中南大学2011级钢结构基本原理课程设计计算书(4)

2019-04-09 11:01

水平焊缝面积

2Af1?0.7?14???2??280?2?14??2??280?14?2?12????9643.2mm

竖向焊缝面积

Af2?0.7?14?2?840?16464mm2 焊缝总面积

Af?Af1?Af2?9643.2?16464?26107.2mm2 焊缝惯性矩

18401421000202?0.7?14?8403?2?134?0.7?14?(?)?4?280?0.7?14?(?)?2122222?3353249771mm4I?(水平焊缝绕自身轴惯性矩很小,计算时忽略。)

3.2焊缝强度检算

有规范,钢材为Q235,焊条为E43型的手工焊,角焊缝强度设计值为:

ffw?160N/mm2

根据最不利荷载计算出的内力,可知在短梁段与柱连接点处的最大内力可能出现两种情况:(轴力为0)

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(1)“a”点应力分析:

?Vfa?0?Mfa My1042.2?106?5002???155.4N/mmI33532497712“a”点应力为

2??M??155.4?faV222w2 ?a?????fa????0?127.4N/mm?f?160N/mm?f?????1.22??f?故“a”点满足要求。 (2)“b”点应力分析:

V504.3?103????30.6N/mm2Af216464VfbMy1042.2?10??500?20?????149.2N/mm2I3353249771“b”点应力为:

6Mfb

2??M?21149.22??fb?b?????V??30.6?126.1N/mm2?ffw?160N/mm2????fb??????1.22??f?故“b”点满足要求。

2综上所述焊缝强度满足要求。

六、设计框架主梁短梁段与梁体工地高强螺栓拼接节点

6.1 连接处内力计算

由于工地拼接时,预先将长为1.0m的主梁与柱子焊接(即以上第五部分所述),由主梁在各种不利荷载组合下的内力图可知,在为距柱子1.0m处的最大内力为:

由上述主梁内力计算表知:

梁端最大弯矩M1?Mmax?1025.4KN?m , 对应工况下支座最大剪力为V1?495.9KN

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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: 弯矩:M?M1?V1a?529.5KN?m 剪力:V?V1?495.9KN

6.2 高强螺栓的选择以及孔距的确定

由于翼缘板处根据构造要求配置的螺栓数量远大于根据强度验算所需的数量,因而翼缘处的螺栓采用M22的10.9级摩擦型高强螺栓连接,孔径

d0?24mm,腹板处采用M24的10.9级摩擦型高强螺栓连接,孔径d0?24.5mm

一个M20高强螺栓的抗剪承载力设计值

bNv?0.9nf?P?0.9?2?0.45?190?153.9KN

一个M24高强螺栓的抗剪承载力设计值

bNv?0.9nf?P?0.9?2?0.45?225?182.25KN

nf——传力摩擦面数目为2

?——摩擦面的抗滑移系数,钢材采用Q235,喷砂??0.45

P——每个高强螺栓的预压应力,通过查阅钢结构设计规范,对于M22,P取190KN ,对于M24,P取225KN。 6.3 截面特性

毛截面惯性矩,由前已算出Ix?3574229333mm4 腹板惯性矩,Ixw2twh012?9603???884736000mm4 1212翼缘惯性矩,Ixf?Ix?Ixw?3574229333?884736000?2689493000mm4 则分配到翼缘的弯矩

Mxf?IxfIx?M1?2689493000?529.5?398.4kN?m

3574229333分配到腹板上的弯矩

Mxw?

Ixw884736000?M1??529.5?131.1kN?m Ix357422933318

6.4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

根据翼缘所承受的弯矩,翼缘拼接板所传递的轴向力为

398.4?103Nf???406.53kN,

h960?20Mxf其中h为两翼缘形心间的距离。拼接板向边传递磁力所需螺栓的个数为

n?Nf.53Nb?406153.9?2.64 v螺栓孔径取24mm,翼缘板的净截面面积为:

An?(280?2?24)?20?4640mm2

翼缘板所能承受的轴向力设计值为:

N?Anf?4640?215?997600N

nN.6Fb?NbH?997153.9?6.5 v 采用8个。

② 翼缘外侧拼接连接板的厚度:

tt1?2?3?13mm 取t1?14mm

翼缘外侧板的尺寸为:1?14?280?370

③ 翼缘内侧拼接连接板的厚度: b'?b?tw?2hf122?280?12?2?2?122mm

tbt2?4b'?4?15.5mm 如果考虑内外侧拼接板截面面积相等,则有:

t280?142?2?122?16mm 取t2?16mm,内拼接板的尺寸为:2?16?130?370

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: 14?280?370 内拼接板: 16?130?370

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6.5腹板拼接设计

梁腹板连接所需的高强螺栓数目wb: 采用10.9级的M24螺栓:

fAnwfv960?12?0.85?125n?? wb2NbH2?182.25?0.93?103?3.6

vn 考虑到弯矩作用的影响,采用8个M24螺栓,并成两排布置。 腹板两侧连接板的厚度:

tht3?ww?1?6.8mmt3?10mm 取2h 腹板两侧连接板的尺寸不妨取为:

10?410?480

则梁与梁的拼接板连接图如下图:

连接构件的接触面采用喷砂处理。

螺栓强度验算

单个螺栓的抗剪承载力设计值:

bN?0.9nf???????2?0.45?225?182.25kN v

剪力

Vo 在螺栓群形心处所引起的附加弯矩:

'M?V0a?495.9?0.1225?60.7KNm

修正后的弯矩:

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