发布时间 : 星期四 文章钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)更新完毕开始阅读
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；
6080808080602020-142）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
645°1002L100x80x8=550kN不等边角钢长肢相并（P73表3.3.1）K1=0.65，K2=0.35。 角钢肢背所需焊缝计算长度：lw1?0.65?550?103K1N??266mm?heffw2?0.7?6?160 0.35?550?103K2N??143mmw?heff2?0.7?6?160
角钢肢尖所需焊缝计算长度：lw2?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?1.5t?1.5?20?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?Ncos45o?550?2/2?388.9kN 焊缝截面所受的拉力：F?Nsin45o?550?2/2?388.9kN
FV388.9?103?f???f???81.89N/mm2AfAf2?0.7?8?424
??f??焊缝强度验算：???f??81.89?222w2?????81.89?106N/mm?f?160N/mm??ff??1.22??
22所选焊脚尺寸满足要求。
9
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
b?0.9nf?P?0.9?1?0.35?155?48.83kN单个螺栓受剪承载力设计值：Nv
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
Ntbe?0.8P?0.8?155?124kNV(F)388.9?=38.89kN 2?510
Nv?Nt?NvNt38.8938.89?b???1.11?1连接不满足要求。 bNvNt49124
查附表1.3高强度螺栓承压型连接：
fvb?310N/mm2，
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）：
202N?nv?f?1?3.14??310?97340N=97.34kN44bvbv?d2单个螺栓承压承载力设计值：
N??tdf?20?20?470?188000N=188kN
bcbc
单个螺栓受拉承载力：Ntbe?Aeftb?245?500?122500N?122.5kNe2222
?N??Nt??38.89??38.89?拉-剪共同作用时：?v???b???????0.51?1b?NN97.34122.5???? ?v??t?Nv?38.89kN 10 五.受弯构件、梁的设计 5.1 某楼盖两端简支梁跨度15m，承受静力均布荷载，永久荷载标准值为35kN/m（不包括梁自重），活荷载标准值为45kN/m，该梁拟采用Q235B级钢制作，采用焊接组合工字形截面。若该梁整体稳定能够保证，试设计该梁。 解： 1） 内力计算 荷载标准值：活荷载标准值：q=45kN/m，永久荷载标准值：g=35kN/m 荷载设计值：活荷载设计值：q=45×1.4＝63kN/m， 永久荷载设计值：g=35×1.2=42kN/m ql2(63?42)?152?=2953kN.m 跨中最大弯矩设计值：M?88ql(63?42)?15?=787.5kN 222） 初选截面 预估板厚大于16mm，f=205N/mm，考虑截面塑性发展。 支座最大剪力设计值：V?Mx2953?106所需的截面抵抗矩：Wx??=13719512mm3 ?xf1.05?205① 腹板高度 最小高度：hmax5fl?l?5?205?15?103?15?103?????=934.6mm ?5??31.2E???31.2?2.06?10?400?经济高度：he?73W?300?7?313719512-300=1376mm 取腹板高度为：hw1400mm。 ②腹板厚度： 1.2Vmax1.2?787.5?103由抗剪强度要求：tw??=5.4mm hwfv1400?125由局部稳定和构造要求：tw?③翼缘尺寸 假设梁高为1450mm，则需要的净截面惯性矩： h1450Ix?Wx??13719512?=9946646341mm4 22hw1400?=11mm 取tw=12mm 3.53.511 3twhw12?14003??2744000000mm4 腹板惯性矩：Ix?1212则翼缘需要的面积为：bt?2(Ix?Iw)2?(9946646341?2744000000)2 ??7350mm22h1450400为满足翼缘局部稳定要求：t?所选截面如右图所示： 3） 截面验算 截面几何性质 b400??15.4mm取t=16mm 262612截面面积：A?2bt?hwtw?2?400?16?1436?12?29600mm2 3bh3(b?tw)hw400?14323(400?12)?14003????10075118933mm4 截面惯性矩：Ix?12121212截面抵抗矩：Wx?强度验算 Ix10075118933?=14071395mm3 h/21432/2钢梁自重标准值：g?A?g??29600/10002??7.85?9.8=2.277kN/m 钢梁自重设计值：g?1.2?2.28=2.73kN/m g1l22.73?152?=76.85kN.m 由自重产生的弯矩：M?88Qb?tw400?12??12.1?13 ∴考虑截面塑性发展 2t2?16Mx(2953.125?76.853)?106抗弯强度：???=205N/mm2?f?215N/mm2 ?xWx1.05?14071395剪应力、刚度不需要算，因为选腹板尺寸和梁高时已得到满足。 支座处设置支承加劲肋，不需验算局部压应力。 整体稳定依题意满足。 4） 局部稳定验算 b?tw400?12翼缘：Q??12.1?13满足 2t2?16腹板：170?hw1400??117?80，不利用腹板屈曲后强度。应设置横向加劲肋。设计tw1212 18140018?11??11?通常b??~?h??~??1450?290~483mm取：b=400mm ?53??53?