同济大学-高等钢结构和组合结构-节点设计(仅供参考)

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1、节点设计作业高等钢结构与组合结构理论节点设计作业20节点设计作业目录1框架梁柱节点设计11.1题目内容11.2解答部分31.2.1连接板螺栓设计与验算31.2.2连接板焊缝设计与验算41.2.3不设置加劲肋节点验算61.2.4设置加劲肋节点验算62桁架与网格类结构节点设计72.1题目内容72.2解答部分92.2.1验算构造要求92.2.2支管承载力验算92.2.3主管承载力验算112.2.4节点焊缝设计与验算113柱脚节点设计113.1题目内容113.2解答部分133.2.1锚栓验算133.2.2抗剪键设计与验算143.2.3验算底板构造153.2.4柱和底板的焊缝设计与验算1

2、64附加题174.1题目内容174.2解答部分184.2.1梁端弯矩与的表达式推导184.2.2弯矩绝对值最小求20120节点设计作业1框架梁柱节点设计1.1题目内容某框架梁柱节点构造与受力示意如图1所示，请根据给出的条件与要求，对该节点进行设计。图1节点构造与受力示意简图(1)截面尺寸表1.1构件截面尺寸参数截面类型参数梁截面柱截面截面尺寸60019010165003001218注：梁截面为工字形焊接组合截面，柱截面为矩形管截面。其中H表示截面全高，B表示截面宽度，下标b表示beam，下标c表示column，f表示flange，w表示web。(2)材料强度表1.2构件材料参数

3、参数参数类型梁构件柱构件钢材牌号20节点设计作业(1)作用内力节点附近截面内力设计值如下表所示（下表所示内力值均为图1所示断面a-a、b-b、c-c、d-d处的截面内力，竖向荷载的分布范围靠近柱端的边界分布为a-a、b-b、c-c、d-d）。表1.3节点附近截面内力设计值柱内力1038.551287.50梁内力240.5391.40143.11105.83注：其中N为轴力，M为截面弯矩，V为剪力。轴力以压为正，下标L表示左边，下标R表示右边，内力方向均按照图1所示方向。(2)连接件参数连接采用摩擦型高强螺栓，可供选择的螺栓参数如下表所示。表1.4可供选择螺栓参数螺栓性能等级10

4、.9级螺栓公称直径接触面的处理方法喷硬质石英砂或铸钢棱角砂注：题中未提供的材料强度、焊缝强度与螺栓相关参数请参考GB50017-201X钢结构设计规范（报批稿）。(3)设计内容及要求节点的构造如图1所示，根据以上条件，请完成以下设计内容。1)请完成以下连接设计，其中螺栓间距为固定值，螺栓距节点边缘距离为允许最小值，节点板距翼缘距离与为允许最小值。（请注明采用的方法为精确法或近似法）。20节点设计作业①请设计连接梁腹板的螺栓并验算（设螺栓为2排，请给出单排螺栓数n，设考虑翼缘施焊温度引起螺栓预拉力的损失，螺栓承载力折减系数为0.9）。②请设计连接梁腹板的节点板焊缝并验算（图示为节

5、点板长度最小值，节点板长度请取10mm的整数倍并取最小值，请给出hf）。1)若不设加劲肋，请验算该节点构造是否能满足要求。2)设加劲肋外伸边缘宽度?s=90mm，厚度?s=?fb，请设计节点域使其满足需求（含强度与稳定验算）。1.1解答部分1.1.1连接板螺栓设计与验算梁端最不利荷载组合为：对于钢梁来说：前者小于后者，故应考虑梁全截面抗弯，即采用精确法设计。则根据弯矩按刚度分配的原则，腹板和翼缘承受的弯矩分别为：(1)对于翼缘焊缝翼缘对接焊缝采用型焊条手工焊，等级为二级，，20节点设计作业满足强度要求。(1)腹板螺栓设计与验算腹板拟采用螺栓2排，每一排5个10.9级M24摩擦型

6、高强度螺栓，螺栓孔直径为：，故。考虑翼缘施焊温度引起螺栓预拉力的损失，螺栓承载力折减系数为0.9，则单个螺栓的抗剪承载力为：角部螺栓所受剪力最大为:其中：则：满足承载力要求。1.1.1连接板焊缝设计与验算(1)节点板厚度的确定节点板长度：，取。根据螺栓群所承受的弯矩求取板厚：节点板净面积惯性矩：20节点设计作业则节点板最大正应力为：根据螺栓群可承受的最大剪力设计值求板厚：根据螺栓距离确定节点板厚：按拼接板与腹板等截面求板厚得：综上取节点板厚度为：(1)节点板焊缝设计根据构造要求，节点板焊缝尺寸应该满足以下要求：综上取：节点板采用型焊条手工焊，取角焊缝尺寸为，焊缝所承担的内力为：

7、有效焊缝长度为：20节点设计作业则：满足要求。1.1.1不设置加劲肋节点验算(1)梁受压翼缘处，柱腹板厚度验算：，满足要求。，不满足要求。(2)梁受拉翼缘处，柱翼缘厚度验算：，不满足要求。综上可知，若不设置加劲肋，节点构造不满足要求。1.1.2设置加劲肋节点验算(1)节点域稳定验算由于所以节点域的受剪正则化宽厚比为：满足稳定要求。(2)节点域强度验算：20节点设计作业梁左端弯矩：梁右端弯矩：节点域体积：满足要求。1桁架与网格类结构节点设计1.1题目内容如图2所示为某钢管结构的一个平面K形间隙