钢结构作业指导

1、【练习1】两块钢板采用对接焊缝(直缝)连接。钢板宽度L=250mm厚度t=10mm。钢材采用Q 235，焊条 E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准，ftw -185N /mm2。试求连接所能承受的最大拉力N二？解：无引弧板时，焊缝的计算长度lw取实际长度减去2t，即250-2*10mm。根据公式N ftw 移项得：lw tN ：lw t ftw =(250 -2 10) 10 185 =425500N = 425.5kN【变化】假设有引弧板，问 N =?解：上题中lw取实际长度250,得N =462.5kN【练习2】两截面为450 "4mm的钢板，采用双盖板焊接连接

2、，连接盖板宽300mm长度410mm中间留空10mm),厚度8mm钢材Q 235，手工焊，焊条为E43, ffw =160N / mm2，静态荷载，hf =6mm。求最 大承载力N = ?解：端焊缝所能承当的内力为：N30.7hflw3 J ffw =2 0.7 6 300 1.22 160 = 491904N侧焊缝所能承当的内力为：N :0.7hflw1ffw =4 0.7 6 (200-6) 160 = 521472N 最大承载力 N =491904 521472 = 1013376N =1013.4kN【变化】假设取消端焊缝，问N = ?解：上题中令 N3 =0 , lw1=200 -2

3、 6,得 N =N1 =505.344kN【练习3】钢材为Q 235，手工焊，焊条为 E43, ff =160N/mm"，静态荷载。 双角钢2L125X8采用三面围焊和节点板连接，hf =6mm，肢尖和肢背实际焊缝长度1rF 'I" *均为250mm等边角钢的内力分配系数k 0.7，k2 =0.3。求最大承载力 N = ?解：端焊缝所能承当的内力为：N30.7hf lw3 f =2 0.7 6 125 1.22 160 = 204960N肢背焊缝所能承当的内力为：Nx 0.7hflw1f； =2 0.7 6 (250-6) 160 = 327936N根据n =小血2

4、N31204960得：N (23)(327936)= 614880 N = 614.88kNK120.72【变化】假设取消端焊缝，问N二？解：上题中令 N3 =0 , lw1 =250 -2 6，得 N =456.96kN【练习4】钢材为Q 235，手工焊，焊条为 E43, f=： 160N / mm2，静态荷载。F = 120kN ,求焊脚尺寸hf =?(焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf)解：设焊脚尺寸为hf，焊缝有效厚度为 he =0.7hf将偏心力移到焊缝形心处，等效为剪力V= F及弯矩M=Fe在剪力作用下：v V-f3120 10helw 2 0.7hf 250 在弯矩作用下：3M

5、 M 120 10150:二 ff 1 220.7hf 25026 fWf 342.9hf= 1234hf代入根本公式f)2 (.f)f(閉2(342.9)22(N / mm )(N /mm?)得:106叽160 hfF=' ,可以解得：hf -6.68mm，取 hf = 7mm。hfmin =1.5 14 =5.6mm ： hf ： hfmax =1.2 12= 14.4mm，可以。【变化】上题条件如改为hf -8mm，试求该连接能承受的最大荷载N = ?hf =8mm ,求连接能承受的最大荷载焊缝无绕角350解：偏心距e=_100 =75mm2弯距:M =75N hel w2 0.

6、7 8 (350 -2 8)3740.875NWf 2 10.7 8 (350 -2 8)22776.56-f ffw =1.22 160 二 195.2N , MNN:"-f . f =3740.82776.5可以解得：N 乞 311082N =311.08kN【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf，求 N 二？L-b-J【练习 6】钢板截面为 310mm 14mm盖板截面为 310mm 10mm钢材为 Q235, f -215N / mm2，C 级螺栓 M 20，孔径 21.5mm, fvb =140N/mm2 , fcb = 305N/mm2， 求该连接的最大承载力 N

7、=?JI-IL解：一个螺栓的抗剪承载力设计值：b _二 dNv nv,44一个螺栓的承压承载力设计值：Nb 二 d、t f2 22 b 3 14* 2023fv= 2140 10=87.96kNcb =20 14 305 10 =85.4kN(因为 t =14mm ： 2 =2 10=20mm,故公式中取' t =14) 最大承载力N = nNm =8 85.4 二 683.2kN净截面强度验算：683.2 1 032217.9N /mm f =215N/mm (310 -4 21.5) 143136不满足要求。最大承载力由净截面强度控制：N =Anf -3136 215 10 =67

8、4.24kNN683.2 "03=An【练习 7】钢板截面为310mm 20mm盖板截面为310mm 12mm钢材为 Q235,f =215N/mm2 ( t兰16), f =0 N / mm2 (t >16)。8.8级高强度螺栓摩擦型连接M 20，孔径22mm接触面喷砂，卩=0.45 ,预拉力P = 125kN。求该连接的最大承载力N二？P -%.U1；:riu 1U解：一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：N/ =0.9nj P= 0.9 2 0.45 125 =101.25kN最大承载力N 二nNj =8 101.25 =810kN净截面强度验算：32=205N /mmn1

9、N4810102=(1 0.5-1)(10.5 -)136.8N/mmn An8 (310472)x20毛截面强度验算：N 810 1022130.6N / mm : f =205N/mmA 310 20【变化】上题条件如改为N=800kN试验算该连接是否平安 ？【练习8】 拉力F与4个螺栓轴线的夹角为 45°，柱翼缘厚度为24mm连接钢板厚度2 216mm 钢材为 Q235, f=215N/mm(t <16), f=2 N / mm (t>16) 8.8级高强度螺栓摩擦型连接 M20，孔径22mm接触面喷砂，卩=0.45 ,预拉力P=125kN。求该连接的最大承载力 F

10、二？解：斜拉力F的两个分力为：V = N二F sin45°, 每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：Nv =NtF sin 45°螺栓同时承受的剪力和拉力，用标准相关公式求解:Nv NtNbNtb一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值:Ny =0.9nfP =0.9 1 0.45 125= 50.625kN一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：Ntb =0.8P =0.8 125 =100kN代入标准公式：凜冀乞1即 2L2F 1Nv Nt8 汉 50.6258 汉 100可以解得：N乞190.13kN【变化】上题条件如改为N=190kN,试验算该连接是否平安 ？【练习9】 钢材为Q235

11、， f =215N/mm2 t"6 。C级螺栓M 22，有效直径为 fJ= 305N/mm2 ，de = 19.65mm ，孔 径 d0 =24mm ， fv = 140N /mm ftb -170N / mm2，求该连接的最大承载力F = ?解：斜拉力F的两个分力为： V =N =Fsi n45°， 每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：o48螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：F1LJ1ri1'宾2 +尘2 <1 及 Nv 兰 N：,N, N,一个螺栓的抗剪承载力设计值：2 22 b 3 14疋 2223-fV3 -1140 10 -53.2kN:dnV

12、 = nvfv -144一个螺栓的承压承载力设计值：N：=d't f=22 16 305 10；=107.36kN 一个螺栓的抗拉承载力设计值：.2二de4代入公式得：TvlbNt2314 城19 653170 10“=51.6kNj舛2 +寻2NvN1可以解得：F209.5kN丸2工209 5 再验算：N2209.5【变化】上题条件如改为 2F 2 1:8 53.28 51.6= 37.03kN :：: NC =107.36kN，可以。N=200kN,试验算该连接是否平安讨【练习10】某轴心受压实腹柱 AB, AB长L=5m中点L/2处有侧向支撑。采用三 块钢板焊成的工字型柱截面，翼

13、缘尺寸为300mnX 12mm腹板尺寸为200mnX 6mm钢材为Q2235 , f =215N /mm。求最大承载力 N =?解：按题意得：l°x =5m，l°y =2.5m解题思路：轴心受压柱整体稳定的验算公式为<fA式中要由'X或'y查出上式中:l oxyixd其中:>/、 I iyIyA，A为柱的截面积按实计算 验算时将上述过程倒过来即可。 截面积：ix惯性距:'A，iy回转半径:长细比:稳定系数:=也<212,l0x、l°y为柱在x、y方向的计算长度。cm。为方便计算，单位采用2A = 2 30 1.220 0.6 二 84cm3330 22.429.4 2048498.56cm12IxIy123c 1.2 304=25400cm128498.5610.06cm84ixA.l ox xix,loyyI yiy5400o 心8.02cm84-5004970 ： I I-15010.05竺0 =31.17 ：丨丨-1508.02b类截面，由最大长细比 x = 49.70查附表得:49 7 _