鋼結構設計原理課后題趙根田主編

鋼構造設計原理課程作業(yè)解答

第三章連結

3-1解：

因為施焊時加引弧板，所以lwl500mmFMw即：FF130185lwtWft500141450026解得：F505.9kN故該連結能承受的最大荷載為505.9kN。3-2解：N30.7hf3lw3fffw0.7821401.22160306kNlw1lw24608452mmN1k1NN30.65NN30.7hf1lw1w0.782452160810kN22ff獲得：N1481.5kN同理：

獲得：

N2k2NN30.35NN30.7hf2w0.782452160810kN22lw2ffN2751.4kN

所以：此連結能夠擔當?shù)淖畲箪o力荷載為1481.5KN。

3-3解：

將荷載設計值F向焊縫形心簡化，得

F,MFe30F

焊縫上端A為最危險點：

M6M630F9Ff0.710200228000helw22VVFFflw0.71020022800he則

M2V2wfffff9F22F280001.222002800450.6kN

故焊縫所能承受的最大靜力荷載設計值為450.6kN.

3-4解：

1)

設斜桿與翼緣板為兩面?zhèn)群福瑒t由焊縫A在肢背處，得N1k1N0.7250175kNfN1ffwhelwlwN11750002heffw20.7130.2mm6160則焊縫A的實質長度可為：llw2hf130.226142.2mm，取150mm2)

作用于螺栓形心處的內力為：4N250kN200000N

3250kN150000N5

MNe0200000601.2107Nmm

單個螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設計值分別為：

Nvbnvd2fvb13.1422214053191.6N44de23.1419.652Ntbftb17051528.0N44Ncbdtfcb221030567100N設支托只作為安裝時的暫時支撐，則最上排單個螺栓所承受的力為：

NvNcbn10NtNMy12000001.210728031428.6Nnmy2102280221021402702i同時承受拉力和剪力的一般螺栓承載力驗算：22NvNt1NvbNtb221500031428.6

53191.651528.0

0.671

故連結采納10個一般螺栓是能夠的.

3-5解：

將N、P向焊縫形心處簡化，則危險點A處受力：

VP300kN300000N

VP300kN300000N

MPe1Ne2300kN120mm240kN150mm0則焊縫僅受軸力N和剪力V的作用，VN2400004000Ahelw0.7hf30027hfVV3000005000Ahelw0.7hf30027hf則N2V2wAAfff40002250001607hf1.227hfhf5.3mmhfmin1.5t11.5104.7mmhfmax1.2t21.289.6mm由此可取，hf6mm3-6解：1、確立連結蓋板的截面尺寸10×510mm，與被連結板鋼板截面面積靠近且采納雙蓋板拼接，截面尺寸可選稍大，鋼材為Q235鋼。2、計算需要的C級一般螺栓數(shù)量和部署螺栓單個螺栓的抗剪承載力設計值：bd2b222Nvnv4fv2140106.4kN4單個螺栓的承壓承載力設計值：Ncbdtfcb2218305120.8kN連結所需螺栓數(shù)量nN150014.1，取16個，4排。（也可取15個，3排）106.4Nminb采納并列部署，連結蓋板尺寸為10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，邊距75mm，線距120mm。3、驗算被連結鋼板的凈截面強度AnAn1d0t51018423.5187488mm2

N1500103200.3Nmm2f205Nmm2An7488故強度知足。

3-7解：

1、確立連結蓋板的截面尺寸

采納雙蓋板拼接，截面尺寸可選10×510mm，與被連結板鋼板截面面積靠近且稍大，鋼材為Q235鋼。

2、計算螺栓數(shù)量

（1）采納摩擦型高強螺栓連結

查表知：P125kN,0.45單個螺栓的抗剪承載力設計值：Nvb0.9nfP0.90.452125101.25kN連結所需螺栓數(shù)量nN14.8，取16個，4排。（也可取15個，3排）Nvb采納并列部署，連結蓋板尺寸為10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，邊距75mm，線距120mm。（2）采納承壓型高強螺栓連結單個螺栓的抗剪承載力設計值：

單個螺栓的承壓承載力設計值：

bnvd2fb202250kN44Ncbdtfcb2018470169.2kNN9.55，取10個，2排。連結所需螺栓數(shù)量nNminb采納并列部署，連結蓋板尺寸為10×390×510mm，端距55mm，栓距80mm，邊距55mm，線距100mm。3、驗算被連結鋼板的強度驗算Ι-Ι截面（1）采納摩擦型高強螺栓連結An51018421.5187632mm2N'10.5n1N10.5415001312.5kNn16N'13121032f2An171.97Nmm205Nmm7632故強度知足。（2）采納承壓型高強螺栓連結An51018521.5187245mm2N1500103207.1Nmm2f205Nmm2An7245

故強度知足。

3-8解：

10.9級M20的高強度螺栓，查表得高強度螺栓預拉力P155kN，抗滑移系數(shù)

0.45。作用于螺栓群形心處的內力為：

N4F4200160kN55V3F3200120kN55Ve1200.2530kNm

每個高強度螺栓的承載力設計值：

Ntb0.8P0.8155124kNNvb0.9nfP0.910.4515562.775kN最上排單個螺栓所承受的內力：

NtNMy160300.1276.25kNnmyi28220.1220.042NvV12015kNn8同時承受拉力和剪力的高強度螺栓承載力驗算：NvNt1576.251此連結安全。NvbNtb62.7750.85124第四章軸心受力構件

4-2解：

（1）鋼板1-1截面驗算

AnAn1d0t40020322206680mm2N1350103202.1Nmm2f205Nmm2An6680強度知足。

（2）需要驗算鋼板2-2截面驗算，因為2-2截面的凈截面面積遠小于1-1截面。

假設軸力在13個螺栓中均勻分派。

AnAn2d0t40020522205800mm2N'1013501038.5kN13N'1038.5103179Nmm2f205Nmm2An5800強度知足。

3）驗算拼接板強度

拼接板3-3截面受力最大。

AnAn2d0t240012522126960mm2N1350103193.97Nmm2f2An6960205Nmm強度知足。4-7解：依據(jù)題意，截面對兩個軸方向的計算長度l0xl0y1000cm，f215Nmm21、a圖截面驗算（1）計算截面特征截面面積A2502500.8240cm2截面慣性矩Ix5054349.250312143600cm4Iy225031241667cm4截面展轉半徑ixIx143600Iy4166713.18cmA24024.46cm，iy240A（2）構件長細比及剛度驗算

xl0x1000150ix40.924.46

l0y1000150y75.9iy13.18剛度知足要求。

3）構件整體穩(wěn)固性驗算

因為構件截面無削弱，故不用驗算強度。

對x，y軸均為b類截面，查附表4-2得：x0.892，y0.715故N3200103186.5Nmm2f215Nmm2整體穩(wěn)固知足。A0.715240102（4）構件局部穩(wěn)固性驗算翼緣寬厚比：b124.612.3100.1235fy100.175.917.59t2腹板高厚比：h05062.5250.5235fy250.575.962.95局部穩(wěn)固知足。tw0.8故a圖截面知足要求。2、b圖截面驗算（1）計算截面特征截面面積A2402.5401240cm2截面慣性矩Ix40453394031295750cm4Iy22.54031226667cm4

截面展轉半徑ixIx9575020cm，iyIy26667A240A10.5cm240（2）構件長細比及剛度驗算xl0x100050150yl0y100095.2150ix20iy10.5剛度知足要求。

3）構件整體穩(wěn)固性驗算

因為構件截面無削弱，故不用驗算強度。

對x，y軸均為b類截面，查附表4-2得：x0.856，y0.587故N3200103227.1Nmm2f215N2整體穩(wěn)固不知足。A0.587240102mm（4）構件局部穩(wěn)固性驗算翼緣寬厚比：

腹板高厚比：

b119.57.8100.1235fy100.195.219.52t2.5h04040250.5235fy250.595.272.6局部穩(wěn)固知足。tw1故b圖截面不知足要求。

第五章受彎構件

5-1解：

1、荷載計算

次梁計算單元寬度為2.5m，次梁擔當?shù)木€荷載設計值為：

q52.51.21.52.51.4155.2520.25kNm

2、截面選擇

次梁與主梁按鉸接設計，則：

Mmax1ql2120.255263.28kNm88Vmax1ql120.25550.625kN22所需截面系數(shù)Mmax63.281032Wxxf1.05280.3cm215初選Ι22b，查表A293.6cm2，Ix3583cm4，S190cm3，Wnx326cm3翼緣厚t12.3mm16mm，腹板厚twmmmm，查表得f215Nmm2，9.516fv125Nmm2，腹板與翼緣交接圓角r9.5mm，質量m36.5kgm，自重g0.36kNm3、截面驗算

次梁與鋪板堅固連結，所以不用計算整體穩(wěn)固性。所選截面為型鋼，所以不用驗算局部穩(wěn)固。只驗算構件剛度和強度。

（1）剛度驗算

次梁擔當?shù)木€荷載標準值為：

qk52.51.52.50.3616.61kNmv5qkl3516.61106500030.0037v250250l384EI3842.061053583104ll0.055000知足要求。

（2）抗彎強度驗算

Mx152.50.361.21.52.51.45264.6kNm8maxMxMx64.6106188.8Nmm2f215Nmm2，知足要求。xWnxxWnx1.053261033）抗剪強度驗算

因為型鋼腹板與翼緣處較厚，可不驗算抗剪強度。

4）局部壓應力驗算

沒有給出主次梁的連結狀況，暫不驗算局部壓應力。

5-4解：

1、計算截面特征

截面面積A2201.2800.8112cm2截面慣性矩Ix208021.23200.880312113260.37cm4Iy21.2203121600cm4WxIx2749cm3h2截面展轉半徑ixIxcm，iyIy3.78cmA31.8A長細比xl0x90023.3yl0y900238.1ix31.8iy3.78Mmax1ql21Pl10.91.29211101.49357.44kNm84842、驗算整體穩(wěn)固性4320Ahyt12235（1）整體穩(wěn)固系數(shù)計算bb1b2yWx4.4hfy雙軸對稱截面b0，l1t19000120.665，b0.730.180.85b1h200812代入，得：b0.274

Mmax475Nmm2f215Nmm2，不知足。bWx235（2）b0.2740.189345

Mmax688Nmm2f310Nmm2，不知足。bWx（3）b2.230.282.044b0.6580.6，b'1.070.2820.641bMmax2f2'W203Nmm215Nmm，知足。bx（4）yl0y450119.05，查表得b1.75iy3.78b1.90.6，b'1.070.2820.922bMmax141Nmm2f215Nmm2，知足。'Wbx第六章拉彎和壓彎構件6-7解：

1、計算截面特征

截面面積A1.2cm32cm21.0cm64cm140.8cm2截面慣性矩Ix1cm64cm31221.2cm32cm32.6cm2103465cm4Iy21.2cm32cm3126553.6cm4WxIx103465cm43116cm3h33.2cm2截面展轉半徑

ixIx27.12cm，iyIy6.82cmAA2、驗算平面內穩(wěn)固

構件最大彎矩Mx1Fl1100kN1500cm375kNm，f215Nmm244長細比xlx1500cm27.12cm55.3，按b類截面軸心受壓構件查附表4-2，ix得x0.832另由表5-1查得，截面塑性發(fā)展系數(shù)x1.05

2E2206103N2'Amm228510kNNEx1.121.12140.810mm55.3X

因跨中只有一個集中荷載，等效彎矩系數(shù)mx1.0

NmxMxxAxWx(10.8N')NEx900103N1.0375106Nmm0.832140.8102mm233900kN1.05311610mm(10.88510kN)76.83125.26202.09Nmm2f215Nmm2故構件知足平面內穩(wěn)固

3、確立側向支撐點數(shù)量

（1）當在柱中央設一道側向支撐時

長細比yly750cm6.82cm110，查表得y0.493iy

在側向支撐點范圍內，桿段一端的彎矩為375kNm，另一端彎矩為0，故

等效彎矩系數(shù)tx0.650.35M1M2=0.652用近似計算公式可得b1.07y0.79544000區(qū)段內最大彎矩Mx375kNmNtxMxyAbWx900103N1.00.653751