例题5——9.doc

例1：一块40020的钢板用两块拼接板40012进行拼接。螺栓孔径22mm，排列 如图。钢板轴心受拉，N1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，请问： (1) 钢板11截面的强度够否？ (2) 是否还需要验算22截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，22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) 11截面钢板的 所以11截面钢板强度足够。 (2) 需要验算22截面强度，因为22的An小于11。 假定N在13个螺栓中平均分配，则22截面传递的拉力N为： 22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： 构造草图。 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 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8 hf 和40mm，不大于60 hf 。 肢尖焊缝长 要求满足上述的构造要求。 焊缝计算方法与焊缝相同，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630/16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416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630/16热扩无缝钢管。可代之以630/16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，