钢结构设计原理作业参考答案
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按构造要求确定焊角高h f 为
h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mm mm t h fm sx 77.51==,取h f =6mm
取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21 查表1-4得f
w t =160 N/mm
2
则 kN N 8.426316
16022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度
()mm f h N N L w
t f W 57516067.0410975.40955057.043
1=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=
取L W =60mm.则盖板全长为: mm L L W 130********=+⨯=+⨯=
3-3.图3-73所示焊接工形截面梁,在腹板上设置一条工厂对接焊缝,梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500,钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,二级质量标准,试验算拼接焊缝强度。(提示:剪力V 可假定全部由腹板承担,弯矩按刚度比分配,即M I
I M w
w =
)
解:查得2/215mm N f w t =,2/215mm N f w c =,2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值
()4237393605953601440006124021200.1121
cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.112
1
cm I w =⨯⨯=
21201120cm A w =⨯= 验算正应力
m kN M I I M w w ⋅=⨯==
9.486739360
1440002500
2
24
6/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力
222
3
/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足
验算折算应力
222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ
满足要求
3-4.图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点,支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=,用2L80×6角钢做成,钢材均为Q235钢,焊条为E43型,手工焊。 (1) 支撑与节点板采用角焊缝相连,焊脚尺寸见图,试确定焊缝长度。 (2) 节点板与端板用两条角焊缝相连,试演算该连接焊缝强度。
解:查附表1-4得2/160mm N f w f =
(1) 采用两边围焊,肢背、肢尖的受力为
kN N K N 2103007.011=⨯=⋅= kN N K N 903003.022=⨯=⋅=
据题设焊脚高度为 mm h f 81=,mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
mm f h N L w
f f w 122516087.021021057.023
111=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= mm f h N L w
f f w 72516067.021021057.023
212
=+⨯⨯⨯⨯=+⨯=
构件端部按要求做成2f h 绕角焊,故不再加5mm (2) N 分解为水平拉力kN N 1801=、竖向剪力kN V 2401=
计算焊缝强度:
23
1/8.32490
87.02101807.02mm N L h N w f N
=⨯⨯⨯⨯=⨯=σ
23
1/7.43490
87.02102407.02mm N L h V w f V
=⨯⨯⨯⨯=⨯=τ
验算和应力
()
2
222
2
2
/160/3.517.4322.18.32mm N mm N V f N ≤=+⎪⎭
⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛τβσ(满足)
3-5.试验算图3-75所示双板牛腿与柱的焊缝连接强度。已知牛腿承受静力集中荷载设计值F=200kN ,钢材为16Mn,焊条为E50,手工焊,焊角尺寸h f =10mm 。
mm X c 77.597193273005.103719325.37300=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=
mm r x 23.14777.59207=-= mm r y 1572
14
300=+=
()
432334.81735733195712
1
25.153719323147121mm I X =⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=
4
2
3
2307.220380072777.5973143147121219523.147195719371212mm I Y =⎪
⎭⎫ ⎝⎛-⨯+⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯+⨯⨯⨯= 验算角焊缝强度V =F =kN 1002002
1
=⨯
()mm kN L F T ⋅=+⨯=⨯=3472323.147200100 A 处应力为
23227
1932730010100mm N A V W V AY
=⨯⨯+⨯⨯==τ
2326.4907.2203800734.8173573323.1471034723mm N I I r T Y X y
T
AY
=+⨯⨯=+⨯=τ
2353.5207
.2203800734.81735733157
1034723mm N
I I r T Y X y
T AX
=+⨯⨯=+⨯=τ
A 点合应力
()
222
220054.7822.1mm N f mm N w f V
AY T AY T AX =<=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛++τττ 所以强度满足要求。
3-6.若将习题3-1(2)的双盖板连接改用M20普通C 级螺栓连接,试确定连接螺栓的数目及排列形式,验算板件净截面强度。
解:
螺栓直径d=20mm ,孔径d 0=21.5mm.
查附表1-6,2
130mm N
f b v =,2
305mm N
f b c =
(1).单个螺栓承载力计算(设计值)
kN N f d n N b v v b r 68.8181681130204
2422==⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=π
π
kN N f t d N b c b
c 61610003051020==⨯⨯=⨯⨯=∑ 取最小值kN N b 61min =
(2).求连接缝一侧所需螺栓数目 10.961550
min
====
n N N n b
取 采用并列排列.如图