第二學(xué)期鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理階段性作業(yè)

1、中國地質(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 4 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)力變量是 。2、承受動力荷載重復(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)對接焊縫無法采用引弧板施焊時(shí)，每條焊縫軸線的長度計(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)，螺栓承載力應(yīng)取 和 的較小值

2、。二、簡答題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M20（孔徑d0=21.5mm），連接處接觸面采用噴砂處理，=0.45，P=125kN。（ 單位：mm）2、如下圖連接，尺寸為mm，受靜載拉力，鋼材為Q235BF，E43焊條，手工焊無引弧板，。試驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度。3.一塊400×20的鋼板用兩塊拼接板400×12進(jìn)行

3、拼接。螺栓孔徑22mm，排列如下圖。鋼板軸心受拉，N1350KN（設(shè)計(jì)值）。鋼材為Q235鋼，請問： (1) 鋼板11截面的強(qiáng)度夠否？ (2) 是否還需要驗(yàn)算22截面的強(qiáng)度？假定N力在13個(gè)螺栓中平均分配，22截面應(yīng)如何驗(yàn)算？ (3) 拼接板的強(qiáng)度是否需要驗(yàn)算？ 參考答案一、1、應(yīng)力幅；計(jì)算應(yīng)力幅；2、3、8；低；4、2t5、承壓型；摩擦型6、抗剪承載力；承壓承載力二、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)，方便施工吊裝，對抗震有利（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）制造簡單，工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快，施工周期短

4、（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)

5、力消失時(shí)不能恢復(fù)的。在焊后的冷卻過程中，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)其原來的長度。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，兩邊為壓應(yīng)力4、焊接殘余應(yīng)力對結(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)力會降低結(jié)構(gòu)的剛度；增加鋼材在低溫下的脆斷的傾向；能降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。三、1、螺栓能承擔(dān)的剪力：外面第一排螺栓處板件能承擔(dān)的拉力：構(gòu)件的毛截面能承擔(dān)的拉力：故接頭能承受的最大拉力為911.25kN。2、解：焊縫計(jì)算長度：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 又因?yàn)?滿足要求3. 解：鋼材為Q235，f =215N/mm2 (1)     11截面鋼板的 所以11截面鋼板強(qiáng)度足夠。 (2)     需要驗(yàn)算22截面強(qiáng)度，因?yàn)?2的An小于11。 假定N在13個(gè)螺栓中平均分