钢结构设计3章例题

1、设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题第第3 3章章 例题例题8fhmm155,wlmm【例【例3.1】试验算图试验算图3.22所示直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的所示直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的静态斜向力静态斜向力N=280kN( (设计值设计值) )， , ,角焊缝的焊角尺角焊缝的焊角尺寸寸 , ,实际长度实际长度 钢材为钢材为Q235B，手工，手工焊，焊条为焊，焊条为E43型。型。 60设计原理设计原理

2、钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.22 3.22 例例3.13.1图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】将将N分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力：3sinsin60280242.5kN2xNNN32140 1089.9N mm22 0.7 8 (155 16)yfe wNh l 32242.5 10155.8N mm22 0.7 8 (155 16)xfe wNh l 1coscos60280140kN2yNNN设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构

3、的连接例题焊缝同时承受焊缝同时承受 和和 作用，用式作用，用式（3.6）验算：验算：ff222222ffff155.889.9156.2N mm160N mm1.22wf设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【例【例3.2】 试设计用拼接盖板的对接连接（图试设计用拼接盖板的对接连接（图3.24）。已知钢）。已知钢板宽板宽B=270mm,厚度厚度t1=28mm, ,拼接盖板度拼接盖板度, , t2=16mm, ,该连接承受的静态轴心力该连接承受的静态轴心力N=1400kN（设计值）（设计值）, ,钢材钢材为为Q235B，手工焊，焊条为，手工焊，焊条为E43型

4、。型。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.24 3.24 例例3.23.2图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 【解】【解】设计拼接盖板的对接连接有两种方法设计拼接盖板的对接连接有两种方法, ,一种方法一种方法是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺板的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力，如果假定的焊脚尺寸和拼寸，然后验算焊缝的承载力，如果假定的焊脚尺寸和拼接盖板尺寸不

5、能满足承载力要求时，则进行相应调整再接盖板尺寸不能满足承载力要求时，则进行相应调整再验算，直到满足要求为止。验算，直到满足要求为止。 角焊缝的焊脚尺寸角焊缝的焊脚尺寸 应根据板件厚度确定：应根据板件厚度确定： 由于焊缝是在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度由于焊缝是在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度 fh22116mm6mm, ttt设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题则则：fmax(1 2)16(1 2)15mm14mmht或fmin1.51.5 287.9mmht取取： 查附录表查附录表1.2得角焊缝强度设计值得角焊缝强度设计值f10mmh w2t160N mm

6、f（1 1）采用两）采用两面侧焊面侧焊时时 图图3.24(a) 3wwef1400 101250mm0.7 10 160Nlh f连接一侧所需焊缝的总长度，可按式连接一侧所需焊缝的总长度，可按式(3.8)计算得：计算得：设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有4 4条侧焊条侧焊缝，一条侧焊缝的实际长度为缝，一条侧焊缝的实际长度为: : wwff1250220333mm46.5kN44dNnfN 构件承压：构件承压：bbcc122 8 30553.7kN46.5kNNdt fN 设计原

7、理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.133.13】牛腿用牛腿用C C级普通螺栓以及承托与柱连接，如级普通螺栓以及承托与柱连接，如图图3.633.63，承受竖向荷载（设计值），承受竖向荷载（设计值）F=220kNF=220kN，偏心距，偏心距e e200mm200mm。试设计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用。试设计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用Q235Q235钢材，螺栓为钢材，螺栓为M20M20，孔径，孔径21.5mm21.5mm。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.63 3.63 例例3.133.13图图

8、设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】牛腿的剪力牛腿的剪力V=F=220kNV=F=220kN由端板刨平顶紧于承托传由端板刨平顶紧于承托传递；弯矩递；弯矩 由螺栓连接传递，由螺栓连接传递，使螺栓受拉使螺栓受拉, ,初步假定螺栓布置如图初步假定螺栓布置如图3.633.63。对最下排螺栓。对最下排螺栓O O轴取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓轴取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1 1）的拉力为：）的拉力为： 220 0.244kN m,MFe211yiNMy2222(44 0.32) 2 (0.080.160.240.32 )36.7kN单个螺栓的抗拉承载力

9、设计值为：单个螺栓的抗拉承载力设计值为： bbtt1245 17041.7kN36.7kNeNA fN所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。所假定螺栓连接满足设计要求，确定采用。 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.143.14】设图设图3.653.65为一刚接屋架支座节点，竖向力为一刚接屋架支座节点，竖向力由承托承受。螺栓为由承托承受。螺栓为C C级，只承受偏心拉力。设级，只承受偏心拉力。设N N250kN250kN，e=100mme=100mm，螺栓布置如图，螺栓布置如图3.653.65（a a）所示。）所示。图图3.65 3.65 例例3

10、.143.14图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】螺栓有效截面的核心距螺栓有效截面的核心距 222214 (50150250 )116.7mme=100mm12 250iyny即偏心力作用在核心距以内即偏心力作用在核心距以内, ,属小偏心受拉属小偏心受拉 图图3.65(c)3.65(c)应由式应由式(3.48a)(3.48a)计算：计算：112222250250 100 25038.7kN124 (50150250 )iNNeNyny需要的有效面积：需要的有效面积： 321bt38.7 10228mm170eNAf采用采用M20M20螺栓，

11、螺栓， 2245mmeA 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由于由于e=200mm117mme=200mm117mm，应按大偏心受拉计算螺栓的，应按大偏心受拉计算螺栓的最大拉应力。假设螺栓直径为最大拉应力。假设螺栓直径为M22M22（查附表（查附表8.18.1知，知， ） 并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均并假定中和轴在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均为受拉螺栓为受拉螺栓 图图3.653.65（d d） 。由式（。由式（3.493.49）计算：）计算：2303mmeA 11222222i250 (200250) 50051.1kN2

12、(500400300200100 )Ne yNy需要的螺栓有效面积：需要的螺栓有效面积： 32251.1 10300.6mm303mm170eA【例【例3.153.15】同例同例3.143.14，但取，但取e=200mme=200mm。设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.163.16】设图设图3.673.67为短横梁与柱翼缘的连接，剪力为短横梁与柱翼缘的连接，剪力V V250kN250kN，e=120mme=120mm，螺栓为，螺栓为C C级，梁端竖板下有承托。钢材级，梁端竖板下有承托。钢材为为Q235BQ235B，手工焊，焊条，手工焊，焊条E

13、43E43型型, ,试按考虑承托传递全部剪试按考虑承托传递全部剪力力V V和不承受和不承受V V两种情况设计此连接。两种情况设计此连接。 图图3.67 3.67 例例3.163.16图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】（1 1）由附表）由附表1.21.2和附表和附表1.31.3可知，可知， 承托传递全部剪力承托传递全部剪力V V250kN250kN，螺栓群只承，螺栓群只承受由偏心力引起的弯矩受由偏心力引起的弯矩 。按弹性。按弹性设计法，可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓设计法，可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓的轴线上。设螺

14、栓为的轴线上。设螺栓为M20M20（ ），则受拉螺栓数），则受拉螺栓数 连接中为双列螺栓，用连接中为双列螺栓，用m m表示，一个螺栓的抗拉承载表示，一个螺栓的抗拉承载力设计值为：力设计值为：w2t160N mm ,fb2v140N mmf,=250 0.12=30kN mMVe2eA =245mmtn =8bbtt245 17041.7kNeNA f螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力：3b1t2222230 1040020kN41.7kN2 (100200300400 )tiMyNNmy设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题 设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，

15、并取焊脚尺设承托与柱翼缘连接角焊缝为两面侧焊，并取焊脚尺寸寸 , ,焊缝应力为：焊缝应力为： f10mmh 22w2ffe1.351.35 20150.7N mm160N mm2 0.7 10 (1802 10)wVfhl 式中的常数式中的常数1.351.35是考虑剪力是考虑剪力V V对承托与柱翼缘连接角对承托与柱翼缘连接角焊缝的偏心影响。焊缝的偏心影响。 （2 2）不考虑承托承受剪力）不考虑承托承受剪力V V，螺栓群同时承受剪力，螺栓群同时承受剪力V=250kN V=250kN 和弯矩和弯矩 M M30kNm 30kNm 作用。单个螺栓承载力设计作用。单个螺栓承载力设计值为：值为： 22bb

16、vvv3.14 20114044.0kN44dNnf bbccN20 20 305122kNdt f设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题bt41.7kNN 单个螺栓的最大拉力单个螺栓的最大拉力t20kNN 单个螺栓的剪力单个螺栓的剪力bvc25025122kN10VNNn剪力和拉力联合作用下：剪力和拉力联合作用下： 2222vtbbvt25200.744144.041.7NNNN设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.173.17】试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材Q235BQ

17、235B，高强度螺栓为高强度螺栓为8.88.8级的级的M20,M20,连接处构件接触面用喷砂处理，连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=800kN,N=800kN,试设计此试设计此连接。连接。 图图3.72 3.72 例例3.173.17图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】（1 1）采用摩擦型连接时）采用摩擦型连接时由表由表3.83.8查得每个查得每个8.88.8级的级的M20M20高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力P=125kN,P=125kN,由表由表3.93.9查得对于查

18、得对于Q235Q235钢材接触面作喷砂处理时钢材接触面作喷砂处理时 0.45单个螺栓的承载力设计值为：单个螺栓的承载力设计值为： bvf0.90.9 2 0.45 125101.3kNNnP 所需螺栓数：所需螺栓数： bv8007.9,9101.3NnN取 个螺栓排列如图螺栓排列如图3.723.72右边所示右边所示设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题（2 2）采用承压型连接时）采用承压型连接时由附表由附表1.31.3可知，可知，b2b2vc250N mm ,470N mmff单个螺栓的承载力设计值：单个螺栓的承载力设计值：22bbvvv3.14 20225

19、0157kN44dNnfbbcc20 20 470188kNNdt f则所需螺栓数：则所需螺栓数： bmin8005.1,6157NnN取 个螺栓排列如图螺栓排列如图3.723.72左边所示左边所示设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.183.18】图图3.753.75所示高强度螺栓摩擦型连接所示高强度螺栓摩擦型连接, ,被连接构被连接构件的钢材为件的钢材为Q235BQ235B。螺栓为。螺栓为10.910.9级，直径级，直径20mm20mm，接触面采，接触面采用喷砂处理；图中内力均为设计值用喷砂处理；图中内力均为设计值, ,试验算此连接的承载试验

20、算此连接的承载力。力。图图3.75 3.75 例例3.183.18图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系数查得抗滑移系数 ，预拉力，预拉力P=155kNP=155kN。 0.45单个螺栓的最大拉力单个螺栓的最大拉力31t122222384106 10350162 2 (35025015050 )iMyNNnmy 2444.268.2kN750kNV设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【例【例3.193.19】如图如图3.763.76所示，某节点端板（所示

21、，某节点端板（t=16mmt=16mm）连接）连接与共型柱翼缘（与共型柱翼缘（t=16mmt=16mm），钢材为），钢材为Q235B,Q235B,连接用高强度连接用高强度螺栓为螺栓为10.910.9级摩擦型，级摩擦型，4M224M22（单个（单个 ），摩擦），摩擦面喷砂丸处理，抗滑移系数面喷砂丸处理，抗滑移系数0.450.45，节点中心受水平设计，节点中心受水平设计拉力拉力 ，斜向设计拉力，斜向设计拉力 ，此节点按，此节点按GB50017-2003GB50017-2003中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与中规范公式计算的抗拉、抗剪实际受力与承载力比值之和最接近下列何项数值。承载力比值之和最接

22、近下列何项数值。（A A）1.0 1.0 （B B）1.021 1.021 （C C）0.828 0.828 （D D）0.743 0.743 2eA =303mm1200kNN 2200kNN 设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题图图3.76 3.76 例例3.193.19图图设计原理设计原理钢结构钢结构第三章第三章 钢结构的连接例题钢结构的连接例题【解】【解】由表由表3.83.8可查得每个可查得每个10.910.9级的级的M22M22高强度螺栓的预高强度螺栓的预拉力拉力P=190kNP=190kN。 按式（按式（3.573.57）vt212bbvtfsin45cos454 0.94 0.8NNNNNNNnPP2002 22002002 21.021 14 0.9 1 0.45 1904 0.8 190 故选故选（B