土木工程第三次作業(yè)6解析

1、綜合分析題1、設(shè)計(jì)資料：屋面材料為石棉水泥波形瓦，干鋪油氈一層，20厚木望板，屋面坡度1/2.5, 檁條跨度6m,于跨中設(shè)一道拉條，水平檁距 0.75m，沿坡向斜距0.808m。鋼材 Q235。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：石棉瓦（含防水及木基層）0.37kN/m2，檁條（包括拉條、支撐）自重設(shè)為0.1kN/m?？勺兒奢d：屋面雪荷載為 0.4 kN/m2,均布荷載 為0.5 kN/m2，風(fēng)荷載較小不考慮，由于檢修集中荷載 1.0 kN的等效均布荷載為 2X1/ （0.75 6） =0.444 kN/m2,小于屋面均布活荷載，故可變荷載采用0.5 kN/m2。 要求：根據(jù)以上條件進(jìn)行檁條設(shè)計(jì)。解：（1）內(nèi)力計(jì)

2、算：檁條線荷載：Pk=0.37 X.808+0.1+0.50 0X5=0.774 kN/mP=1.2 6.37+0.808+0.1）+1.4 0.5X 0.75=1.004 kN/mPx=psi n21.8C°=0.373 kN/mPy=pcos21.8C°=0.932 kN/m彎矩設(shè)計(jì)值：Mx=pyl2/8=0.932 X/8=4.19kN.m My=pxl2/32=0.373 X/32=0.42kN.m（2）截面選擇及強(qiáng)度驗(yàn)算選擇輕型槽鋼10 ， 如圖所示。Wx=34.8cm3 ，Wymax=14.2cm3,Wymin=6.5cm3,lx=173.9cm4，ix=3.9

3、9cm，iy=1.37cm。計(jì)算截面有孔洞削弱， 考慮0.9的折減系數(shù)，則凈截面模量為：Wnx=0.9 X4.8=31.30 cm3，33Wnymax=0.9 X4.2=12.78 cm，Wnymin=0.9 X.5=5.85 cm。屋面能阻止檁條失穩(wěn)和扭2 2=187.2N/mm <215 N/mm(T b=M/ xVnx+My/ yWnymax=4.19 X0/(1.05 36.32 X0 )+0.42 X0 /(1.05 1X.78 X0 )2 2=158.7N/mm <215 N/mm(3)撓度計(jì)算0434u y=5/3840.774 Eos21.8 X6000 )/(20

4、60 %73.9 10)=33.85mm<l/150=40mm (無積灰)(4)構(gòu)造要求入 x=600/3.99=150.4<20,入 y=300/1.37=219.0>200故此檁條不可兼作屋面平面內(nèi)的支撐豎桿或剛性系桿，只可兼作柔性系桿。2、條件：下圖所示超靜定桁架、兩斜桿截面相同，承受豎向荷載P, 因豎桿壓縮而在兩斜桿中產(chǎn)生壓力250kN。桁架的水平荷載則使兩斜 桿分別產(chǎn)生拉力和壓力150kN o1）兩斜桿在交叉點(diǎn)均不中斷。當(dāng)僅承受豎向荷載時，確定斜桿AD 在桁架平面外的計(jì)算長度（m） ?2）兩斜桿在交叉點(diǎn)均不中斷。當(dāng)僅承受水平荷載時，確定斜桿AD 在桁架平面外的計(jì)算長

5、度（m） ?3）兩斜桿在交叉點(diǎn)均不中斷。同時作用有豎向荷載和水平荷載時， 確定斜桿AD在桁架平面外的計(jì)算長度（m） ?解：1/2 1/21) 解：卩=0.5(1+N 0/N)=0.5(1+250/250)=1.01=2.828,則平面外：l0=yl=2.828m1/21/22) 解：卩=0.5(1 -3N 0/4N)=0.5(1-3 >150/4 X150)=0.35 V 0.5取 卩=0.5，丨0=訕=0.5 X828=1.414m3) 解：斜桿BC :承受250-150=100 kN 壓力斜桿AD :承受250+150=400 kN 壓力1/2 1/2卩=0.5(1+N 0/N)=0

6、.5(1+100/400)=0.79110=訕=0.791 X828=2.236m3、設(shè)計(jì)由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長7.5m，兩端鉸接，設(shè)計(jì)軸心壓力為1500kN， 鋼材為Q235-B，截面無削弱。解：(1)肢件的選擇設(shè) 入 y=60查表 © y=0.807則 A>N/© f=1500000/0.807 X215=8645mm選 236a 查表得 A=47.8cm2 h=2.73cm iy=13.96cm h=455cm4驗(yàn)算：剛度 «=l0y/iy=7500/139.6=53.7<入=150©=0.839, N/ © A=1500

7、000/0.839 X 47.8 X 2X 100=18f=25N/mm2(2) 確定分肢間距令 d=心"0.5 *=26.85 則 入 xy-Fx)0% ( fy-匕)°.5= 46.5ix=l ox/ fX=7500/46.5=161.3則 a=2(i2x-i2i)0.5=2(161.32-27.32)0.5=318mm 取 a=320mm驗(yàn)算對虛軸的剛度級穩(wěn)定性：2 2lx=2l1+A(a/2)2=2 >455+47.8 (32/2)2=25383.6cm40 50 5ix=(Ix/A) . =25383.6/(2 4>8) . =16.3cm"

8、l0x/ix=75000/163=462 2 «|0.5220.5 t?0x= fx+ 入 1 =46 +26.85 =53.3查表 © x=0.8412 2N/ & A=1500000/(0.841 47.8 >>00)=186.6N/mm vf=205N/mm(3) 綴板設(shè)計(jì)|01=?1 i1=26.85 >7.3=73.3mmd>2a/3=213mm 取 d=220mmt >a/40=8mm,取 t=10mm 即采用綴板為-220 >0L1=220+733=953mm3343Kb=2 X1/12 >0 >2203

9、/320=55458.3mm3>611/11 =6 >455 >04/953=28620mm3 綴板與肢件的連接焊縫設(shè)計(jì)：v =-9Svft 23056j5x!B32x320=343316#_ a vi 230566x953-M = Tx = = 549321 l_125(iV- mm)244取 hf=8mm lw=200mm34332.62= 30.65X/mm0.7x8x200坊=""493211 爭=U7N/mni0.7x8x 200*+(«)2 =124.4N/mffP<fiw =lG0N/m綜上綴板式格構(gòu)截面肢件為236a,綴板為

10、-320 X20X0。4、如圖所示兩槽鋼組成的綴板柱，柱長7.5m,兩端鉸接，設(shè)計(jì)軸心壓力為1500kN, 鋼材為Q235-B，截面無削弱。設(shè)計(jì)該綴板柱柱腳。2Bo(1 )計(jì)算底面尺寸:1500xl(P9.6156250mm1故采用350x500的鋼板，設(shè)錨栓的直徑為 24mm，則螺栓孔的直徑為26mrn°螺栓構(gòu)造如下圖所示。4 = 350x 500- 2122_8=172877JW41728772(2 )確定底板厚度： 區(qū)格：M 二列=0_0422x8_68x2«03 =28717XWm區(qū)格:繆歸1朋7 TUMS3M=aP=00483x8 68x2703 = 305625

11、# mmM = -x8«8x355 二第 MLSMmm3區(qū)格：2板厚:= 30bnm，故取 / 30nun(3)靴梁設(shè)計(jì):取叮- XNlrnm亠=1500曲現(xiàn)F O.7fcz/7 0.7x8x160i1674 44J =+2*. = +2x8 = 434j53ww故每條焊縫的長度：故靴梁高度取450mm。(4)驗(yàn)算靴梁抗彎抗剪承載力：人二門5川曲f二25川品區(qū)格所受的力與其范圍內(nèi)的力近似由靴梁承受?=8.68x(115+10+25)=1302#/mm憶=115x1302=149730#=149730x= 8«O!M75#(2th 10x450=</； = 25W/mm

12、26x86094758X4502"A= 31-89iV/mw2 <f=215Nfm50G5、某焊接字形截面簡支梁樓蓋主梁，跨中截面尺寸如圖（b）所示，梁端尺寸如圖（c）,截面無孔眼削弱。梁整體穩(wěn)定有保證。承受均布永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=40kN/m （包括梁自重）和可變荷載設(shè)計(jì)值qk=45 kN/m。兩種荷載作用在梁的上翼緣板上。鋼材為Q235B、F。試求梁變截面的理論位置，并畫出實(shí)際變截面位置。若梁的翼緣與腹板采用角焊縫連接，手工焊、E43型焊條，試設(shè)計(jì)焊縫。r1 -300X20解：（一）截面幾何特征：1、改變前截面幾何特征：J-2x30x 2+1x120 = 240cm3 ；

13、f =- 120> = 59 06x10*on4；12 122、改變后截面幾何特征：4= 2x15x2+1x120 =仝空一空竺=3673x10*12 12陷=厶 /(fc / 2)=5S2W；=15x2x61=1 S30cm（二）確定截面理論斷點(diǎn)位置 1/ 在離支座z處（圖a）截面的彎矩設(shè)計(jì)值為：*14?*-1（122+1. Y = 666" 5豊F2 2按抗彎強(qiáng)度條件，截面改變后所能抵抗的彎矩設(shè)計(jì)值A(chǔ)'lt為：Ma =71JV=1-O5x5924xW5x2O5 =1275xlOJV mm由見239m=>z=9.«lmI-取z lAm或9_bn；為了避

14、免因翼圓截面的突然改變而引起該處較大的應(yīng)力集中，應(yīng)縫位置到梁端的距離分別在寬度方向兩側(cè)做成坡度不大于1 : 2.5的斜面（圖c），因而時間邊截面拼接的對接焊二為：03-015可二x4二2加C）。梁截面理論變截面和實(shí)際變截面位置及形狀如圖（三）在z 2Am處改變梁翼緣截面后的補(bǔ)充驗(yàn)算：i在z lAm處腹板計(jì)算高度邊緣處折算應(yīng)力驗(yàn)算：在e 1"處截面的彎矩設(shè)計(jì)值伽在2 2_ljn處截面的剪力設(shè)計(jì)值K =-t(1衛(wèi)軌 +l_4gt> = 399_6iiV腹板計(jì)算高度邊緣處的彎曲正應(yīng)力 0為："一 /伸2）- 367280x10*2腹板計(jì)算高度邊緣處的剪應(yīng)力為："簽

15、嚴(yán)如1嚴(yán)切一"J 367280x104x10梁的翼緣改變后;2 Im折算應(yīng)力為：心* 滬二 211M/材 u Af 二 11x215 二 2365川材2、翼緣截面改變后梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于在本題中，梁整體穩(wěn)定性有保證，所以不需要計(jì)算截面改變后梁的整體穩(wěn)定性。3、翼緣截面改變后梁的剛度驗(yàn)算對于改變翼緣截面的簡支梁，在均布荷載或多個集中荷載作用下，其撓度可采用如下近 似計(jì)算公式:u=< uy="400 = 30mm>WEIXI 25 打丿=10mm < 巧J 二 /500 = 24mm=綜上：梁在？2.1m處改變翼緣是滿足要求的。（一）焊縫的構(gòu)造要求：hg

16、=1_5 = l_5x /20 = 6_7mm；=lJf=1.2x10 =12mm所以取hf（二）梁端至翼緣截面改變處焊縫強(qiáng)度計(jì)算： 最大剪力發(fā)生在梁端，剪力設(shè)計(jì)值 卩為：2S=S = lS30c7n2 J=2rt=3672MCTB4由剪力卩產(chǎn)生的焊縫中水平力為：魚二666迥XI孕占關(guān)一IA 367280x10*由均布荷載產(chǎn)生的焊縫中豎向力為：q =l_2gt +L4 升=111V/ mm焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算為：（三）翼緣截面改變處至另一支座端焊縫強(qiáng)度計(jì)算:為:最大剪力發(fā)生在梁端，剪力設(shè)計(jì)值卩=£（1坯+1如二66硼£由剪力F產(chǎn)生的焊縫中水平力為：-二3二 412JUV/ jnm5

17、90560x10焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算為:+(412_8f=37JN/=160W mm2.故焊縫強(qiáng)度能滿足要求。6、某單層工業(yè)廠房為鋼結(jié)構(gòu)，廠房柱距21m設(shè)置有兩臺重級工作制的軟鉤橋式起重機(jī)，起重機(jī)每側(cè)有四個車輪，最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pkma>=355kN,起重機(jī)軌道高度 hR=150mm每臺起重機(jī)的輪壓分布如圖a所示。起重機(jī)梁為焊接工字形截面如圖b所示，采用Q345C鋼制作，焊條采用E50型。圖中長度單位為 mm1400p7Q034001700 11400325 32596000)毛載首1爐8504泊5卅 MS Wh=7829x10W 栩 WK=5658dOWb)在豎向平面內(nèi)，起重機(jī)梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值

18、Mmax=14442.5kN.m。試問,強(qiáng)度計(jì)算中，僅考慮Mmax作用時起重機(jī)梁下翼緣的最大拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值。解：梁需考慮疲勞，丫 x取1.0。642Mx/ 丫 xWnx=14442.5 10/(1.0 5858X0)=246.5N/mm(2) 在計(jì)算起重機(jī)梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及連接強(qiáng)度時，應(yīng)考慮由起重機(jī)擺動引 起的橫向水平力。試問，作用在每個起重機(jī)輪處由起重機(jī)擺動引起的橫向水平力 標(biāo)準(zhǔn)值Hk(kN)。解: Hk= a Pkma>=0.1 X355=35.5kN(3) 在起重機(jī)最大輪壓作用下，試問，起重機(jī)梁在腹板計(jì)算高度上邊緣的局部壓應(yīng)力設(shè) 計(jì)值。解：動力系數(shù)取1.1，分項(xiàng)系數(shù)為1.4.33F=1.1 X1.4 >355X10 N=546.7 X0 Nlz=a+5hy+2hR=50+5 >45+2 Xl50=575mm32(T c= F/twlz=1.35 X46.7 X03/(18 575)=71.3 N/mm2(4) 假定起重機(jī)梁采用突緣支座，支座端板與起重機(jī)梁腹板采用雙面角焊縫連接， 焊縫高度hf=10mm。支座剪力設(shè)計(jì)值 V=3141.7kN。試問，該角焊