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1、高等钢结构作业学生姓名学号指导教师陈以一2011年11月学院土木工程学院完成时间10[0.9]方钢管K形连接，采用肓接焊接节点(相贯节点)。主支管为同种钢材(Q235),f=25MPa,支管与主管的连接焊缝不小于1.2ti的毫米整数倍，ti为相应支管壁厚，焊缝的强度设计值fw=60MPa.主管截面为245X8,支管1截面180X6,支管2截面120X5,两支管与主管交角均为60。。(1)假如要求构件轴线相较于一点，判别此连接处支管是否满足搭接或非搭接的构造条件。(2)两支管间距为50mm,检查是否满足规范的构造要求，并确定构件轴线间相对位置。此时倘主管
2、左侧受压力800kN,右侧受压力600kN,问该连接处支管1、2的最大承载力设计值为多少？(3)计算受拉、受压支管与主管的连接焊缝能否满足题(2)所得的支管承载力设计值要求。解：(1)①首先判断此连接是搭接还是非搭接。若假设此连接为搭接。则如下图所示，交点分别为0,A,B,C,Do0点到线段AB的距离为d二245/2二122.5mm,则AB=2x122.5tan30°=141.5mm下面计算A点到支管2与主管的交点之间的距离AD,则AD=60/CO5300=693mm同样，点B到支管1与主管交点之间的距离BC,则BC=90/COS30°=1039t?w所以
3、AD+BC=69.3+103.9=173.2/nm>AB故该连接处两支管是搭接的关系。②然后计算该连接是否满足搭接构造要求：《钢结构设计规范》GB50017-200310.2.3条规定：在搭接的K型或N型节点中,其搭接率Q,=-^xl00%，应满足25%<0、<100%o由于支管1的壁厚比支管2的壁厚大，因此支管1为被搭接管，支管2为搭接管。则p=2BC=207.8mm,q=AD4-BC-AB=31Hmm317O=—X100%=15.3%<25%ov207.8因此该连接不满足搭接构造要求。⑵支管1的壁厚6mm,与主管的连接焊缝>1.2x6mm=7.2mm的
4、整数，取为8mm。支管2的壁厚为5mm,与主管的连接焊缝>1.2x5m/7?=6mm的整数，取为6mnio《钢结构设计规范》10.2.2条规定：在有间隙的K型或N型节点屮，支管间隙a应不小于两支管壁厚之和,满足该要求。如图所示(H二50rmn),设支管1轴线与主管轴线相交于点0?；支管2轴线与主管轴线相交于点Q。则°i°2-173.2+50-2x122.5tan30°=81.7mm。则可知偏心距为e=°°tan60°=70.8mm根据《钢结构设计规范》10.1・5条规定，主管受压必须考虑此偏心弯矩M心(A7V为节点两侧主管轴力Z差值)的影响。M=Mx£=(
5、800—600)x70.8x10"=14.1根据《钢结构设计规范》表10.3.4,检验是否满足公式适用范围。b、_180245=0.735>0」+空毁=0.4060.490>0.1+如=0.406,满足要求。180~6~=30<35,b.t2晋4V35,满足要求。0.5曇=152,0.5丛=152,满足要求。勺b2
6、=30.625<35,满足要求。勺+仇+九+/_0612,4b；=曇=0.204»0.5(1一0)=0.194,满足要求。根据《钢结构设计规范》10.3.4条，支管为矩形管得有间隙的K型节点，节点处任一支管的承载力设计值应取式(10.3.4-6
7、)-式(10.3.4-9)的较小值。①对于支管1：a=1()0.7MPaf必=1一怪•0=0.809”0fa-3r3^+4/=0.1374=（2h+ab）t=4l88.52mmb=———•b.-ISA/nmb'tg^=i7r，/?1=58,8mmW=1.42q+E+^+爲3bsinqN历—4/$sin&]605kN=2.0
8、片一2q+人我=594kNOf当051-一=0.935时，尚应小于:bNf=2.0匚=756kN综上所述，支管1的最大承载力设计值为247kNo②对于支管2：因为q=g=6(y,所以N?=N；）j=241kNN?=N；＞j=605kNb
9、e=—-•b2=62.7mmbitfy2^2bep丄°-.方=39.2/wmbit-N；）j=2.0心—2/2+=403尿VOf当051-一=0.935时，尚应小于:bN；）j=2.0+ising2丿sin综上所述，支管2的最大承载力设计值为247kNo(3)根据《钢结构设计规范》10.3.2条:在矩形管结构中，对于有间隙的K型节点，支管与主管交线的计算长度应按下式计算：当et>60:时:21®sin0t/.=2肉+也=595.1mm,M，sin01:-"2+b397.1”〃77,“2sin0hei=0.7/zfI=he2=0.1hf2=a}=—=247x
10、10’=74.0MA7<0£71he]lwl5.6x595.724
