習(xí)題01計(jì)算部分.

1、例 5-1一工字形截面20032086，求繞強(qiáng)軸、弱軸的屈服彎矩、塑性彎矩和截面兩邊緣塑性區(qū)高度占截面高度1/8 時(shí)的彈塑性彎矩。已知屈服強(qiáng)度f(wàn) y =235MPa。解：（ 1）求屈服彎矩I x2003203194304391939499mm412I y2820033046310672139mm412Wx91939499574622mm3160Wy10672039106721mm3100M ex574622235135036170 NmmM ey10672123525079435 Nmm（ 2）求塑性彎矩Wpx22008 156163042637824mm314Wpy(28200230462

2、) 162736mm34M px637824235149888640NmmM py16273623538242960Nmm或根據(jù)表5 1 求其近似值M pxpxM ex1.12135036170151240510NmmM pypyM ey1.5025079435 37619153Nmm（ 3）求截面塑性區(qū)高度占截面高度1/8 時(shí)的彈塑性彎矩Mepx212235 143120640N mm(200 8 156 235 6 32 (160 8 16) 235)6 2406Mepy48 25 87.5 235 21 8 1502235 1 304 62235330567146N mm660.75 1

3、00例 5-2一簡(jiǎn)支梁，梁跨7m，焊接焊接組合截面 15045018 12。梁上作用均布恒載（未含梁自重） 17.1kN/m, 均布活載 6.8kN/m ，距一端2.5m 處，尚有集中恒載 60kN ，支承長(zhǎng)度0.2m，荷載作用面距鋼梁頂面 0.12m。此外，梁兩端的支承長(zhǎng)度各0.1m。鋼材屈服強(qiáng)度 235MPa，屈服剪力 136MPa。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，荷載系數(shù)對(duì)恒載取1.2，對(duì)活載取 1.4，材料強(qiáng)度系數(shù)取 1.093?？紤]上述系數(shù)，計(jì)算鋼梁截面強(qiáng)度。解：（ 1）計(jì)算截面系數(shù)A10368mm2I x323046144mm4Wx1435760mm3Sxl150m3Sxm

4、583200122072840294mm32（ 2）計(jì)算荷載與內(nèi)力自重g 0.814kN / m均布荷載q1.2(17.10.814)1.46.831.017kN / m集中荷載 F1.26072kN梁上剪力與彎矩分布見上圖。（ 3）計(jì)算截面強(qiáng)度1）彎曲正應(yīng)力235215MPa按題意 fd1.093C 處截面彎距最大，按邊緣屈服準(zhǔn)則M x290.639 106202MPa215MPaWx1435760按有限塑性發(fā)展準(zhǔn)則（取x 1.05）M x0.8971.0M ux按全截面塑性準(zhǔn)則（取x1.12 ） M x0.8411.0M pxd2）剪應(yīng)力按題意 fvd235125MPa1.0933A 處截

5、面剪力最大maxVySxm15485484029433.6MPa 125MPaI xt323046144 123）局部承壓應(yīng)力A 處雖有很大集中反力，因設(shè)置了加勁肋，可不計(jì)算局部承壓應(yīng)力。B 截面處72000c12.6MPa215MPa2002(12018)124）折算應(yīng)力B 處左側(cè)截面同時(shí)存在很大的彎矩、剪力和局部承壓應(yīng)力，計(jì)算腹板與翼緣交界處的分項(xiàng)應(yīng)力與折算應(yīng)力M x207290.185 10620712251435760185.8MPaWx225Vy Sxl77303 583200111.6MPaI xt323046144 12c 12.6MPazs185.8 212.62185.812

6、.6311.62181MPa215MPa習(xí)題7 1：試設(shè)計(jì)用拼接鋼板的角焊縫對(duì)接連接（如下圖示）。已知鋼板寬B=270mm,厚度t1=28 mm, 拼接鋼板t2=16 mm 。該連接承受的靜態(tài)軸心力N=1400kN（設(shè)計(jì)值），鋼材為 Q235-B ，手工焊，焊條為E43 型。解：設(shè)計(jì)拼接蓋板的角焊縫對(duì)接連接有兩種方法：一是假定焊腳尺寸求焊縫長(zhǎng)度，再由焊縫長(zhǎng)度確定拼接蓋板的尺寸；二是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后再驗(yàn)算焊縫的承載力，如不能滿足，則調(diào)整尺寸后再行驗(yàn)算。1、 確定角焊縫焊角尺寸：習(xí)題7 2：試驗(yàn)算下圖示牛腿與鋼柱連接角焊縫的強(qiáng)度。鋼材為Q235-B ，手工焊，焊條為 E43 型

7、。荷載設(shè)計(jì)值N=365kN ，偏心距e=350mm，焊腳尺寸hf1=8mm,h f2 =6mm 。習(xí)題 73：如圖所示連接，尺寸為 mm，受靜載拉力 P=130KN，h =10mm,f鋼材為 Q235BF，E43 焊條，手工焊無(wú)引弧板，w2f t =160N/mm。試驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，并指出焊縫最危險(xiǎn)點(diǎn)的位置。習(xí)題 74：一工字形梁，跨度 12 米，在跨中作用集中力 P=20 KN，在離支座 4 米處有一拼接焊縫（采用對(duì)接焊縫） ，如下圖示。已知截面尺寸為： b=100mm,tf =10mm,梁高 h=200mm,腹板厚度 tw=8mm鋼.材采用 Q345，焊條為 E50，施焊時(shí)采用引弧板。 求拼

8、接處焊縫受力。習(xí)題 75：計(jì)算牛腿連接（如下圖示） 。已知牛腿截面尺寸為：焊縫為對(duì)接焊縫，翼緣板寬度 b1=120mm，厚度 t1=12mm，腹板高度h=200mm，厚度 t=10mm。作用力 F=150KN，距離焊縫 e=150mm。鋼板用 Q390，施焊時(shí)不用引弧板。求焊縫受力。習(xí)題 76：設(shè)有一牛腿，用 C 級(jí)螺栓連接于鋼柱上，牛腿下有一支托板以受剪力， 鋼材為 Q235鋼。螺栓采用 M20，栓 70mm,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值b2荷載 V=100KN,作用點(diǎn)距離柱翼緣表面為f t=170N/mm,200mm，水平軸向力 N=120KN。驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度和支托焊縫，角焊縫N2強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f t =1

9、60N/mm, 如改用 A 級(jí) 5.6 級(jí)螺栓，可否不用支托承擔(dān)。習(xí)題 77：驗(yàn)算用雙蓋板和 C級(jí)螺栓的拼接，被拼接鋼材 -14 ×370，蓋板為 28×370，鋼材為 Q345B·F 鋼。螺栓采用 M20，孔徑 22mm，螺栓排列如下圖示。作用在螺栓群形心上的設(shè)計(jì)值為：彎矩M=2×107N· mm，豎向軸心力V=3.2×105N,水平軸向拉力 N=3×105 N,C級(jí)螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為b2f v =130 N/mm, 螺栓承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值b22分）。f c =380N/mm,Q345 鋼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f d =315 N

10、/mm。（184×70VM78 高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算。一受斜向偏心力作用的高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，偏心荷載設(shè)計(jì)值 T=550KN，鋼材為 Q235，螺栓為 10.9 級(jí)的 M20高強(qiáng)度螺栓，構(gòu)件接觸面經(jīng)噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆。79對(duì)接焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。焊接工字形梁，截面如下圖示。腹板上設(shè)置一條工廠拼接的對(duì)接焊縫，拼接處M=3000KN.m,V=600KN,鋼材為 Q235鋼 ,焊條為w2w2E43 型 , 對(duì)接焊縫抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f c =215N/mm, 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f t =215N/mm,抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f vw2=125N/mm。 施焊時(shí)加引弧板。710：對(duì)接焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。有一工字形鋼梁,

11、 采用 50a(Q235 鋼), 承受荷載如圖示 :F=150KN,用對(duì)接焊縫連接 .E43型焊條 , 手工焊 ,施焊時(shí)加引弧板 .對(duì)接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值w2w2f t =215N/mm,抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f v =125N/mm.4.6習(xí)題4.1 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 4.30所示。鋼板軸心受壓，N=1350kN （設(shè)計(jì)值） 。鋼材為 Q235鋼，解答下列問(wèn)題：（ 1）鋼板1-1 截面的強(qiáng)度夠否？（ 2）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)

12、如何驗(yàn)算？（ 3）拼接板的強(qiáng)度夠否？1230408080N8N08045080805010123210221圖 4.30習(xí)題 4.1 圖4.2 試驗(yàn)算圖4.31 所示焊接工字形截面柱（翼緣為焰切邊）。軸心壓力設(shè)計(jì)值N 4500kN ，柱的計(jì)算長(zhǎng)度 l 0xl 0 y6m 。鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。5000y212xx054y02圖 4.31習(xí)題 4.2 圖4.3 若在習(xí)題4.2 柱的中點(diǎn)側(cè)向增加一支承，即取l 0 y3m ，其他條件不變。（ 1）重新設(shè)計(jì)此焊接工字形截面；（ 2）設(shè)計(jì)為 H 型鋼截面。4.4 某車間工作平臺(tái)柱高 2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。 如果柱采用 16 號(hào)

13、熱軋工字鋼，試經(jīng)計(jì)算解答：（ 1）鋼材采用 Q235 時(shí)，設(shè)計(jì)承載力為多少？（ 2）鋼材采用 Q345 時(shí)，設(shè)計(jì)承載力是否顯著提高？（ 3）如果軸心壓力設(shè)計(jì)值 N 350kN ，截面是否能滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？4.5 試設(shè)計(jì)一兩端鉸接的軸心受壓柱，l 0x7m ， l 0 y3.5m 。軸心壓力設(shè)計(jì)值N450kN ，采用熱軋工字鋼，鋼材為Q235。4.6 某軸心受壓柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N5000kN ，柱兩端鉸接， l0 xl 0 y8m。鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此柱的截面：（ 1）采用普通軋制工字鋼；（ 2）采用熱軋 H 型鋼；（ 3）采用焊接工字

14、形截面，翼緣板為焰切邊。4.7某鋼屋架的上弦壓桿，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N800kN，已知計(jì)算長(zhǎng)度l 0x1500mm ， l 0 y3000mm。采用雙角鋼組成T 形截面，節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm，鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。試確定此上弦桿的截面：（ 1）采用等邊角鋼；（ 2）采用不等邊角鋼。4.8一工作平臺(tái)的軸心受壓柱， 承受軸心壓力設(shè)計(jì)值l 0 xl0 y7m。N 4000kN ，截面采用兩個(gè)熱軋普通工字鋼組成，鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此綴板柱。4.9同習(xí)題 4.8，但改用綴條柱。斜綴條截面采用1 50× 5，斜綴條與柱子軸線間的夾角 40 。試設(shè)計(jì)此軸心受壓柱的截面和驗(yàn)算

15、所選定綴條截面是否滿足要求。若斜綴條截面減小為 1 45×4，對(duì)柱承載力有何影響？4.10某格構(gòu)式軸心受壓柱，截面采用兩熱軋槽鋼組成，翼緣肢尖向內(nèi)。l 0xl 0 y7.5m ，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N1500kN 。鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此柱的截面： （ 1）綴材采用綴條； （ 2）綴材采用綴板。1、如圖1 中下弦扦采用單角鋼L14 0× 10，桿件計(jì)算長(zhǎng)度l oy = lox =6m。構(gòu)造見圖。問(wèn)AB扦是否安全。2、如圖2 所示析架，AB桿采用2L100× 63×8鋼材采用Q235A ，f d =215N mm2，桿件計(jì)算長(zhǎng)度l oy 12m

16、， l ox =6m。在C 節(jié)點(diǎn)處設(shè)有安裝孔，孔徑為d0 =21.5mm。承受節(jié)點(diǎn)荷載P=720kN ，驗(yàn)算下弦桿AB是否安全。123、驗(yàn)算圖示用摩擦型高強(qiáng)度螺柱連接的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。螺栓直徑為 Q235AF ，承受軸心拉力N 600kN( 設(shè)計(jì)值 )。20mm，孔徑22mm，鋼材4.1 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 4.30所示。鋼板軸心受壓，N=1350kN （設(shè)計(jì)值） 。鋼材為 Q235鋼，解答下列問(wèn)題：（ 1）鋼板1-1 截面的強(qiáng)度夠否？（ 2）是否還需要驗(yàn)算 2-2 截面的強(qiáng)度？假定N力在 13個(gè)

17、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)度夠否？1230408080N8N08045080805010123210221圖 4.30習(xí)題 4.1 圖4.2 試驗(yàn)算圖4.31 所示焊接工字形截面柱（翼緣為焰切邊）。軸心壓力設(shè)計(jì)值N 4500kN ，柱的計(jì)算長(zhǎng)度 l 0xl 0 y6m 。鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。5000y212xx054y02圖 4.31習(xí)題 4.2 圖4.3 若在習(xí)題4.2 柱的中點(diǎn)側(cè)向增加一支承，即取l 0 y3m ，其他條件不變。（ 1）重新設(shè)計(jì)此焊接工字形截面；（ 2）設(shè)計(jì)為 H 型鋼截面。4.4 某車間工作平臺(tái)柱高 2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓

18、柱考慮。 如果柱采用 16 號(hào)熱軋工字鋼，試經(jīng)計(jì)算解答：（ 1）鋼材采用 Q235 時(shí)，設(shè)計(jì)承載力為多少？（ 2）鋼材采用 Q345 時(shí)，設(shè)計(jì)承載力是否顯著提高？（ 3）如果軸心壓力設(shè)計(jì)值N350kN ，截面是否能滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？4.5 試設(shè)計(jì)一兩端鉸接的軸心受壓柱，l 0x7m ，l 0 y3.5m 。軸心壓力設(shè)計(jì)值N450kN，采用熱軋工字鋼，鋼材為Q235。4.6 某軸心受壓柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N5000kN，柱兩端鉸接，l0 xl 0 y8m。鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此柱的截面：（ 1）采用普通軋制工字鋼；（ 2）采用熱軋H 型鋼；（

19、3）采用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊。4.7某鋼屋架的上弦壓桿，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N800kN，已知計(jì)算長(zhǎng)度l 0x1500mm ， l 0 y3000mm。采用雙角鋼組成T 形截面，節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm，鋼材為 Q235，截面無(wú)削弱。試確定此上弦桿的截面：（ 1）采用等邊角鋼；（ 2）采用不等邊角鋼。4.8一工作平臺(tái)的軸心受壓柱， 承受軸心壓力設(shè)計(jì)值l 0 xl0 y7m。N 4000kN ，截面采用兩個(gè)熱軋普通工字鋼組成，鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此綴板柱。4.9同習(xí)題 4.8，但改用綴條柱。斜綴條截面采用1 50× 5，斜綴條與柱子軸線間的夾角 40 。試設(shè)計(jì)此軸心受

20、壓柱的截面和驗(yàn)算所選定綴條截面是否滿足要求。若斜綴條截面減小為 1 45×4，對(duì)柱承載力有何影響？4.10某格構(gòu)式軸心受壓柱，截面采用兩熱軋槽鋼組成，翼緣肢尖向內(nèi)。l 0xl 0 y7.5m ，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N1500kN 。鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。試設(shè)計(jì)此柱的截面： （ 1）綴材采用綴條； （ 2）綴材采用綴板。1.一平臺(tái)的梁格布置如圖5.26 所示，鋪板為預(yù)制鋼筋混凝土板，焊于次梁上。設(shè)平臺(tái)恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（不包括梁自重）為2.0KN / m2 。試選擇次梁截面，鋼材為Q345 鋼。圖5.28 習(xí)題1 圖2選擇一懸掛電動(dòng)葫蘆的簡(jiǎn)支軌道梁的截面?？缍葹?cm ；電動(dòng)葫蘆的自重

21、為6KN，起重能力為30KN（均為標(biāo)準(zhǔn)值） 。鋼材用Q235B 鋼。注：懸吊重和葫蘆自重可作為集中荷載考慮。另外，考慮葫蘆輪子對(duì)軌道梁下翼緣的磨損，梁截面模量和慣性矩應(yīng)乘以折減系數(shù)。3.設(shè)計(jì)習(xí)題 1 的中間主梁（焊接組合梁） ，包括選擇截面、計(jì)算翼緣焊縫、確定腹板加勁肋的間距。鋼材為 Q345 鋼， E50 型焊條（手工焊） 。4.根據(jù)習(xí)題 1 和習(xí)題 3 所給定的條件和所選定的主、 次梁截面， 設(shè)計(jì)次梁與主梁連接 （用高等的平接），并按 1： 10 比例尺繪制連接構(gòu)造圖。5.工字形焊接組合截面簡(jiǎn)支梁，其上密鋪剛性板可以阻止彎曲平面外變性。梁上均布荷載（包括梁自重） q 4KN / m ，跨中已有一集中荷載 F0 90KN ，現(xiàn)需在距右端 4m 處設(shè)一集中荷載 F1 。問(wèn)根據(jù)邊緣屈服準(zhǔn)則， F1 最大可達(dá)到多少。設(shè)各集中荷載的作用位置距梁頂面為 120mm，分布長(zhǎng)度為 120mm 。鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度取為 300N / mm2 。另外所有的已知荷載和所有未知荷載中，都已包含有關(guān)荷載的分項(xiàng)系數(shù)。圖5.29 習(xí)題5