第二學期鋼結構設計原理階段性作業(yè)

1、中國地質大學(武漢)遠程與繼續(xù)教育學院 鋼結構設計原理 課程作業(yè)1（共 4 次作業(yè)）學習層次：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件疲勞性能的主要應力變量是 ；而在非焊接結構中控制疲勞性能的主要應力變量是 。2、承受動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接，當應力變化的循環(huán)次數(shù)n 時，應進行疲勞驗算。3、在疲勞設計時，經過統(tǒng)計分折，把各種構件和連接分為 類，相同應力循環(huán)次數(shù)下，類別越高，容許應力幅越 。4、當對接焊縫無法采用引弧板施焊時，每條焊縫軸線的長度計算時應減去 。5、高強螺栓根據(jù)螺栓受力性能分為 和 兩種。6、單個螺栓承受剪力時，螺栓承載力應取 和 的較小值

2、。二、簡答題1、鋼結構有哪些優(yōu)缺點？2、鋼結構設計時選擇鋼材要考慮哪些因素？ 3、試述縱向焊接應力分布形式及原因。4、焊接殘余應力對結構有什么影響？ 三、計算題1、計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計值。拉桿鋼材Q235鋼(f=215N/mm2)，采用高強度螺栓摩擦型連接，高強度螺栓為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，。試驗算焊縫強度。3.一塊400×20的鋼板用兩塊拼接板400×12進行

3、拼接。螺栓孔徑22mm，排列如下圖。鋼板軸心受拉，N1350KN（設計值）。鋼材為Q235鋼，請問： (1) 鋼板11截面的強度夠否？ (2) 是否還需要驗算22截面的強度？假定N力在13個螺栓中平均分配，22截面應如何驗算？ (3) 拼接板的強度是否需要驗算？ 參考答案一、1、應力幅；計算應力幅；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：（1）鋼材強度高，韌性、塑性好（2）質量輕，強重比大，可降低基礎造價，方便施工吊裝，對抗震有利（3）材質均勻，符合力學假定，計算結果比較可靠，安全可靠度高（4）制造簡單，工廠化生產，工業(yè)化程度高，施工速度快，施工周期短

4、（5）鋼結構密閉性好（6）鋼材為可持續(xù)發(fā)展的材料。缺點有：（1）鋼材耐熱但不耐火（2）鋼材易銹蝕，耐腐蝕性能差，維護費用高度；（3）鋼結構在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。（4）鋼材價格相對較貴2、選擇鋼材時要考慮的因素有：結構的重要性、荷載情況、連接方法、結構所處的溫度和環(huán)境、鋼材厚度。（展開分析）3、施焊時，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)產生縱向壓應力。由于鋼材在600ºC以上時呈塑性狀態(tài)，因而高溫區(qū)的這種壓應力使焊縫區(qū)的鋼材產生塑性壓縮變形，這種塑性變形當溫度下降、壓應

5、力消失時不能恢復的。在焊后的冷卻過程中，如假設焊縫區(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其原來的長度。事實上由于焊縫區(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)產生拉應力，為殘余焊接應力。因殘余應力是構件未受荷載作用而早已殘留在構件截面內的應力，因而截面上的殘余應力必需自相平衡，所以焊縫截面兩邊區(qū)域為壓應力。圖示如下：中間為拉應力，兩邊為壓應力4、焊接殘余應力對結構性能的影響有：焊接應力不影響結構的靜力強度；構件上的焊接殘余應力會降低結構的剛度；增加鋼材在低溫下的脆斷的傾向；能降低構件的疲勞強度。三、1、螺栓能承擔的剪力：外面第一排螺栓處板件能承擔的拉力：構件的毛截面能承擔的拉力：故接頭能承受的最大拉力為911.25kN。2、解：焊縫計算長度：軸心力產生正應力：彎矩產生的正應力：所以：A點正應力 又因為 滿足要求3. 解：鋼材為Q235，f =215N/mm2 (1)     11截面鋼板的 所以11截面鋼板強度足夠。 (2)     需要驗算22截面強度，因為22的An小于11。 假定N在13個螺栓中平均分