钢结构设计原理例题共16页word资料.docx
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钢结构设计原理例题共16页word资料
钢结构设计原理例题
教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。
如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
3-1.图3-71所示两板件,宽200mm,厚10mm,承受轴拉力静载设计值N=550kN,钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,试设计:
(1)家庭是幼儿语言活动的重要环境,为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作,孩子一入园就召开家长会,给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。
我把幼儿在园里的阅读活动及阅读情况及时传递给家长,要求孩子回家向家长朗诵儿歌,表演故事。
我和家长共同配合,一道训练,幼儿的阅读能力提高很快。
用对接焊缝(直缝或斜缝)连接,采用引弧施焊。
(2)与当今“教师”一称最接近的“老师”概念,最早也要追溯至宋元时期。
金代元好问《示侄孙伯安》诗云:
“伯安入小学,颖悟非凡貌,属句有夙性,说字惊老师。
”于是看,宋元时期小学教师被称为“老师”有案可稽。
清代称主考官也为“老师”,而一般学堂里的先生则称为“教师”或“教习”。
可见,“教师”一说是比较晚的事了。
如今体会,“教师”的含义比之“老师”一说,具有资历和学识程度上较低一些的差别。
辛亥革命后,教师与其他官员一样依法令任命,故又称“教师”为“教员”。
用双盖板拼接,采用角焊缝三面围焊(要求确定拼接板尺寸及焊角尺寸)。
解:
(1).设焊缝质量为三级,则查表1-4得ƒwt=185N/mm2,当采用直缝时LW=300mm.
焊缝正应力
故强度满足要求可行。
(2).为保证施焊需要,取盖板宽b=B-2X20=300-40=260mm.
按盖板与构件等强度原则,计算盖板厚度为
按构造要求确定焊角高hf为
hfmin=1.5=1.5=4.74mm
取hf=6mm
取盖板截面为2606mm2,则端缝承载力为
查表1-4得wt=160N/mm2
则
接缝一侧一条焊缝需要长度
取LW=60mm.则盖板全长为:
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,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)
解:
查得,,
计算焊缝截面特征值
验算正应力
满足
验算剪应力
满足
验算折算应力
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,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
(1)采用两边围焊,肢背、肢尖的受力为
据题设焊脚高度为,
计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
构件端部按要求做成2绕角焊,故不再加5mm
(2)N分解为水平拉力、竖向剪力
计算焊缝强度:
验算和应力
(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hf=10mm。
解:
由副表1-4查得
采用三面焊缝连接,焊缝受剪力、扭矩共同作用,焊缝计算截面的重心位置和截面特征值。
验算角焊缝强度V=F=
A处应力为
A点合应力
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d0=21.5mm.
查附表1-6,,
(1).单个螺栓承载力计算(设计值)
取最小值
(2).求连接缝一侧所需螺栓数目
采用并列排列.如图
(3).验算板件净截面强度
主板净截面积
拼接板净面积:
因为
所以主板合格
拼接板合格
3-7.将习题3-5双板牛腿与柱的连接改为M20的普通C级螺栓相连。
试设计该连接。
解:
由附表1-6
螺栓计算:
螺栓直径d=20mm,孔径d0=21.5mm
单个螺栓设计承载力计算
取较小者
螺栓共用24个,一面12个,尺寸及布置如图
受力最大的“1”号柱承担的剪力为
合剪力为
3-8.图3-74中节点板端板与翼缘用M22普通C级螺栓相连,螺栓排列如图示。
(1)当端板下端支于承托时,竖向剪力由承托承担,试验算连接螺栓的承拉强度。
(2)当端板下端不设承托时,试验算该连接螺栓是否满足要求?
解:
由附表1-6查得:
、、
N分解为水平拉力、竖向剪力
(1)计算单个螺栓抗拉承载力设计值
一个螺栓承担的拉力
(满足)
(2)计算单个螺栓抗剪载力设计值
承压承载力设计值
一个螺栓承担的剪力
连接强度验算
(满足)
3-9.若将习题3-3中工字型梁腹板拼接改用双拼接板,摩擦型高强螺栓连接,螺栓采用10.9级,M22,接触面经喷砂处理,螺栓排列见图3-76,试验算该连接强度。
解:
查表3-8和表3-9,得:
p=190Kn,
单个螺栓抗剪承载力设计值为:
受力最大得“1”螺栓承受得剪力为:
强度满足要求。
3-10.图3-77所示T型牛腿,承受静载集中力设计值F=125kN,采用2L10012连接角钢及10.9级M22高强螺栓与柱相连接,钢材为16Mn钢,接触面经喷砂处理,试分别按摩擦型和承压型高强螺栓连接确定连接角钢两肢上需用的螺栓数目及排列形式。
解:
1.按摩擦型高强螺栓考虑
(1).角钢与牛腿板的连接
取n1=3,根据构造要求取间距为100mm,如图布置.
V=125KN.
螺栓“1”受的外力
单个螺栓抗剪承载力的设计值:
所以满足要求。
(2).角钢与柱的连接
取n=4,中距S=100mm.
查表3-8和表3-9,得:
p=190Kn,
V=F=125Kn
受力最大的螺栓“2”所受的力:
单个螺栓抗剪承载力设计值
所以强度满足要求。
2.按承压型高强螺栓设计
(1).角钢与牛腿板连接
查表得,
取,仍取三个M22螺栓,布置如上图所示,所以N1=99.75kN<
所以强度满足要求。
(2).角钢与栓得连接
取,排列如上图
受力最大得螺栓所受的力:
满足要求。
连接抗滑移验算
所以抗滑移满足要求。
4-1.有一工作平台柱,受平台传来的轴心压力设计值为1500kN,柱高为6m,两端铰接,在3m高处有一侧向支点,试分别选择一热轧工字钢和热轧宽翼缘H型钢截面,并比较其用钢量。
钢材为Q235钢。
见图4-41
解:
假定,先按b类截面查得,
截面积:
回转半径:
1.选择热轧工字钢
由型钢表中查得I50b截面特征值为、、、b=160mm
因截面类型对x轴属a类,对y轴属b类
由附表2-5查得
满足要求
2.选热轧宽翼缘H型截面
假定,截面为b类,查型钢表选用HK180c,截面特征值如下:
,截面对x,y截面均属b类。
由查附表2-5得
满足要求
3.截面比较:
热轧宽翼缘H型钢要节约钢材约12.2%。
4-3.试计算图4-42所示两种工字型截面所能承担得最大轴心压力。
柱高为8m,两端铰接,翼缘板为轧制边,钢材为Q235钢。
从计算结果比较中可以得到什么启示?
解:
1.计算截面特征值
2.截面验算
由查b类,附表2-5得
3.比较分析
由a,b两种截面比较发现,相同截面面积,腹板,翼缘长度大的,截面惯性矩大,承载力也大。
4-5.有一轴心受压平台柱,柱高为10m,两端铰接,轴压力设计值为2500kN,钢材为Q235钢,焊条为E43,手工焊。
(1)试设计由两个工字钢组成得格构式缀条柱(含缀条及连接计算)。
(2)试设计由两个槽钢组成得格构式缀板柱(含缀板及连接设计)。
解:
(1)题意可知,截面为b类,假定,
由附表2-5查得
由型钢表选用2I36b可知
确定两肢间距离
缀条面积可按主肢面积得10%预选,即单根角钢面积
选用等肢角钢L70×6,
则
取b=30cm
计算截面特征值
验算刚度
满足
因截面无削弱,强度可不必验算,
据由附表查得
满足
分肢稳定验算
斜缀条与水平线夹角为45o,不设横缀条
满足
缀条计算
斜缀条L70×6,,
满足
由附表2-5查得
满足
连接设计
采用两边侧焊,取
需要肢背焊缝长为
取
需要肢尖缝长为
取
因柱高为10m大于8m,中间设置一片横板
(2)用型钢表选用2[40b做主肢,截面特征值为:
确定两肢间距离(对虚轴计算)
选且小于40,按等稳定条件得
取
截面验算
满足
由附表2-5查得满足
按布置缀板,即,取
可以满足分肢稳定要求
缀板计算:
缀板宽,取
缀板宽,取
缀板轴线间距离
满足
连接焊缝计算
采用三面围焊,,计算时偏于安全只考虑竖焊缝受力
在剪力和弯矩共同作用下焊缝合应力为
满足要求。
5-2.一跨度为4.5m的工作平台简支梁,承受均布荷载设计值28kN/m(静载不包自重),采用普通轧制工字钢I32a,钢材Q235,验算强度、刚度和整体稳定。
跨中无侧向支撑点。
解:
I32a轧制工字钢的主要参数如下:
自重,,
IX=11076cm4,r=11.5cm,t=15mm,b=130mm
加上自重后取最大弯矩和剪力设计值分别如下:
1.强度验算
抗弯强度:
抗剪强度:
局部承压强度:
假定支承长度a=100mm
2.刚度验算:
按荷载标准值计算有
3.稳定性验算:
(因为)
由题意可知跨中无侧向支承点,均布荷载作用于上翼缘
I32a,
故整体稳定性满足要求。
5-5.图5-55所示简支梁,中点及两端均设有侧向支承,材料为Q235,设梁的自重为1.1kN/m,分项系数为1.2,在集中荷载F=110kN作用下,分项系数为1.4,问该梁能否保证其整体稳定性?
解:
梁受压翼缘侧向自由长度与其宽度的比值
故应进行整体稳定计算
(1).截面特征值
(2).最大弯矩:
(3).求整体稳定系数
h=81cm,
查表5-4得,
所以
(4).验算整体稳定性
5-7.某平台的梁格布置如图5-56所示。
铺板为预制钢筋混凝土板,焊接于次梁上。
平台永久荷载(包括铺板自重)为6kN/m2,分项系数为1.2;可变荷载为20kN/m2,分项系数为1.3。
钢材Q2
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