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1、1钢结构案例分析【例例3.1】图3.12中a=500mm，t=12mm，轴心拉力的设计值N=2150kN。钢材为Q235-BF，手工焊，焊条为E43型，三级焊缝，施焊时不用引弧板。图3.12对接焊缝受轴心力【要求要求】：验算图3.12(a)所示钢板的对接焊缝的强度。【解】:直缝连接其计算长度lw500-212=476mm。焊缝正应力为 不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为1.5：l，即 、。斜缝计算长度lw500/sin-212=579mm。故此时焊缝正应力为：2剪应力为：这就说明当时，焊缝强度能够保证，可不必计算。若不采用斜对接焊缝，可考虑加引弧板，这时直缝计算长度lw500mm。焊缝正
2、应力为：满足要求（查附录1附表1.2焊缝的强度设计值时，注意板厚的影响）。3【例例3.2】图3.14所示连接中，已知：F=550kN(设计值)，偏心距e=300mm。钢材为Q235-BF，焊条为E43型，手工焊。三级焊缝。上、下翼缘加引弧板施焊。图3.14【例3.2】图【要求要求】：计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。【解】:1.截面参数计算 因有引弧板，对接焊缝的计算截面与牛腿的截面相同，因而42.受力情况V=F=550KN,M=Fe=5500.3=165KNm3.焊缝强度验算上翼缘和腹板交接处“l”点的正应力：由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力，故应验算折算应力：均满足要求。
3、5【例例3.3】承受轴心拉力的板件，采用上、下两块拼接板并采取角焊缝三边围焊连接。已知板件宽度b1=400mm，厚度t1=18mm(图3-3-26)；承受轴心拉力N=1425kN；两块拼接板的宽度b2=340mm，厚度t2=12mm；钢材为Q235。采用手工焊接，焊条为E43。【要求要求】：确定盖板尺寸。1.选定焊脚尺寸 拼接盖板厚度t2=12mm6mm，t2An,ix=2.85cm,iy=7.71cm。2、各项验算 在节点设计时，将该杆连接支撑的螺栓孔包在节点板内，且使栓孔中心到节点板近端边缘距离不小于100mm，故截面强度验算中不考虑栓孔对截面的削弱19【例例4.2】已知桁架中的上弦杆，轴
4、心压力设计值为N=1,350kN；二主轴方向的计算长度分别为l0 x=300cm,l0y=600cm；截面为两根角钢2L20012516组成短边相连的T形截面，角钢节点板厚10mm(如图下所示)，钢材为Q235AF。【要求要求】：验算该压杆的整体稳定性。【解解】由附表7.5中查得A=99.48cm2,ix=3.52cm,iy=9.62cm。因为截面两主轴同属b类（查表4.2），按=max=x=85查附表4.2，得=0.655.相差4%，在工程允许范围内。20【例例4.3】下下图a所示为某工作平台柱，承受轴心压力设计值N=1200kN，柱上下两端铰接。钢材为Q345，截面无削弱。【要求要求】：设
5、计该柱截面：1、采用轧制工字钢；2、采用焊接工字形截面（翼缘为剪切边）。【解解】由于该柱两主轴方向的计算长度不等，故取图4.13b、c所示的截面朝向，即取x轴为强轴，y轴为弱轴。这样，l0 x=7000mm，l0y=3500mm。1.轧制工字钢 （1）选择截面假定=100，查附表4.1(先按b/h0.8,即a类考虑),x=0.488查附表4.25(属于b类),y=0.43221查附表7.1选择出同时满足Areq、ix,req、iy,req三值的工字钢，现试选I56a：A=135.38cm2,ix=22.01cm,iy=3.18cm,b/h=166/560=0.290.8（绕x轴确属a类）。（2
6、）截面验算 强度验算：因截面无削弱，无需进行强度验算。整体稳定验算：由 ；由 局部稳定（宽厚比）验算：为型钢，无需进行局部稳定验算。22 刚度验算：x=31.8=150；y=110.1=150 各项验算通过，安全。2、焊接工字形截面 （1）试选截面由于焊接工字形截面的宽度可适当加大，因此，长细比可适当减小。假定=70，查附表4.2(绕x轴属于b类),x=0-655；查附表4.3(绕y轴属于c类),y=0.547试选h=200mm，b=220mm和翼缘厚度t=10mm,因此所需要的腹板厚度tw为23 不难发现，腹板高厚比远远小于其宽厚比限制值；腹板厚度远远大于翼缘厚度（翼缘宽厚比满足要求）。这显
7、然不符合肢宽壁薄和腹板比翼缘薄的经济原则，表明假定的长细比偏大，使Areq偏大且集中在截面形心附近。现改取=60，查附表4.2(绕x轴属于b类),x=0.732；查附表4.3(绕y轴属于c类),y=0.623选用如上图(c)所示的截面尺寸。（2）截面验算A=226010+2006=6400mm224 强度验算：因截面无削弱，无需进行强度验算。整体稳定验算：查附表4.2(绕x轴属于b类),x=0.645；查附表4.3(绕y轴属于c类),y=0.691。局部稳定（宽厚比）验算：翼缘 腹板刚度验算：=max=71.5 16mm，故抗弯强度设计值f=205N/mm2。假设此主梁自重为3kN/m,设计值
8、为：1.233.6kN/m。支座处最大剪力为：V1=R=3232.50.53.615=834.5kN跨中最大弯矩为：Mx=834.57.5-323（52.5）-0.53.67.523735kNm 需要的截面模量为：查型钢表，最大的轧制型钢也不能满足要求。(1)确定截面尺寸 梁高h 由刚度条件，vT/l=1/400，梁的最小高度为式(5-81)：28 梁的经济高度为：取梁的腹板高度:hw=h0=1500mm 腹板厚tw 按抗剪要求的腹板厚度：按经验公式：考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度为：tw=8mm。图5.49 翼板尺寸 每个翼缘所需截面积：翼缘宽度：b=h/6h/3=1500/6-1500/3
9、=250500 mm，取b=450mm翼缘厚度：t1=A1/b=9567/450=21.26mm，取t122mm翼缘板外伸宽度与厚度之比为：满足要求。29(2)强度验算 截面参数及其它数据 梁截面尺寸如图5.49，梁截面的几何特性计算：S=452.276.1+750.837.5=9784cm3 A=1500.82452.2=318cm2钢材质量密度为7850kg/m3，重量集度为77kN/m3,梁自重为：gk=0.0318772.45kN/m 考虑腹板加劲肋等增加的重量，原假设的梁自重3kN/m比较合适。验算抗弯强度（截面无削弱 Wnx=Wx）：验算抗剪强度：30在主梁的支座处以及支承次梁处均
10、配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即c=0）。(3)梁整体稳定验算 次梁可视为主梁受压翼缘的侧向支承点，主梁受压翼缘自由长度（次梁间距）与宽度之比l1/b1=250/45=5.616，故根据规范规定，不需验算主梁的整体稳定性。(4)刚度验算查表2.1，在全部荷载标准值作用下挠度容许值为vT=l/400；在仅有可变荷载标准值作用下挠度容许值为vQ=l/500。全部荷载标准值在梁跨中产生的最大弯矩：支座反力 Rk2532.5315/2=655kN Mk6557.5253(5+2.5)37.52/2=2930.6kNm由式(5-11)得：因为vTl/500，显然仅有可变荷载作用下的挠度也满足要求
11、，不必再验算。31(5)翼缘和腹板的连接焊缝计算翼缘和腹板之间采用角焊缝连接，按式(5.85)计算：，取hf=8mm。(6)腹板局部稳定和加劲肋计算 此梁受静载作用，腹板宜考虑屈曲后强度(略)。32【例题例题6.1】如下图所示拉弯构件，受轴心拉力设计值N=200KN，跨中作用一集中荷载设计值F=30KN（以上均为静载），构件采用2个角L140908长边相连，角钢间净距为8mm。钢材为Q235，已知截面无削弱，不考虑自重。【要求要求】：验算该构件的强度和刚度。【解】查双角钢T型截面特性表及截面塑性发展系数表可知：A=36.08m2，Ix=731cm4，ix=4.50cm，Iy=453cm4，iy
12、=3.55cm，Z0=4.50cm，1x=1.05，1y=1.2，f=215N/mm2。1.计算内力跨中为控制截面：N=200KN，2.计算截面几何特征33肢背：肢尖：3.强度验算肢背：肢尖：强度满足要求。4.刚度验算刚度满足要求。34【例题例题6.2】左图所示压弯构件：钢材为Q235-A，翼缘为焰切边。跨中作用有集中荷载设计值F=150KN，轴心压力设计值N=1200KN。【要求要求】：验算其整体稳定。【解】1.计算内力N=1200KN2.计算截面几何特征35对x、y轴均为b类截面，查表得3.弯矩作用平面内整体稳定计算查表可得36 （满足要求）4.弯矩作用平面外整体稳定计算 ,（满足要求）所以该压弯构件整体稳定满足要求。