Nvb = 0.9kn fμ P = 0.9 ⨯1.0 ⨯ 2 ⨯ 0.40 ⨯155 = 111.6kN
I = ⨯ 450 ⨯ (1300 + 2 ⨯16) - 2 ⨯ ⨯ 220 ⨯13003 = 8.066 ⨯109 mm4
N 3 < N 2 < N1 ,故取 Fmax = N 3 = 1312kN
3.17 试验算如图所示钢梁的拼接。
拼接采用高强度螺栓型连接。
钢材为 Q345 钢,采用 10.9
级 M20 高 强 度 螺 栓 , 孔 径 为 22mm , 接 触 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 10.9 级 M20 高强度螺栓预拉力 P = 155kN ,抗滑移系数 μ = 0.40 ,且双剪 n f = 2 。
取标准孔 k = 1.0 。
b
131
1212
(1) 翼缘板验算
My
I
1300 16
2
8.066 ⨯109
n = 16; N = 1468.368 < n ⨯ Nmin = 16 ⨯111.6 = 1785.6kN
N = σ ⋅ A = 203.94 ⨯ 450 ⨯16 ⨯10-3 = 1468.368kN
b
22
取最外排螺栓:
⎛n ⎫ N
⎝ n ⎭ An
⎛
⎝
4 ⎫ 1468.368⨯103
16 ⎭ ( 450-4 ⨯ 22) ⨯16
=221.827 < 0.7 fu =0.7 ⨯ 470=329 N mm2
毛截面强度:
N1468.368⨯103
A450 ⨯16
故翼缘验算合格。
(2) 腹板验算
剪扭组合:
剪力偏心:
e =
1 1
2 2
弯矩分配:
1 1
12 12
I 1.83⨯109
I 8.066 ⨯109
扭矩:
Tmax = V ⋅ e + Tw = 650 ⨯105⨯10
-3
+ 567.20 = 635.45kN ⋅ m
设左边为 Tmax 所在的板,则危险点为 1、2 点。
1 点:
x1 = 40mm, y1 = 600mm
2
i
+ y2 ) = 26 ⨯ 402 + 4 ⨯ (1002 + 2002 + 3002 + 4002 + 5002 + 6002 ) = 3681600mm2
取 1 点 :
V650
n2 ⨯13
N1Tx
2 2
y Ty1 635.45⨯ 600
N1Ty = N1T
x1
r
2 2
则,
Nx = N1Tx = 103.56kN;
N y = N1Ty + N1F = 6.90 + 25 = 31.90kN;
b
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。
角钢与节点板、节
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢结构 第三 作业 答案