钢结构第七章作业2013

7.9.两面侧焊的角钢连接，受沿形心线的静力荷载作用，设计值N＝600KN,角钢为2L100×63×10，连接板厚10mm,钢材为Q235,焊条为E43型，手工焊，根据构造要求和受力要求设计角焊缝.解：2/160mmNfwf据题设焊脚高度为mmhf81，mmhf62(1)采用两边侧焊，肢背、肢尖的受力为（图中为长肢相连）kNNKN39060065.011kNNKN21060035.022（2）计算肢背、肢尖所需焊缝长度为mmhfhNLfwffw226816087.02103907.0231111mmhfhNLfwffw162616067.02102107.0232222构件端部按要求做成2fh绕角焊，故不再加hf。分别取230mm和170mm，满足构造要求。若端部不做2fh绕角焊，则mmhfhNLfwffw2341616087.02103907.0231111mmhfhNLfwffw1681216067.02102107.0232222分别取240mm和170mm，满足构造要求。7.10图示三面围焊，焊脚尺寸为6mm，钢材为Q235BF，计算此连接能承受的最大拉力。解：2/160mmNfwf端焊缝受力kNfhbNwffe32816022.167.0200223侧焊缝受力kNfhlNNwfe28816067.0)6220(2221kNNNNN904288288328123总连接板只需验算中间20厚的kNkN90498420524020连接板抗拉故该连接能承受的最大拉力为904kN7.11图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kNm，钢材为Q235BF，焊条为E43系列。（1）采用三面围焊角焊缝，试设计此角焊缝，即确定焊脚高度hf。（2）四面围焊，焊脚高度可以改为多少。（3）方案二的焊条是否少于方案一。解：要点：画对焊缝截面图mmhthtff11~106)2~1(5.121取hf=8mm，则焊缝有效截面如下图所示求形心位置mmx6.54)26.5300(6.51926.52)26.5192(1926.524432106427300126.58.152)1926.5(6.52mmIwx4423231023096.546.53006.512300)]2)6.548.2(6.197[6.1976.56.197126.5(2mmIwy4873623096427cmIIJwywx可以222222246246/160/4.1309.104)22.14.94()()(/4.94108736)6.54192(1060/9.1041087368.1521060mmNmmNmmNJTrmmNJTrTAfTAxTAyTA假设hf=7mm，计算结果与焊脚高度近似成线性比例关系则可以222222/160/149784.130789.104)22.14.94()()(mmNmmNTAfTA只是7mm的焊缝很少用，一般为2mm的模数假设hf=6mm，则不满足强度要求如果采用近似计算，查339页附表14，有mmbimmhiyx5820029.029.011730039.039.0形心位置mmhhhxeee5730020021002002eewywxeywxexwxhhIIJhAiIhAiI4222222101194)58117(70070058700117(*))754()22.1719()()(/719101194)57200(1060/75410119415010602222246246eeTAfTAeexTAeeyTAhhmmNhhJTrmmNhhJTr取hf=8mm，则（*）为171N/mm2160，不满足而相对精确的计算结果仅为130.4，可见两者相差较大。此时焊缝需要取为10mm。方案二：取hf=6mm，则焊缝有效截面如下图所示444433443310906932615808103261200123004.20812)22.4300(105808300122004.30812)22.4200(mmJmmImmIwxwx可以222222246246/160/8.1146.100)22.15.67()()(/5.671090691.1021060/6.1001090691.1521060mmNmmNmmNJTrmmNJTrTAfTAxTAyTA取hf=5mm，则也可以2222/160/8.1375/68.114)()(mmNmmNTAfTA用钢量比较以8与6比较，用钢量与焊脚高度平方关系成正比。62*（200*2+300*2）=3600082*（200*2+300）=44800可见四周围焊用钢量小很多。7.12图示连接中，2L100x80x10(长肢相并)通过14厚连接板和20厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235BF，焊条为E43系列，采用手工焊，所承受的静力荷载设计值为540kN。（1）要求确定角钢和连接板之间的焊缝尺寸。（2）取d1=d2=170mm，确定连接板和端板之间的焊缝尺寸。（3）改取d1=150mm，d2=190mm，验算上面确定的hf是否满足要求。解：（1）mmhthtff9~86)2~1(5.121取hf=8mm采用两边侧焊，肢背、肢尖的受力为（图中为长肢相连）kNNKNkNNKN18954035.035154065.02211计算肢背、肢尖所需焊缝长度为mmhfhNLmmhfhNLfwffwfwffw1211616087.021018927.022121616087.021035127.023222231111分别取220mm和130mm，满足构造要求。（2）取d1=d2=170mm，则连接板和端板之间的焊缝受拉剪作用kNVkN3005.1115404495.115.1540N2222剪力拉力可以，则取2222222323/160/1317.82)22.1124()()(/7.82)16340(26.510300/124)16340(26.5104498mmNmmNmmNmmNmmhVfNVNf（3）若取d1=150mm，d2=190mm，则连接板和端板之间的焊缝受拉剪弯共同作用kNmMkNVkN98.8204493005.1115404495.115.1540N2222弯矩剪力拉力也认为可以满足要求2222222362323/160/9.1617.82)22.18.45124()()(/8.45123246.52)8170(1098.8/7.82)16340(26.510300/124)16340(26.510449mmNmmNmmNWMmmNmmNVfMNMVN7.13如图所示的螺栓双盖板连接，钢材为Q235，承受轴心拉力，螺栓为8.8级高强度螺栓摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径20，孔径21.5，试计算此连接的最大承载力。解：M208.8级喷砂则P=125kN45.0螺栓抗剪承载力15.101225.1011025.10112545.029.09.0NkNnNkNPnNbVfbV最危险截面处承载力按构件截面强度算得的kNNkNfAnnNNn670)1025.01/(7.6027.602205)5.2120220190()5.01(212'故该连接的承载力为670kN思考：10颗螺栓变成8颗，承载力有何变化？按说好像承载力应该降低，实际情况呢？螺栓抗剪承载栓N810kN101.258nN1bV承载力按构件截面强度算得的kNNkNfAnnNNn8.688)825.01/(7.6027.602205)5.2120220190()5.01(212'最后该连接的承载力为688.8kN，反而有所放大，原因就是因为孔前传力吃掉了更多，而剩下的都是净截面能承受的602.7kN7.14图示C级螺栓的连接，钢材为Q235，已知d=20mm，de=17.65mm,d0=21.5mm，承受设计荷载P=150kN。（1）假定支托承力，验算此连接是否安全？（2）假定支托不承力，验算此连接是否安全？解：书242页例题7-11知kN65.41NkN122NkN98.43NbtbcbV（1）支托承力，则螺栓群受弯，螺栓绕最下排转，则kN65.411.32)3.02.01.0(23.030/N22221t1kNymMyi所以满足要求如果螺栓绕支托最下部转，则kN65.4125)35.025.015.005.0(235.030/N222221t1kNymMyi结果更小，同样满足要求（2）支托不承力，则螺栓群受弯剪作用，螺栓绕最下排转，则kN65.411.32)3.02.01.0(23.030/N22221t1kNymMyikN75.188/150NV188.0594.01816.0)65.411.32()98.4318.75()()NN(2222VVbttbNN所以安全7.15如图所示的连接，牛腿用连接角钢2L100X20及M22高强螺栓（10.9级）摩擦型连接和柱相连。钢材为Q345，接触面喷砂处理，承受偏心荷载P=175kN，试确定连接角钢的两肢上所需的螺栓个数。解：假定支托板不承力，否则问题更简单，螺栓群受弯绕形心转kNPVkk175mN4.25145.0175TmN352.0175MM2210.9级喷砂钢材为Q345则P=190kN5.0kNPNkNPnNkNPnNbtfbVfbV1521908.08.01711905.029.09.05.851905.019.09.0双剪单剪双剪的先解决假设采用3颗螺栓，间距80，则kNkNPymTyi1712.169)8.158()3.58()N()(NNkN3.5831753/NkN8.158808010804.25/N222T1x2N1yvxN1y22321T1x所以安全对于单剪的拉剪螺栓群，假设采用8颗螺栓，间距80，则1795.01528285.521.88NNNNkN88.2181758/NkN822)12040(21012035/NbttbVvv22321t1PdmMdi所以安全其实下面四颗螺栓的抗剪为85.5*4=342175安全7.16如图所示普通螺栓连接，钢材为Q235，承受轴力600kN。螺栓直径20mm，孔径21.5mm，验算连接是否安全。解：（1）验算螺栓群强度kN88NkN1103052018NkN881404201416.324Nbbc22bV故bcbvvtfdfdn600kNkN704888Nbn所以螺栓安全（2）验算净截面强度计算故按较小的净截面错列，则2222''2'35196305)55.2180404100(183519)35.21260(18mmmmAmmAnn223'max/205/170351910600mmNfmmNANn