鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理考試復(fù)習(xí)題及參考答案

1、中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、 填空題1 .鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算的兩種極限狀態(tài)是 和。2 .鋼結(jié)構(gòu)具有、 和等特點(diǎn)。3 .鋼材的破壞形式有 和 。4 .影響鋼材性能的主要因素有 、 、禾口 O5 .影響鋼材疲勞的主要因素有 、6 .建筑鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是 、 和。7 .鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有 、和 。8 .角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于 ,也不得小于 。側(cè)面角焊縫承受靜載時(shí)，其 計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于。9 .普通螺栓抗剪連接中，其破壞有五種可能的形式 即、 、 、 、和。10 .高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值與 和 有關(guān)。11 .軸心壓桿可能的屈曲形式有 、和 。12 .軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)與、和 有關(guān)。13 .提高鋼梁整

2、體穩(wěn)定性的有效途徑是 和。14 .影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有 、和。15 .焊接組合工字梁，翼緣的局部穩(wěn)定常采用 的方法來(lái)保證，而腹板的局部 穩(wěn)定則常采用 的方法來(lái)解決。2、 問(wèn)答題1 .鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)？2 .鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍是什么？3 .鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能有哪些要求？4 .鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是什么？各由什么試驗(yàn)得到？5 .影響鋼材性能的主要因素是什么？6 .什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要因素有哪些？7 .選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？8 .鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？9 .焊縫可能存在的缺陷有哪些？10 .焊縫的質(zhì)量級(jí)別有幾級(jí)？各有哪些具體檢驗(yàn)要求？11 .對(duì)接焊縫

3、的構(gòu)造要求有哪些？12 .角焊縫的計(jì)算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？13 .焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu) 性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？14 .普通螺栓連接和摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形 式有何不同？15 .螺栓的排列有哪些構(gòu)造要求？16 .普通螺栓抗剪連接中，有可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？具體設(shè)計(jì)時(shí)，哪些破壞形式是 通過(guò)計(jì)算來(lái)防止的？哪些是通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)防止的？如何防止？17 .高強(qiáng)度螺栓的8.8級(jí)和10.9級(jí)代表什么含義？18 .軸心壓桿有哪些屈曲形式？19 .在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界

4、力時(shí)應(yīng)考慮哪些初始缺陷的影響？20 .在計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸為什么要采用換算長(zhǎng)細(xì)比？21 .什么叫鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn) 定的有效措施是什么？22 .什么叫鋼梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？怎樣驗(yàn)算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？23 .壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？24 .壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？計(jì)算題1 .試驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱連接的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。荷載設(shè)計(jì)值F=220kN鋼材Q230焊條E43,手工焊，無(wú)引弧板，焊縫質(zhì)量三級(jí)。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcw=215N/mm, ftw=185 N/mrn 。（假定剪

5、力全部由腹板上的焊縫承受）2 .試計(jì)算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強(qiáng)度。已知 N=390kN （設(shè) 計(jì)值），與焊縫之間的夾角60 。鋼材Q235,焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f fw=160 N/mm2 。HO o3 .設(shè)計(jì)雙角鋼拉桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度Li=?,L2=?已知：采用三面圍焊：hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN（靜載設(shè)計(jì)值）第 urnm2r30X84 .設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用三面圍焊連接的平接接頭。軸心拉力N= 1250kN ,（靜載設(shè)計(jì)值），鋼材Q230焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？=215N/mmi,fwf=160N/mm2。

6、圖示尺寸單位mm.（焊縫Lw2實(shí)際長(zhǎng)度取cm整數(shù)）5.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用普通螺栓連接的平接接頭。（如圖所示，單位mm）。已知軸心拉力設(shè)計(jì)值 N=600KN,有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：？bv=130N/mm bc=305 N/mnm, ? =215 N/mm2。粗制螺栓 d=20mm,L徑 d0=21.5mm6.圖示一用M20普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為Q235, ? = 215 N/mn2。試計(jì)算接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值。螺栓M20,孔徑21.5mm, ?bv=130N/mm ?bc=305 N/mnio7 .若上題的拼接接頭改用10.9級(jí)M20磨擦型高強(qiáng)度螺栓，接觸面處理采用 鋼絲刷清除浮

7、銹。接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值能增大多少？已知高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P= 155kN,接觸面抗滑移系數(shù)0.3。8 .計(jì)算圖示連接的承載力設(shè)計(jì)值 No螺栓 M20,孔 21.5mm,材料 Q235A已知：？=215N/mm2, ?bv=130 N/mm2, ? bc=305 N/mm2 。9 .試計(jì)算下圖所示連接中 C級(jí)螺栓的強(qiáng)度。已知荷載設(shè)計(jì)值F=60KN,螺栓M20,孔徑 21.5mm, ?bv=130N/mr2)?bc=305 N/mn2.10.兩端較接軸心受壓柱，高 9.6m,鋼材為Q23a強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？ =215 N/mm2, 采用圖示截面，尺寸單位 mm計(jì)算可承受外荷載設(shè)計(jì)值 N=

8、?注：不計(jì)自重穩(wěn)定系數(shù)：7273747576777879800.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.68811.已知一兩端較支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱，長(zhǎng)10.0m,截面由2132a組成,兩肢件之間的距離300cm，如圖所示，尺寸單位 mm試求該柱最大長(zhǎng) 細(xì)比。注：一個(gè)132a的截面面積 A=67cm 2慣性矩 I y=11080cn44Ixi=460cm12.如圖所示為二簡(jiǎn)支梁截面，具截面面積大小相同，跨度均為 12m,跨間無(wú)側(cè) 向支承點(diǎn)，均布荷載大小亦相同，均作用在梁的上翼緣，鋼材為 Q235,試比較梁的穩(wěn)定系數(shù)b,說(shuō)明何者的穩(wěn)定性更好？a)b)II

9、1.11-16X300J 20X24010)(1200K10X1200I1I% I- -16X300-20X21013 . 一簡(jiǎn)支梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，截面采用普通工字鋼 I50a,材料為Q235,除兩 端支承處能阻止梁端截面的扭轉(zhuǎn)外， 跨中無(wú)任何側(cè)向支承點(diǎn)，試按整體穩(wěn)定確定荷載P的大?。ㄔO(shè)計(jì)值，不計(jì)自重） 已知：鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f= 215N/mm2 150a 的 I x= 46470cn4,W= 1860cm, I v= 1120cn4, w= 142cn3整體穩(wěn)定系數(shù)：b集中荷載作用于上翼緣均布荷載作用于上翼緣0.50.44pl14 .求圖示鋼梁所能承受的最大均布荷載設(shè)計(jì)值（含自重） ，已知梁

10、截面為熱軋 普通工字鋼I45a,其截面特性為：A=102cmI2 Ix=32240cnm w x=1430cn3iy=855cn4 w y=114cn3材料為Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？ =215N/mrh,梁兩端不能扭轉(zhuǎn)，跨中無(wú)側(cè)向支撐點(diǎn)，撓度不起控制作用，截面無(wú)削弱。整體穩(wěn)定系數(shù)b=0.44.15 .如圖所示的拉彎構(gòu)件，間接承受動(dòng)力荷載。橫向均布荷載的設(shè)計(jì)值為8kN/m。截面為I22a,無(wú)削弱。試確定桿能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值。已知:232A 42cm ,Wx 309cm ,ix 8.99cm, ?=215 N/mm 。16 .用軋制工字鋼136a （材料Q235）作成的10m長(zhǎng)兩端較接柱，軸

11、心壓力的 設(shè)計(jì)值為650kN,在腹板平面承受均布荷載設(shè)計(jì)值 q = 6.24kN/m。試計(jì)算此壓彎 柱在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定有無(wú)保證？為保證彎矩作用平面外的穩(wěn)定需設(shè)置幾個(gè)側(cè)向中間支承點(diǎn)？已知：A 76.3cm2,Wx 875cm3,ix 14.4cm,iy 2.69cm,一 一，_ 一. 2?=215 N/mm 。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題參考答案一、填空題1 .承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)2 .輕質(zhì)高強(qiáng)、材質(zhì)均勻，韌性和塑性良好、裝配程度高，施工周期短、密閉性好、耐熱不耐火、易銹蝕。3塑性破壞、脆性破壞4化學(xué)成分、鋼材缺陷、冶煉，澆注，軋制、鋼材硬化、溫度、應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、重復(fù)荷載作用5

12、應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)6屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性、冷彎性能7焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接8 8hf 、 40mm 60 hf9螺栓剪壞、孔壁擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、端部鋼板被剪壞、螺栓彎曲破壞10螺栓材質(zhì)、螺栓有效面積11 彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲12殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏心、長(zhǎng)細(xì)比13加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn)14荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件15限制寬厚比、設(shè)置加勁肋二、問(wèn)答題1. 鋼結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)：鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕鋼材內(nèi)部組織比較均勻， 有良好的塑性和韌性鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工

13、周期短鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火 鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用大。2. 鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍：重型廠房結(jié)構(gòu)大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu) 高層 及多層建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)塔桅結(jié)構(gòu)板殼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)移動(dòng)式結(jié)構(gòu)3. 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求：較高的抗拉強(qiáng)度f(wàn)u和屈服點(diǎn)fy（2較好的塑性、韌性及耐疲勞性能良好的加工性能4. 鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性、冷彎性能。 其中屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率由一次靜力單向均勻拉伸試驗(yàn)得到；冷彎性能是由冷彎試驗(yàn)顯示出來(lái)；沖擊韌性是由沖擊試驗(yàn)使試件斷裂來(lái)測(cè)定。5 影響鋼材性能的主要因素有：化學(xué)成分（2鋼材缺陷冶煉，澆注，軋制（4 鋼材硬化溫

14、度應(yīng)力集中殘余應(yīng)力重復(fù)荷載作用6 鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強(qiáng)度，甚至還低于屈服點(diǎn)時(shí)也會(huì)發(fā)生斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）以 及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7 選用鋼材通?？紤]的因素有： 結(jié)構(gòu)的重要性（2荷載特征連接方法（4結(jié) 構(gòu)的工作環(huán)境溫度結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)8 鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。焊接的優(yōu)點(diǎn)：不需打孔，省工省時(shí)；任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接 構(gòu)造方便；氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好。焊接的缺點(diǎn)：焊縫附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變脆；焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)

15、構(gòu) 易發(fā)生脆性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化； 焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生， 便容易擴(kuò)展。鉚釘連接的優(yōu)點(diǎn): 塑性、韌性較好，傳力可靠，連接質(zhì)量易于檢查。鉚釘連接的缺點(diǎn): 因在構(gòu)件上需打孔，削弱構(gòu)件截面；且鉚接工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高。螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)：具備鉚釘連接塑性、韌性好，傳力可靠的優(yōu)點(diǎn)，又兼?zhèn)浒惭b拆卸方便，可以多次重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，且連接變形小。9 焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。10 焊縫質(zhì)量分為三個(gè)等級(jí)。三級(jí)質(zhì)量檢查只對(duì)全部焊縫進(jìn)行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見(jiàn)缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)要求；二級(jí)質(zhì)量檢查除對(duì)外觀進(jìn)行檢查并達(dá)到二級(jí)質(zhì)量合格標(biāo)

16、準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線探傷20 %焊縫，達(dá)到B級(jí)檢驗(yàn)m級(jí)合格要求；一級(jí)質(zhì)量檢查除外觀進(jìn)行檢查并符合一 級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線對(duì)焊縫 100%探傷，達(dá)到B級(jí)檢驗(yàn)II級(jí)合格 要求； （見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001）11. 對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求有: 一般的對(duì)接焊多采用焊透縫，只有當(dāng)板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時(shí)， 可采用未焊透的對(duì)接縫。為保證對(duì)接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡 口。（3起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，因此除承受動(dòng)力荷載外，一般不用引弧板，而是計(jì)算時(shí)為對(duì)接焊縫將焊縫長(zhǎng)度減2t （t為較小焊件厚

17、度）。（4對(duì)于變厚度（或變寬度）板的對(duì)接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免應(yīng)力集中。當(dāng)鋼板在縱橫兩方向進(jìn)行對(duì)接 焊時(shí)，焊縫可采用十字形或T形交叉對(duì)接，當(dāng)用T形交叉時(shí)，交叉點(diǎn)的間距不得 小于200mm12. 角焊縫的計(jì)算假定是：破壞沿有效載面；破壞面上應(yīng)力均勻分布。* 6-1角焊地的構(gòu)造要求都位項(xiàng)目構(gòu)造要求備 性焊腳尺寸耳上限勺<L珥（餌曾維構(gòu)除外對(duì)板邊，-時(shí)"丁事工h為較海理件厚度”為 機(jī)邊州煤韁的機(jī)件哥度下限h/L5 A*當(dāng)時(shí)前/工上h力較厚理件厚度，對(duì)自 動(dòng)埠與用減LEEt時(shí)單 面T形輝A-應(yīng)加1mm, £為餌件厚度.舞縫長(zhǎng)度上

18、限6OAZ內(nèi)力沿健縫全長(zhǎng)均勻分布看不用下限84和40mm桿端與節(jié)點(diǎn)板 用兩側(cè)而角嬋 般建模，如右囤長(zhǎng)度、FmN%Hh一'號(hào) i匣鬻力4<1輸出時(shí)，< 12mm 時(shí)）h為剪薄焊件厚度播接送接濟(jì)接他小長(zhǎng)度5工及25mmt1為較薄焊件厚度13. 鋼材在施焊過(guò)程中會(huì)在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場(chǎng)，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力， 低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無(wú)外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形，稱為焊接殘余變形。焊接殘余應(yīng)力的影響：對(duì)塑性較好的材料，對(duì)靜力強(qiáng)度無(wú)影響；降低構(gòu)件的剛度；降低構(gòu)件的

19、穩(wěn)定承載力；（4降低結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度；（5在低溫條件下承載， 加速構(gòu)件的脆性破壞。焊接殘余變形的影響：變形若超出了施工驗(yàn)收規(guī)范所容許的范圍，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對(duì)過(guò)大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法：合理設(shè)計(jì)：選擇適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應(yīng)盡可能對(duì)稱、進(jìn)行合理的焊接工藝設(shè)計(jì)，選擇合理的施焊順序。（2正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴(yán)格施焊，避免隨意性；盡量采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊，手工焊時(shí)避免仰焊。14. 普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來(lái)傳遞外力。當(dāng)受剪螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺

20、栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。高強(qiáng)螺栓連接中的抗剪螺栓連接時(shí)，通過(guò)擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力，同時(shí)也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來(lái)傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開(kāi)始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。15. 螺栓排列的構(gòu)造要求：受力要求：端距限制一一防止孔端鋼板剪斷，>2do；螺孔中距限制一限制下限以防止孔間板破裂即保證n 3do,限制上限以防止板間翹曲。0構(gòu)造要求：防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。施工要求：為便于擰緊螺栓，宜留適當(dāng)間距。表8.3.3 加檢或鯽到的最大、最小容許度高名稱位置和方向最大容許距離取兩

21、者的校小值最小容許 距離中 心 間 距外排（垂直內(nèi)力方向或內(nèi)方方向）“或現(xiàn)1 中間捧垂直內(nèi)力方向16% 或 24，朝內(nèi)力方向構(gòu)件蹙壓力1鞏或18f構(gòu)件受拉力1皿或24/沿時(shí)角絨方向1中心至 構(gòu)件由 縫距離順內(nèi)力方向4%或私| 代垂直 內(nèi)力 方向剪切邊或手工氣割邊L5/軋制邊.白劭氣劑 或鋸割邊高張度播管其他端檢或削W1.乜注丸為螺桂或臂釘?shù)目讖綖橥鈱虞^薄板件的用懂,2鋼板邊緣與剛性構(gòu)件1如角綱.常綱等）相連的螺栓或聊打的最大間距叫按中間樣的數(shù)值采用.16. 普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過(guò)

22、相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算來(lái)防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來(lái)保證。一般當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于2d0時(shí)，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺栓夾緊長(zhǎng)度不超過(guò)其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形。17. 級(jí)別代號(hào)中，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字是材料的屈強(qiáng)比（fy/fu ）。1.8 級(jí)為：fu >800N/mm2 fy/fu=0.81.9 9 級(jí)為：fu > 1000N/mm2 fy/fu =0.918. 受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?曲平衡狀態(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝的失穩(wěn)問(wèn)題稱為第

23、一類穩(wěn)定問(wèn)題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同，在軸心壓力作用下可能發(fā)生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。19. 在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿 端約束的影響。20. 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)， 截面上的橫向剪力必須通過(guò)綴材來(lái)傳遞。 但因 綴材本身比較柔細(xì)， 傳遞剪力時(shí)所產(chǎn)生的變形較大， 從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形， 并降 低穩(wěn)定臨界力。所以在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸要采用換算長(zhǎng)細(xì)比（通過(guò)加大長(zhǎng)細(xì)比的方法來(lái)考慮綴材變形對(duì)降低穩(wěn)定臨界力的影響）。21. 鋼梁在彎矩較小時(shí)，梁的側(cè)向保持平直而無(wú)側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾

24、力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。 但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然離開(kāi)最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn)。 這時(shí)即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這 種現(xiàn)象稱為鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn)。22. 在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^(guò)大時(shí)，就有可能在梁發(fā)生強(qiáng)度

25、破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來(lái)平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。組合鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性的計(jì)算：梁受壓翼緣自由外伸寬度 bi與其厚度t之比的限值： 如 15 怪5 t fy箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間的寬度bo與其厚度t之比的限值：b0 40 怪5t ； fy組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定的計(jì)算0同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板：a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格I）： -crib.受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格II ）：1cr；（3同時(shí)用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加強(qiáng)的腹板：a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格I）： -()2 1c,

26、cr1cric2 )2 ()212c,cr2cr2()2 1cric,cricrib.受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 II）：（，土）2 （）21C cr2 c,cr2cr223. 軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件的幾何形狀和尺寸（長(zhǎng)度和截面幾何特征）、桿端的約束程度和與之相關(guān)的屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲或彎扭屈曲）及屈曲方向等。另外，構(gòu)件的初始缺陷（殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性等不同工作階段的性能，在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)， 都需要考慮到。因此，在對(duì)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定性時(shí)，引入了整體穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算公式為：-N f 。在計(jì)算時(shí)，根據(jù)截面形式、屈曲方向（對(duì)應(yīng)軸）A和加工條件，即可

27、根據(jù)正確地查取 值計(jì)算。壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)可能為彎矩作用平面內(nèi)（彎矩通常繞截面強(qiáng)軸作用） 時(shí)的彎曲屈曲，但當(dāng)構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的剛度不足時(shí)，也可發(fā)生因側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)使構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲，即彎矩作用平面外失穩(wěn)。 在計(jì)算其穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)， 除要考慮軸心受壓時(shí)所需考慮的因素外，還需考慮荷載類型及其在截面上的作用點(diǎn)位置、端部及側(cè)向支承的約束情況等。平面內(nèi)失穩(wěn)計(jì)算中，引入等效彎矩系數(shù)mx,截面考慮塑性發(fā)展，對(duì)于實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，計(jì)算公式為-mxMx f。平面外失穩(wěn)計(jì)算，同樣引入等效彎矩系數(shù)xAxWix（1 0.8N/Nex）計(jì)算公式為M f。 yAbWx可見(jiàn)，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜

28、。軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承載能力時(shí)，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，將其做為壓彎構(gòu)件， 但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對(duì)壓彎構(gòu)件而言，彎矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能力，同時(shí)使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用， 立即產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達(dá)臨界力時(shí)才突然由直變彎的平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問(wèn)題，其極限承載力應(yīng)按最大強(qiáng)度理論進(jìn)行分析。24. |局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)定問(wèn)題，應(yīng)應(yīng)用薄板穩(wěn)定理論，通過(guò)限制翼緣和腹板的寬厚比 所保證的。確定限值的原則：組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)

29、不先于構(gòu)件的整體穩(wěn)定失穩(wěn)，或者兩者等穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件中，板件處于均勻受壓狀態(tài)； 壓彎構(gòu)件中，板件處于多種應(yīng)力狀態(tài)下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力等的單獨(dú)作用和各種應(yīng)力的聯(lián)合作用），彈性或彈塑性性能，同時(shí)還有在腹板屈曲后強(qiáng)度的利用問(wèn)題。三、計(jì)算題:1 .解:、確定對(duì)接焊縫計(jì)算截面的幾何特性1.計(jì)算中和軸的位置（對(duì)水平焊縫的形心位置取矩）ya(30 1) 1 15.5(30 1) 1 (20 1) 10.59.9cm31 9.9 21.1cm2.焊縫計(jì)算截面的幾何特性全部焊縫計(jì)算截面的慣性矩I w -121 (30 1)3 (301)6.12(2

30、01) 19.424790cm4全部焊縫計(jì)算截面的抵抗矩a I w 47903Ww484cmya9.9Wwb4790腹板焊縫計(jì)算截面的面積、驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度1.a點(diǎn)220 20 104484 103yb90.9N/mm221.1(301)227cm31 29cm2185N / mm2 (滿足)2.b點(diǎn)MbbWw220 20 104_3227 10一一2193.8N /mmffw185N /mm2(滿足)FA：220 10329 102275.9N /mm折算應(yīng)力.193.82223 75.92234.2N/mm21.1fcw 236.5N/mm2 c2.解:NxN sin390 sin 60337

31、.7kNNyN cos390 cos60 195kN3.解:N3N1N21i4.解:端縫:側(cè)向:Lw2NxNyf冗f)2f0.7hfKiNK2NN1N1N2337.7 1032 0.7 8(200 10)195 1030.7 8(200 10)2158.7N/mm291.6N / mm2N3J58) - 1.22Lw3f0.791.62159MPaffw 160MPa(滿足)5290.7 6131.2/2160 1.22304.7kN160 10 3 131.2kNN320.3529304.7131.2/293.1kN1030.7hf ffw227mm2 0.7 6 160N20.7hf2bN

32、24 0.7蓋板全長(zhǎng)5.解:a)minheN1hf ffw2Lw293.1 1032 0.7 6 160f ffw 2 32012501cmtfcb81 .7 KN69mm0.7 6524.7 725.3kN725.3 1030.7 616028201857 cm20 23051.22 160 10 3 524.7kN275mm 28cm13010 381 .7 kN10 3109 .8 kN600b) nNbm,81 .77.3KN 取8個(gè)c) 排列 中距 3do 64.5取80端距2d。43.0取50邊距1.5d0 32.25取 40d)凈截面驗(yàn)算I IAn(160 2 21.5) 18

33、2106mm2N 600 103An2106285MPa >215MPa說(shuō)明凈截面強(qiáng)度不夠，接頭不能承受600kN的拉力，經(jīng)驗(yàn)算，蓋板應(yīng)采用 12mm厚鋼板，被連接板應(yīng)采用25mm鋼板。e）拼接板長(zhǎng)l 22 503 8010690 mm6.解：一、螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值Nb nvdf：2 上4413011081.6kN(N：in)單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nbct fcb2 1.4c130585.4kN10連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值N nNmin 9 81.6 734.4kN構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值I十十十II十十十J Jii I I 42.I

34、-I 截面凈截面面積為A：(b nido)t (25 1 2.15) 1.4 32cm2II-II截面凈截面面積為A 2e (ni 1) .a2 e2 nidot 2 5 (3 1) 4.52 7.52 3 2.15 1.4 29.46cm2III-III 截面凈截面面積為 A； (b nm do)t (25 2 2.15) 1.4 28.98cm2三個(gè)截面的承載設(shè)計(jì)值分別為I I 截面：NA： f32 102 215 688000N 688kNII II 截面：N A：I f 29.46 102 215 633400N 633.4kNIII-III截面：因前面II截面已有：1個(gè)螺栓傳走了（

35、m/n）N的力，故有n1II(1-)NA：I fnA； fn1(1 -)n 2_28.98 10215701000N701kN(1 1/9)構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按II -II截面N 633.4kN三、連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按 V-V截面確定）A (b nVd0)t (25 3 2.15) 2 0.8 29.68cm2NA；f 29.68 102 215 638100N 638.1kN通過(guò)比較可見(jiàn)，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值應(yīng)按構(gòu)件 II -II截面的承 載能力取值，即Nmax 633.4kN。再者，若連接蓋板不取2塊8mml鋼板而去2 塊7mm即與構(gòu)件等厚，則會(huì)因開(kāi)孔最

36、多其承載力最小。7.解：一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值Nb0,9nf P 0.9 2 0.3 155 83.7kN連接一側(cè)螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值N nNmin 9 83.7 753.3kN二、構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值毛截面：N Af 250 14 215 752500N 752.5kNI-I截面凈截面面積為1 2AI(b n1d0)t (25 1 2.15) 1.4 32cm2 n1 1, n 9根據(jù) (1 0.55)4fn An口門(mén)An f 32 102 215Kl .即 N n728500 N 728.5kNn111 0.51 0.5

37、n9II-II截面凈截面面積為A2e (n1 1) a2 e2 n1d0t 2 5 (3 1) 4.52 7.52 3 2.15 1.4 29.46cm2NAf29.46 10215 760100N760.1kN1 0.5n1 0.5 1n9III-III 截面凈截面面積為A；(b nm d0)t (25 2 2.15) 1.4 28.98cm2因前面II截面已有Q個(gè)螺栓傳走了( nJn ) N的力，故有n1 nIII N(17°，)霜A： f(1n1 0.5 嗎n n 2_28.98 10215 801100N 801.1kN(1 1/9 0.5 2)9構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)

38、值按II II截面N 728.5kN連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值(按 V-V截面確定)3, n 9八.、 一 一一、 _ 一一 一一 2(b n1Vd0)t (25 3 2.15) 2 0.8 29.68cmnvA：f10.5 曳n29.68 102 21531 0.5 9765700N765.7kN通過(guò)比較可見(jiàn)，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值為Nmax 728.5kN 0與上題比較增大 N 728.5 633.4 95.1kN。8.解：22單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值Nbnv- fvb2 130 81.7kN4410單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nbd t f；21.0 305 61kN10連接螺栓

39、所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值N nN m 4 61 244kN節(jié)點(diǎn)板凈截面抗拉承載力：N 10 (400 4 21.5) 215 675kN故連接的承載力為N 244kN 9.解:單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nb nv fvb 1 130 40.8kN4410Nb dc12 2.0 305122kN10故應(yīng)按Ntin Nb 40.8kN進(jìn)行驗(yàn)算偏心力F的水平及豎直分力和對(duì)螺栓群轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離分別為:4N 60 48kN, ex 18cm5,3V 3 60 36kN,e 7.5cm5yT Ney Vex 48 7.5 36 18 1008kN cm扭矩T作用下螺栓“1”承受的剪

40、力在x, y兩方向的分力:NilTyi x22V1008 7.54 52 4 7.5223.26kNNiTyTx12V1008 5Z3_ _24 52 4 7.5215.51kN軸心力N剪力V作用下每個(gè)螺栓承受的水平和豎直剪力：n N 48v V 36N1x12kN N19kNn 4y n 4螺栓“1”承受的合力：Nmax .（N； N：）2 （N； N：）2J（23.26 12）2 （15.51 9）2 42.94kN Nlin40.8kN（不滿足）10 .解:2(20 500) 500 8224000mmIx-8125003 2 20500 260214356410 mm1435 1062

41、4000245mm960039.22452 112-3_620 500416.7 10 mm6416.7 10624000132mm1y鬻 72.70.732) 0.7340.739 07(0.7391215 3787440N 3787.44kNf 0.734 2400011 .解:Iy:A11080.6712.86cm儂 77.7812.86IxA 152)2 (46067152)31070cm4i1ox310702 67i xI x12(Ix1Ix2A15.23cm4602.62cm67x 2.65.662-_ 230.53iyLoii172.41100015.23802.6265.6630.53max y 77.7812.解:、第一截面:截面幾何特征:2(16 300) 12001021600mm2Ix12310 12002162300 6084.999410 mm2.1316 3003127.27410