鋼結(jié)構(gòu)第4章作業(yè)參考答案

1、鋼結(jié)構(gòu)第4章作業(yè)參考答案 4.1 驗算由2L63×5組成的水平放置的軸心拉桿的強度和長細(xì)比。軸心拉力的設(shè)計值為270KN，只承受靜力作用，計算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應(yīng)改用什么角鋼？注：計算時忽略連接偏心和桿件自重的影響。 解：查表 有孔洞， 危險截面是孔洞所在的正截面 此截面能承受的最大軸力為：不滿足要求改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm2，長細(xì)比： 滿足要求。 4.2 一塊400×20的鋼板用兩塊拼接板400×12進(jìn)行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如圖4.38所示。鋼

2、板軸心受拉，N=1350KN（設(shè)計值）。鋼材為Q235鋼，解答下列問題：（1）鋼板1-1截面的強度夠否？（2）是否還需要驗算2-2截面的強度？假定N力在13個螺栓中平均分配，2-2截面應(yīng)如何驗算？（3）拼接板的強度夠否？ 解：查表得t=20鋼板,t=12鋼板 (1)在1-1截面， 20厚鋼板 12厚拼接板 所以，1-1截面強度滿足設(shè)計要求。 （2）因2-2截面螺栓較1-1截面多，截面削弱較大，所以需要驗算，方法同上。 20厚鋼板 所以在2-2截面處亦滿足要求 （3）驗算拼接板的強度(靠近中心處的螺栓截面) 因，12厚拼接板 4.3 驗算圖4.39所示和摩擦型高強螺栓連接的鋼板凈截面強度。螺栓直

3、徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設(shè)計值）。解：查表得，且因螺栓對稱布置 因兩塊拼接板厚度之和大于受力板，所以只須驗算受力板的強度 驗算凈截面 驗算毛截面 所以，滿足要求4.4 一水平放置兩端鉸接的Q345鋼做成的軸心受拉構(gòu)件，長9m，截面為由2L90×8組成的肢尖向下的T形截面，問是否能承受設(shè)計值為870KN的軸心 解：查表得2L90×8的，按一般建筑桁架桿件考慮，（1） 強度驗算 （2）剛度驗算 對x軸 對y軸 所以，對整體而言，剛度滿足要求，強度略有不足，可選用2L90×104.5 某車間工作平臺柱高2.6m，按兩端鉸

4、接的軸心受壓柱考慮。如果柱采用I16（16號熱軋工字鋼），試經(jīng)計算解答：（1） 鋼材采用Q235鋼時，設(shè)計承載力為多少？（2） 改用Q345鋼時，設(shè)計承載力是否顯著提高？（3） 如果軸心壓力為330KN（設(shè)計值），I16能否滿足要求？如果不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？解：查表得I16工字鋼的（1） 當(dāng)采用Q235鋼時， 對軋制工字鋼，若對x軸失穩(wěn)屬于a類截面，對y軸失穩(wěn)屬于b類，因 ， 分別查表得： ，所以最大承載力為： 解得，（2） 若改為Q345，則 因 ， 查表得， ，所以最大承載力 和Q235鋼的相比提高不多。（3） 當(dāng)N=330KN，時用Q235鋼時 用Q345鋼時 所以

5、均不滿足要求，可以在中間加剪刀撐，使計算長度此時： 對Q235鋼而言： ， 查表得， ，對Q345鋼而言： ， 查表得， ，所以，用Q235鋼時 用Q345鋼時 所以均滿足要求。4.6、設(shè)某工業(yè)平臺柱承受軸心壓力5000KN（設(shè)計值），柱高8m，兩端鉸接。要求設(shè)計一H型鋼或焊接工字形截面柱及其柱角（鋼材為Q235）。基礎(chǔ)混凝土強度等級為C15（)。 解：、查表：，初步假定其長細(xì)比為=75，選擇截面尺寸： 選用HW型鋼，b類，查得 選用HW400×400×20×35，、 、 其截面如下圖所示，驗算其剛度及穩(wěn)定性： 查表得： 故此柱滿足要求 、設(shè)計此柱柱腳 、底板尺寸

6、 初步選用寬800mm，長950mm鋼板，設(shè)錨栓孔面積為 則，大于所求截面積。 基礎(chǔ)對底板壓應(yīng)力為： 、計算底板厚度，其布置如下圖所示： 計算單位寬度底板內(nèi)的彎矩： 區(qū)格（四邊支承）：428/325=1.32，查表得：=0.0691 區(qū)格（三邊支承）：150/428=0.35，查表得：=0.034 區(qū)格、（三邊支承）：171/325=0.526，查表得：=0.060 取，計算板厚： ，取、進(jìn)行隔板的計算。 作用在隔板上的線荷載： 隔板的高度應(yīng)由焊縫尺寸決定，取， 隔板所受的剪力 則焊縫的長度 ，取隔板高 進(jìn)行隔板厚度計算：、 作用在隔板上的彎矩 根據(jù)： ，取，滿足構(gòu)造要求 隔板承受的剪應(yīng)力 故

7、滿足抗剪承載力要求、進(jìn)行靴梁計算 取靴梁與柱的連接角焊縫寬度，靴梁高度應(yīng)由連接角焊縫確定： 故此焊縫不滿足要求，應(yīng)增大焊縫取值，取，進(jìn)行計算： 經(jīng)復(fù)算，焊縫尺寸滿足要求，取靴梁高 計算靴梁的厚度t，初擬其厚度，現(xiàn)進(jìn)行驗算，將其受力圖繪于下方： 故此靴梁滿足承載能力要求。 、校核所需焊縫總尺寸，取 ，顯然滿足此要求。 、由于在底板外側(cè)增加了3個加勁肋，故安裝螺栓可在區(qū)格、布置。4.7、圖（a)、(b)所示兩種截面（焰切邊緣）的截面積相等，鋼材均 為Q235鋼，當(dāng)用作長度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時，是否能安全承受設(shè)計荷載3200KN？ 、先驗算a圖構(gòu)件承載力： ，計算回轉(zhuǎn)半徑、及長細(xì)比、； 、

8、驗算整體穩(wěn)定，此工字鋼截面為b類， 查表：、 故該柱強度及整體穩(wěn)定滿足要求； 、驗算其局部穩(wěn)定 此柱雖然強度及整體穩(wěn)定滿足要求，但其腹板太薄會先于整體失穩(wěn)，所 以該柱不能承受3200KN的荷載。 、驗算b柱承載能力 驗算其整體穩(wěn)定性，查表： 所以此柱不能承受3200KN的荷載。 4.8、試設(shè)計由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長7.5m，設(shè)計軸心壓力為1500KN，鋼材為Q235B，截面無削弱。 、選擇柱截面尺寸，、 設(shè)，查表得： 選用228c， 驗算截面穩(wěn)定性： ，查表： 故所選截面滿足要求。 、確定柱寬b，假定 ， 查表得：，所以：取。 現(xiàn)將柱截面繪于下圖，、 整個截面對x軸的數(shù)據(jù)： 查表得： 故所選柱寬滿足要求。、進(jìn)行綴板設(shè)計，擬采用鋼板 ,取 分肢線剛度 兩側(cè)綴板線剛度之和 橫向剪力 則： 計算綴板內(nèi)力： 取角焊縫尺寸，不考慮饒角部分長度，驗算焊縫尺寸， 綴板滿足要求。 、橫隔設(shè)計橫隔間距應(yīng)小于，去其間距為1000mm,滿足要求。4.9、根據(jù)習(xí)題4.8的設(shè)計數(shù)據(jù)和結(jié)果，設(shè)計柱的柱腳（假定基礎(chǔ)混凝土強度等級為C20，9.6N/mm2)。 、計算底板尺寸 采用寬鋼板，設(shè)錨栓孔面積為，滿足要求。 基礎(chǔ)底板壓應(yīng)力 、計算底板厚度，其布置如下圖所示： 現(xiàn)分別計算區(qū)格內(nèi)力： 區(qū)格：115/280=0.411，查表得： 區(qū)格：280/270=1.0