鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后題答案-趙根田主編

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程作業(yè)解答3-1解：

第三章連接由于施焊時(shí)加引弧板，因此l l500mmwFM

fw即： F

F130

185lt W w

50014 1450026解得：F505.9kN505.9kN3-2解：N 0.7h3

l f3 w3

fw0.7821401.22160306kNfl l 4608452mmw2NkNN30.65NN30.7h1 1 2 2

l fw0.782452160810kNf1 f得到：N1481.5kN

kNN30.35NN30.7h2 2 2 2

l fw0.782452160810kNf2 w2 f得到：N2751.4kN1481.5KN3-3解：將荷載設(shè)計(jì)值F向焊縫形心簡化，得VF,MFe30F焊縫上端A為最危險(xiǎn)點(diǎn)：6M 630F 9FM

f h l2e

0.71020022 28000V F FVf則

hle

0.710200MM2fVf2ff

2800280001.22 28009F2F2 F450.6kN3-4解：1)設(shè)斜桿與翼緣板為兩面?zhèn)群福瑒t由焊縫A在肢背處，得NkN0.7250175kN1 1Nfh1le

fwfN 175000l 1 130.2mmw 2hfef

20.76160則焊縫A的實(shí)際長度可為：ll 2h 130.226，取150mmw f2)作用于螺栓形心處的內(nèi)力為：N4250kN200000N5V3250kN150000N5MNe 200000601.2107Nmm0單個(gè)螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設(shè)計(jì)值分別為：Nbnv

d2f4 v

13.1422214053191.6N4Nb3.1419.6522e fb 17051528.0Nt 4 t 4Nbd b221030567100Nc c設(shè)支托只作為安裝時(shí)的臨時(shí)支撐，則最上排單個(gè)螺栓所承受的力為：V 150000N 15000NNbv n 10 cN My 200000 1.2107280N t

1 31428.6Nn m y2 10 2i

702N 2 N2 vNb Nbtvt115000215000231428.6253191.6 51528.0 10個(gè)普通螺栓是可以的3-5解：將N、P向焊縫形心處簡化，則危險(xiǎn)點(diǎn)A處受力：VP300kN300000NVP300kN300000NMPe1

Ne2

300kN120mm240kN150mm0NV的作用，N 240000 4000VA

hle

0.7hf

30027hfV 300000 5000VA則

hle

0.7hfNN2A VA2ff

30027hf7h1.227h4000250002f fh ft1h t1fmin

104.7mm10h 1.2t 1.28fmax 2由此可取，h f解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為Q235鋼。2、計(jì)算需要的C級普通螺栓數(shù)目和布置螺栓Nbv

n d2fv 4 v

2222140106.4kN4c

d b2218305c連接所需螺栓數(shù)目n N Nbmin

1500106.4

16（15排）10×510×710mm55mm75mm120mm。3、驗(yàn)算被連接鋼板的凈截面強(qiáng)度A Andn 1

t51018423.5187488mm2N 1500103 200.3Nmm2f205Nmm2A 7488n故強(qiáng)度滿足。解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為Q235鋼。2、計(jì)算螺栓數(shù)目P125kN0.45單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nb0.9nv

P0.90.452125101.25kN連接所需螺栓數(shù)目nNNbv

14.816個(gè)，4（15個(gè)，3排）采用并列布置，連接蓋板尺寸為10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，邊距75mm，線距120mm。采用承壓型高強(qiáng)螺栓連接Nbv

nd2v 4

fb2v

2024

250157.1kN單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nbd tfb2018470169.2kNc c連接所需螺栓數(shù)目nN 9.55，取10個(gè)，2排。Nbmin采用并列布置，連接蓋板尺寸為10×390×510mm，端距55mm，栓距80mm，55mm100mm3、驗(yàn)算被連接鋼板的強(qiáng)度驗(yàn)算Ι-Ι截面采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接A51018421.5187632mm2n' n 4N10.5 1N10.5 15001312.5kN n

16N'An

13121037632

171.97Nmm2f205Nmm2故強(qiáng)度滿足。采用承壓型高強(qiáng)螺栓連接A51018521.5187245mm2nNAn

15001037245

207.1Nmm2f205Nmm2故強(qiáng)度滿足。解：10.9級M20的高強(qiáng)度螺栓，查表得高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力P155kN，抗滑移系數(shù)0.45。作用于螺栓群形心處的內(nèi)力為：4 4N5F5200160kN3 3V5F5200120kNMVe1200.2530kNm每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：Nb0.8P0.8155124kNtNb0.9nv

P0.910.4515562.775kN最上排單個(gè)螺栓所承受的內(nèi)力：NN

My

160

0.12

76.25kNt n m yiV 120

8 22N 15kNv n 8同時(shí)承受拉力和剪力的高強(qiáng)度螺栓承載力驗(yàn)算：NvNt

15 76.250.851 此連接安全。Nb Nb 62.775 124v t

第四章軸心受力構(gòu)件4-2解：1-1截面驗(yàn)算10AAnd10n

t40020322206680mm2NAn

13501036680

202.1Nmm2

205Nmm2強(qiáng)度滿足。2-22-21-113個(gè)螺栓中平均分配。0AAnd0n 210

t40020522205800mm2N'1313501038.5kNN'An

1038.51035800

179Nmm2

205Nmm2強(qiáng)度滿足。驗(yàn)算拼接板強(qiáng)度拼接板3-3截面受力最大。0AAnd0n 2

t240012522126960mm2NAn

13501036960

193.97Nmm2

205Nmm2強(qiáng)度滿足。4-7解：根據(jù)題意，截面對兩個(gè)軸方向的計(jì)算長度l l 1000cm，f215Nmm20x 0y1、a圖截面驗(yàn)算計(jì)算截面特性截面面積A2502500.8240cm2截面慣性矩I

5054349.2

12143600cm4I 22503 1241667cm4y截面回轉(zhuǎn)半徑i x

24.46cm，i IxA143600IxA143600240IyA

13.18cm4166724041667240 l0x ix

1000

40.9150 y

l0yiy

1000

75.9150剛度滿足要求。構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于構(gòu)件截面無削弱，故不必驗(yàn)算強(qiáng)度。對x，y軸均為b類截面，查附表4-2得： 0.892， 0.715x y故N

3200103

186.5Nmm2

215Nmm2整體穩(wěn)定滿足。A 0.715240102構(gòu)件局部穩(wěn)定性驗(yàn)算

24.6

12.3235f

100.175.917.59t 2 y腹板高厚比：h0tw

5062.5250.5235f

250.575.962.95 局部穩(wěn)定滿足。故a圖截面滿足要求。2、b圖截面驗(yàn)算計(jì)算截面特性截面面積A2402.5401240cm2截面慣性矩I

4045339

1295750cm4I 22.5403 1226667cm4y截面回轉(zhuǎn)半徑i x

20cm，i IxA95750IxA95750240IyA

10.5cm2666724026667240 l0x ix

1000 20

50150 y

l0iy

100010.5

95.2150剛度滿足要求。構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于構(gòu)件截面無削弱，故不必驗(yàn)算強(qiáng)度。對x，y軸均為b類截面，查附表4-2得： 0.856， 0.587x y故N

3200103

227.1Nmm2

215Nmm2整體穩(wěn)定不滿足。A 0.587240102構(gòu)件局部穩(wěn)定性驗(yàn)算

19.57.8100.1235f

100.195.219.52t 2.5 ytw

4040250.5235f1

250.595.272.6 局部穩(wěn)定滿足。b圖截面不滿足要求。5-1解：1、荷載計(jì)算

第五章受彎構(gòu)件次梁計(jì)算單元寬度為2.5m，次梁承擔(dān)的線荷載設(shè)計(jì)值為：q52.51.21.52.51.4155.2520.25kNm2、截面選擇次梁與主梁按鉸接設(shè)計(jì)，則：1M qlmax 8

1820.255263.28kNm1 1Vmax

2ql220.25550.625kN所需截面系數(shù)W

Mmax63.28103280.3cm2x f 1.05215x初選Ι22bA293.6cm2Ix3583cm4S190cm3，Wnx326cm3翼緣厚t16mmtw9.5mm16mmf215Nmm2，fv125Nmm2rm36.5kgmg0.36kNm3、截面驗(yàn)算算局部穩(wěn)定。只驗(yàn)算構(gòu)件剛度和強(qiáng)度。（1）剛度驗(yàn)算次梁承擔(dān)的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：q 52.51.52.50.3616.61kNmkv 5 ql3k

5 16.6110650003

0.0037v

250

250

0.05l 384 EI 3842.061053583104滿足要求。抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

l

l 50001M x 8

2.5

1.21.52.51.4

64.6kNm Mx

Mx

64.6106 188.8Nmm2

f215Nmm2

，滿足要求。max

Wx

Wx

1.05326103抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算由于型鋼腹板與翼緣處較厚，可不驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度。局部壓應(yīng)力驗(yàn)算沒有給出主次梁的連接情況，暫不驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。5-4解：1、計(jì)算截面特性截面面積A2201.2800.8112cm2截面慣性矩I

20

2

312113260.37cm4I 21.2203 121600cm4yW Ix2749cm3x hIyIyA截面回轉(zhuǎn)半徑i x

31.8cm，i IxIxA

3.78cm長細(xì)比x

l0ix

90031.8

23.3 y

l0yiy

9003.78

238.11 1 1 1Mmax8ql24Pl80.91.29241101.49357.44kNm2、驗(yàn)算整體穩(wěn)定性1t1t24.4hy1（1）整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算

b b W b fy xy雙軸對稱截面

0，

l1t1

900012

0.665，

0.730.180.851b1代入，得： 0.274b

bh 200812 bMmax475Nmm2f215Nmm2，不滿足。Wb x（2）b

2353450.2740.189Mmax688Nmm2f310Nmm2，不滿足。Wb x（3） 2.232.044b 0.6580.6，'1.070.2820.641b b bMmax203Nmm2f215Nmm2，滿足。'Wb x（4）y

l0iy

450119.05，查表得3.78

1.75 1.90.6，'1.070.2820.922b b bMmax141Nmm2f215Nmm2，滿足。'Wb x第六章拉彎和壓彎構(gòu)件6-7解：1、計(jì)算截面特性截面面積A1.2cm32cm21.0cm64cm140.8cm2截面慣性矩I cm4mx

1221.2cm32cm2.6m

103465cm4I 2cmmy

126553.6cm4WIx

103465cm4 x h 33.2cm2截面回轉(zhuǎn)半徑IAxIAyi 27.12cmIAxIAyx y

6.82cm2、驗(yàn)算平面內(nèi)穩(wěn)定構(gòu)件最大彎矩M 1Fl1100kN1500cm375kNm，f215N2x 4 4長細(xì)比x

lxix

1500cm27.12cm55.3b4-2，得x0.8325-1查得，截面塑性發(fā)展系數(shù)x1.05N' Ex

2EA1.12X

1.155.32

140.8102mm28510kN2206103N2206103Nmm2mxN MxxA

mxNW)Nx x

0.8 N'Ex 900103N

1.0375106Nmm0.832140.8102mm2 1.053116103mm30.8900kN8510kN)76.83125.26202.09N f215Nmm2 mm2故構(gòu)件滿足平面內(nèi)穩(wěn)定3、確定側(cè)向支撐點(diǎn)數(shù)目當(dāng)在柱中央設(shè)一道側(cè)向支撐時(shí)長細(xì)比 y

750cm6.82cm110，查表得 0.493lyilyiy375kNm等效彎矩系數(shù)tx

0.650.35M1M22

=0.65用近似計(jì)算公式可得 1.07b區(qū)段內(nèi)最大彎矩M 375kNmx

y440000.795N M tx xA Wy b x 900103N 1.00.65375106Nmm0.4931