中南大学《钢结构课程设计计算书》优秀(4)

2020-02-21 17:53

2. 连接计算

连接采用沿全周施焊的角焊缝连接,转角处连续施焊,没有起弧和落弧所引起的焊口缺陷,并假定全部剪力由腹板的连接焊缝承担,不考虑工字形翼缘端部绕转部分焊缝的作用。

设沿工字形梁全周角焊缝的焊角尺寸为hf?10mm

水平焊缝绕自身轴的惯性矩很小,计算时忽略,全部焊缝对x轴的截面惯性矩近似地取:

Ifx?2?0.7?10?(1?9103?2?132.5?4502?280?4802)?2.534?109mm4 12 焊缝在最外面边缘“1”点处的截面抵抗矩:

Wf?Ifx485Ifx465?5.224?106

焊缝在腹板顶部“2”点处的截面抵抗矩:

Wf??5.449?106

在弯矩作用下,角焊缝在最边缘处“1”点处的最大应力为:

?1MM890.66?106w???170.49N/mm2??fff?195.24N/mm2 6Wf5.224?10在翼缘和腹板交接的角焊缝“2”点处的M与V的共同作用下的应力为:

?fMMhw890.66?1062???163.45N/mmWfh5.449?106

b?5?135mm 2b?300?2hf?280mm a? ?fvV400.48?103???31.43N/mm2 2?0.7?hf?hw2?0.7?10?910?fM2w22?f?1.22,()?(?v)?137.61N/mm?fff

?f

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满足设计要求。

3. 按构造设置水平加劲肋

水平加劲肋应设置于柱上相连梁的上下翼缘的位置上,且水平加劲肋的水平中心线应与梁翼缘的水平中心线相重合;此时梁翼缘的内力作为集中力作用于柱上。为了保证连接节点处不致于产生局部破环,水平加劲肋应按以下要求分别在与梁上下翼缘对应处柱腹板的两侧成对地布置。

a、 按水平加劲肋的构造要求,设定其厚度为ts?15mm?0.7tFb b、 水平加劲肋的自由外伸宽度应满足下式要求:

bs235?18?18 得出,bs?18?15?270mm tsfyc、 水平加劲肋采用完全焊透的坡口对接焊接连接

hfw?bstsf/2270?15?215/2??3.6mmW2?0.7lwWff2?0.7?540?160

hfw?0.7tWc?21mm取hfw?21mm

故焊缝截面如图,取hf?10mm。

七、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点(采用高强螺栓) 1. 计算螺栓连接处的荷载:

(1)由集中荷载产生的固端弯矩:

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M1V1

由上述主梁内力图知:

mM01v01

m , 梁端最大弯矩M1??890.66kN·对应工况下支座最大剪力为V1?Vmax?400.48kN

取短梁长度为1.0m,则集中荷载在1.0m处产生的内力计算如下:

m 弯矩:M01?M1?V1a??490.18kN· 剪力:V01?V1?400.48kN

(2)由均布荷载产生的固端弯矩:

M2V2mM02v02

M2?Mmax均??0.100gl2??0.100?2.346?92??19.003KNm

由均布荷载产生的端部剪力:

V2?Vmax均??0.600gl??0.600?2.346?9?12.668KN

均布荷载在1.2m处产生的内力计算如下:

弯矩:M02?M2?V2a?12gl?5.612KNm 2 剪力:V02??V2?ga?10.322KN

(3)由集中、均布荷载叠加所得的弯矩剪力:

m 弯矩:M0?M01?M02??509.183kN·

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剪力: V0?V01?V02?413.148kN

2. 设计螺栓连接:

采用精确设计的方法,即弯矩由翼缘和腹板共同承担,剪力仅由腹板承担,翼缘承担的弯矩MF和

腹板承担的弯矩Mw,二者按刚度成比例分配:

b?300mm h?950mm t?20mm tw?15mm IF? IWbb11bt(h?t)2?bt3?2595100000mm4 261?tw(h?2t)3?941963750mm4 12bb IO?IW?IF?3537063750mm4

bI 则:MF?FbM0?373.581kN·m

I0m Mw?MO.?MF?509.183?373.581?135.602kN· (1)翼缘拼接设计

① 梁单侧翼缘连接所需的高强度螺栓数目nFb

采用10.9级的M22螺栓:

bH Nv?0.9nf???????2?0.45?190?153.9kN

b nFb?MF373.581??2.56,取nFb?4 bH153.9?0.95hNv计算截面上螺栓孔径取23.5mm,翼缘板的净截面面积为:

An?(300?2?23.5)?20?5060mm2

翼缘板净截面所能承受的轴向力设计值为:

N?Anfd?5060?215?1087.9kN

nFb?N1087.9??7.07bH 153.9Nv 故翼缘连接一侧的螺栓采用8个。

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② 翼缘外侧拼接连接板的厚度:

t t1?w?3?10.5mm 取t1?12mm

2 翼缘外侧板的尺寸为:1?12?300?500

③ 翼缘内侧拼接连接板的厚度:

b?tw?2hf300?15?2?10??132.5mm,取b'?140mm b'?22bt t2??4?11.14mm

4b' 如果考虑内外侧拼接板截面面积相等,则有:

300?12 t2??12.86mm

2?140 取t2?13mm,内拼接板的尺寸为:2?13?140?500

④ 螺栓强度验算

上述计算表明螺栓强度满足,可不必进行验算。

故翼缘拼接采用八个M22螺栓,拼接板尺寸为:

外拼接板: 1?12?300?700 内拼接板: 2?13?140?700

(2)腹板拼接设计

① 梁腹板连接所需的高强螺栓数目

nwb:

采用10.9级的M22螺栓:

nwb?bAnwfvbH2Nv?910?15?0.85?125?5.07

2?153.9?0.93?103 考虑到弯矩作用的影响,采用8个M22螺栓,并成两排布置。

② 腹板两侧连接板的厚度: t3?twhw?1?8.18mm 取t3?12mm 2h 腹板两侧连接板的尺寸不妨取为:2?12?480?500 则梁与梁的拼接板连接图如下图:

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