水工鋼結(jié)構(gòu)習(xí)題講解

1、習(xí)題 3-1解：由表 3-1 查得 ftw 175 N/mm 2，計(jì)算長度 lw 500 mm對接直焊縫的承載力為 Nw lwtw ftw=500 20175=1750 N/mm 2若采用斜焊縫則，由表 2-4 查得 ft 205 N/mm 2對接斜焊縫的承載力為 Nw ltw ft=500 20205=2050 N/mm 2此時斜焊縫的 wNwwt f wtw ft205020 175585.7mm按規(guī)范規(guī)定采用 1.5:1 可達(dá)到等強(qiáng)度要求，不必進(jìn)行驗(yàn)算習(xí)題 3-2解：（1）計(jì)算外力對接截面承受剪力 VF180 KN彎矩 M 180 200 36 10 6 N?mm2）計(jì)算截面幾何特征值A(chǔ)

2、w300 10 10 =2900 mm 2w200 10 103 190 10 9910 212310 300 10 10 290 211 150 21215833 16788400 20324167 1079090047.92 106 mm 4Iw47.92 106WbwWcwyaIwybwyc9947.92 106211 547.92 10699 10 548.4 104mm 323.26 104mm 3457.05 104mm 33）計(jì)算內(nèi)力w查表 3-1 得 ftw185 N/mm 2， fc215 N/mmw2， fv125 N/mm 2，aw36 106Waw48.4 10474.

3、38 N/mm 2 ftw185 N/mm 2bw36 106Wbw23.26 104154.77 N/mm 2fcw 215 N/mm 236 106Wcw57.05 10463.10N/mm 2t 185 N/mm 2ewq180 1062.07 N/mm 2 fvwN/mm 2 fv2900125 N/mm 2cw 2 3 w 263.102 3 62.072 124.66 N/mm 21.1ftw 1.1 185 203.5 N/mm 2由此可見，此對接焊縫是滿足強(qiáng)度要求的鋼材為習(xí)題 3-3解：如圖 N400 KN ，其截面由兩個等肢角鋼 2100 10 組成，節(jié)點(diǎn)板厚 12mmN 側(cè)

4、N 400 KN N 背0.7N 側(cè)0.7 400 280 KNN 尖0.3N 側(cè)0.3400 120 KN對于肢背焊縫構(gòu)造要求 1.5 tmax hf 1.2 tmin 則可得肢背 6mm hf 2 14mm取 hf2 14mm389 .3 mm280 10 3每面肢背焊縫長度l 背 2 0.7 14 160注意構(gòu)造要求 8 hf l w 60 hf 即 112 l w 840且 lw b16t (t12mm)或 b 190mm(t 12mm)即 l w 100mm 取 l 背 120mm 對于肢尖焊縫構(gòu)造要求 1.5 tmax hf t1 12 mm則可得 6mm hf1 8mm 取 hf

5、1 8mm120 10 367 每面肢尖焊縫長度 , l 尖 2 0.7 8 160 mm 注意構(gòu)造要求 8 hf l w 60 hf 即 64l w480且 lw b16t (t12mm)或 b 190mm(t 12mm)即 l w 100mm 取 l 尖 120mm2 ）采用三面圍焊縫 hf 8 mmN端2 1.22 0.7hf lwffw21.220.78100 160 218.624 KNN 側(cè) N-N 端 400 218.624 181.376 KNN 背0.7N 側(cè)0.7181.376 126.96 KNN 尖0.3N 側(cè)0.3181.376 54.41 KN126 .96 10

6、3取 80mm70 .85 每面肢背焊縫長度 l 背 2 0.7 8 160 70 .85 mm 注意構(gòu)造要求 8hf lw60 hf 即 64 l w 480取 80mm54 .41 10 3 30 .36 每面肢尖焊縫長度 l 尖 2 0.7 8 160 30 .36 mm 注意構(gòu)造要求 8 hf lw 60 hf 即 64 l w 480習(xí)題 3-4解：如圖 3-44 所示 查表 3-1 f fw 160 N/mm 2，斜角焊縫可以等效成端焊縫或側(cè)焊縫（取最不利情況）此斜角焊縫只能等效為端焊縫l 端2（100150-10 150-10 ）1520 mmN端1.22 0.7hf lwf f

7、w 1.22 0.7 81520 160 830.77 KN l 側(cè)4 100 400 mmN側(cè)0.7hf lwffw0.7 8 400 160358.40 KNNN 端N 側(cè)830.77 358.40 1189.17 KN查表 2-6 和表 2-4 f 215 N/mm 2N btf 400 16 215 1376 KN顯然此時連接焊縫所能承受的靜力軸心力設(shè)計(jì)值為 1189.17 KN習(xí)題 3-5解：如圖 3-45 所示，受拉力 N 390KN ，60 ，hf 8mm ， Q235 鋼材， E43 焊 條，試驗(yàn)算連接焊縫的強(qiáng)度能否滿足要求。解：1）計(jì)算外力NxN sin N 390 sin6

8、0 337.74 KNNy N cos V 390 cos60 195.00 KN 2）計(jì)算截面幾何特征焊縫有效截面積為AW 20.78（20010）2128 mm 2w3）計(jì)算內(nèi)力f f 160N/mm 2角焊縫有效邊緣的應(yīng)力w 337 .74 103f 2128 158.71 N/mm 2w 195 10 3f 2128 91.635 N/mm 2所以91 .635 2 159.30 N/mmw2 f f 160 N/mm 2即 連接焊縫的強(qiáng)度能滿足要求。習(xí)題 3-6解：如圖 3-46 所示， Q235 鋼材， E43 焊條，角焊縫所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值 F （1）計(jì)算外力在偏心斜向

9、力 F 作用下，角焊縫承受剪力 VFsin60 o 軸向力 N Fcos60 o扭矩 T Vex Ney 其中： ex 200 mm ， ey 50 mm2）計(jì)算截面幾何特征值A(chǔ)W 20.7 10 （100 10 ） 1260 mm w Ix2 bh3120.7 10 100 10 312850500 mm 4IwIy2 Ar 22 0.7 10 100 10 102020.7 10 23606435 42 mm 4wIpIxw Iyw 4456935 mm 43）計(jì)算內(nèi)力wvwyF sin 60 0.06873F12.6wfxfx AwF cos600.03968F12.6TwxTymaxF

10、 0.866 20 0.5 5 5 0.70.2735FwTyIpTxmaxIp445.6935F 0.866 20 0.5 5 5 0.5445.69350.2F0.2735 F 0.06873 F1.223 ）計(jì)算 F習(xí)題 3-7解：如圖 3-47 所示， Q235-F 鋼材，受 N 1180KN ，采用 M22 普通螺栓拼接，類螺 孔，試設(shè)計(jì)此連接。1 ）計(jì)算單個螺栓的承載力設(shè)計(jì)值 查表 3-3Nvbnvd2fvb 223.14 2224190 144377.2NNcb d tfcb 22 18 405 160380N2）計(jì)算所需螺栓的數(shù)目由于 NvNc ，故按抗剪指標(biāo)計(jì)算螺栓數(shù)目N 1

11、180 n Nvb 144.377 8.2取 n 9 且三行三列排列NAn1180 103400 18 3 22 18196.3N/mm2 205N/mm 2此連接是合理的習(xí)題 3-8解：如例圖 3-7 所示，當(dāng)螺栓改用M22 時，求 P 的設(shè)計(jì)值1 ）計(jì)算單個螺栓的承載力設(shè)計(jì)值 查表 3-32Nvbnv d42 fvb 13.14 22 190 72.19 KNNcb dtfcb 22 10 405 89.1KN2）計(jì)算所需螺栓的數(shù)目NbNb由于 NvNc ，故按抗剪指標(biāo)進(jìn)行核算偏心力 P 的分力和對螺栓群轉(zhuǎn)動中心的扭矩分別為Px 4 P 0.8Px5ex 18cmPy35P 0.6Pey

12、7.5 cmT Pxey Pyex 0.8P 7.5 0.6P 18 16.8P xi2yi2 4 52 4 7.52 325 cm 2扭矩作用下螺栓所受最大剪切力的各分力NTxxi2Ty yi216.8P 7.50.3877P325TxNTyxi2yi216.8P 50.25846P325剪力作用下每個螺栓所受平均剪力的各分力Px0.8PNvx Pnx0.48P 0.2P NvyPy 0.6P n4 0.15P螺栓所受最大的合成剪切力NmaxNTx Nvx 2 NTy Nvy 20.3877P 0.2P 2 0.25846P 0.15P 20.7157P Nb min 0.9 72.19 0.9 64.97 故 P 90.778 KN習(xí)題 3-9解：如圖 3-39 所示，設(shè)計(jì)普通螺栓連接， Q235 鋼材，螺栓總數(shù)為 10 個，間距10mm ，N 400KN ， N 通過螺栓群形心。計(jì)算單個螺栓的承載力設(shè)計(jì)值查表 3-32 bd Nv nv423.14 d22190 14.915d2 KNNtbAe ftb23.14 de22210 16.485de2KNNvNy4001024KNNtNx4001036KNNvNtNvbNtb剪力和拉力共同作用下de 所以因?yàn)?d2436可暫以上式即為2.7 12de2