鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理階段性作業(yè)11

1、（第二學(xué)期）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理階 段性作業(yè)11中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 課程作業(yè)1 （共土 次作業(yè)）學(xué)習(xí)層次：專升本涉及章節(jié)：第1章 第3章一、 填空題1、控制焊接連接或焊接構(gòu)件疲勞性能的主要應(yīng)力變量是;而在非焊接結(jié)構(gòu)中控制疲勞性能的主要應(yīng)力變量2、承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。3、在疲勞設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分折，把各種構(gòu)件和連接分為類，相同應(yīng)力循環(huán)次數(shù)下，類別越高，容許應(yīng)力幅越 。4、當(dāng)對(duì)接焊縫無(wú)法采用引弧板施焊時(shí)，每條焊縫軸線的長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)減去。5、 高強(qiáng)螺栓根據(jù)螺栓受力性能分為 和兩種。6、單個(gè)螺栓承受剪力時(shí)，螺栓

2、承載力應(yīng)取和的較小值。1、鋼結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇鋼材要考慮哪些因素?3、試述縱向焊接應(yīng)力分布形式及原因。4、焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)有什么影響？三、計(jì)算題1、計(jì)算圖示軸心拉桿的雙蓋板連接能安全承受 的最大軸心拉力的設(shè)計(jì)值。拉桿鋼材Q235鋼（f=215N/mm2），采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，高強(qiáng)度螺栓為8.8級(jí)M20 （孔徑do=21.5mn）,連接 處接觸面采用噴砂處理，卩=0.45 , P=125kN8080015808050N+006183（單位：mrh2、如下圖連接，尺寸為mm受靜載拉力P 130kN , hf 10mm，鋼材為Q235BF E43焊條，手工焊無(wú)引 弧板，f

3、fw 160N/mm2。試驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院3.塊400X 20的鋼板用兩塊拼接板400X12進(jìn)行拼接。螺栓孔徑22mm ,排列如下圖。鋼 板軸心受拉，N = 1350KN(設(shè)計(jì)值)。鋼材為Q235 鋼，請(qǐng)問(wèn)：(1) 鋼板1 1截面的強(qiáng)度夠否？ 是否還需要驗(yàn)算2 2截面的強(qiáng)度？假定 N力在13個(gè)螺栓中平均分配，2 2截面應(yīng)如 何驗(yàn)算？(3)拼接板的強(qiáng)度是否需要驗(yàn)算?參考答案1、應(yīng)力幅；計(jì)算應(yīng)力幅；2、5 1043、8;低；4、2t5、承壓型；摩擦型6、抗剪承載力；承壓承載力1、優(yōu)點(diǎn)：（1）鋼材強(qiáng)度高，韌性、塑性好（2）質(zhì)量輕， 強(qiáng)重比大，可降低基礎(chǔ)造價(jià)，方便施

4、工吊裝，對(duì) 抗震有利（3）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，計(jì)算 結(jié)果比較可靠，安全可靠度高（4）制造簡(jiǎn)單， 工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快，施工 周期短（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性好（6）鋼材為可持續(xù) 發(fā)展的材料。缺點(diǎn)有：（1）鋼材耐熱但不耐火（2）鋼材易銹蝕，耐腐蝕性能差，維護(hù)費(fèi)用高 度；（3）鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆 性斷裂。（4）鋼材價(jià)格相對(duì)較貴2、選擇鋼材時(shí)要考慮的因素有：結(jié)構(gòu)的重要性、荷載情況、連接方法、結(jié)構(gòu)所處 的溫度和環(huán)境、鋼材厚度。（展開(kāi)分析）3、施焊時(shí)，焊縫附近溫度最高。在焊縫區(qū)以外， 溫度則急劇下降。焊縫區(qū)受熱而縱向膨脹，但這 種膨脹因變形的平截面規(guī)律而受到其相鄰較低 溫度

5、區(qū)的約束，使焊縫區(qū)產(chǎn)生縱向壓應(yīng)力。由于 鋼材在600oC以上時(shí)呈塑性狀態(tài)，因而高溫區(qū)的 這種壓應(yīng)力使焊縫區(qū)的鋼材產(chǎn)生塑性壓縮變形， 這種塑性變形當(dāng)溫度下降、壓應(yīng)力消失時(shí)不能恢 復(fù)的。在焊后的冷卻過(guò)程中，如假設(shè)焊縫區(qū)金屬 能自由變形，冷卻后鋼材因已有塑性變形而不能 恢復(fù)其原來(lái)的長(zhǎng)度。事實(shí)上由于焊縫區(qū)與其鄰近 的鋼材是連續(xù)的，焊縫區(qū)因冷卻而產(chǎn)生的收縮變 形又因平截面變形的平截面規(guī)律受到附近低溫 區(qū)鋼材的約束，使焊縫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，為殘余焊 接應(yīng)力。因殘余應(yīng)力是構(gòu)件未受荷載作用而早已 殘留在構(gòu)件截面內(nèi)的應(yīng)力，因而截面上的殘余應(yīng) 力必需自相平衡，所以焊縫截面兩邊區(qū)域?yàn)閴簯?yīng) 力。圖示如下：中間為拉應(yīng)力，兩

6、邊為壓應(yīng)力4、焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響有：焊接應(yīng) 力不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度；構(gòu)件上的焊接殘余應(yīng) 力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度；增加鋼材在低溫下的脆斷中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院的傾向；能降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度 1、螺栓能承擔(dān)的剪力：N1 n0.9nf P 9 0.9 2 0.45 125911.25kN外面第一排螺栓處板件能承擔(dān)的拉力：N 972.53kNN2 N 0.5 3 0.833N An1f (300 3 21.5) 16 215 810.12kN構(gòu)件的毛截面能承擔(dān)的拉力：N3 Af 300 16 2151032kN故接頭能承受的最大拉力為 911.25kN2、解：焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：lw 1

7、10 2hf 110 20 90mm軸心力產(chǎn)生正應(yīng)力:彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力:所以：A點(diǎn)正應(yīng)力P2helw6Pe130 1032 0.7 10 90103.17N/mm26 130 103 102 0.7 10 90268.78N/mm2f N M 103.17 68.78 171.95N/mm2又因?yàn)?f 171.95N/mm2f ffw 1.22 160 195.2N/mm2滿足 要求 3.解：鋼材為 Q235，f =215N/mm2(1)11 截面鋼板的4 400X20-3X22X20 - 6680(3)Q 1A所以1 1截面鋼板強(qiáng)度足夠中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院(2) 需要驗(yàn)算2 2截面強(qiáng)度，因?yàn)? 2的 An小于1 1 o假定N在13個(gè)螺栓中平均分配，則2