鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 練習(xí)題及答案

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計練習(xí)題及答案15題條件：為增加使用面積，在現(xiàn)有一個單層單跨建筑內(nèi)加建一個全鋼結(jié)構(gòu)夾層，該夾層與原建筑結(jié)構(gòu)脫開，可不考慮抗震設(shè)防。新加夾層結(jié)構(gòu)選用鋼材為Q235B，焊接使用E43型焊條。樓板為SP10D板型，面層做法20mm厚，SP板板端預(yù)埋件與次梁焊接。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：永久荷載為2.5kN/m2（包括SP10D板自重、板縫灌縫及樓面面層做法），可變荷載為4.0 kN/m2。夾層平臺結(jié)構(gòu)如圖所示。1. 在豎向荷載作用下，次梁承受的線荷載設(shè)計值為（不包括次梁自重）。試問，強(qiáng)度計算時，次梁的彎曲應(yīng)力值？（20分）解：考慮次梁自重后的均布荷載設(shè)計值： 25.8+1.2×0.243=26

2、.09kNm 次梁跨中彎矩設(shè)計值： M=kN·m 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50017-2003第4.1.1條； 在主平面內(nèi)受彎的實腹構(gòu)件(考慮腹板屈曲后強(qiáng)度者參見本規(guī)范第4.4.1條)，其 抗彎強(qiáng)度應(yīng)按下列規(guī)定計算： f (4.1.1) 式中 Mx、My 同一截面處繞x軸和y軸的彎矩(對工字形截面：x軸為強(qiáng)軸，y 軸 為弱軸)： Wnx 、Wny對x軸和y軸的凈截面模量；x、y截面塑性發(fā)展系數(shù)；對工字形截面， x =1.05，y =1.20：對箱形截面，x =y =1.05；對其他截面可按表5.2.1采用； f鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值。 當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于13 而

3、不超15 時， 應(yīng)取x =1.0。fy為鋼材牌號所指屈服點。 對需要計算疲勞的梁,宜取x =y =1.0。 受壓翼緣的寬厚比小于13；承受靜力荷載 x=1.05 N/mm2 2、該夾層結(jié)構(gòu)中的主梁與柱為鉸接支承，求得主梁在點“2”處（見柱網(wǎng)平面布置圖，相當(dāng)于在編號為“2”點處的截面上）的彎矩設(shè)計值，在點“2”左側(cè)的剪力設(shè)計值，次梁受載情況同題17）。試問，在點“2”處主梁腹板上邊緣的折算應(yīng)力設(shè)計值（）？(20分)提示：1.主梁單側(cè)翼緣毛截面對中和軸的面積矩； 2.假定局部壓應(yīng)力。 解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范GB 50017-2003第4.1.4條計算。 在梁的腹板計算高度邊緣處，若同時受有較大的正

4、應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力， 或同時受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力(如連續(xù)梁中部支座處或梁的翼緣截面改變處等) 時，其折算應(yīng)力應(yīng)按下式計算： 1 f (4.1.4-1) 該位置由于彎矩引起的彎曲正應(yīng)力： N/mm2 該位置由于剪力引起的剪應(yīng)力： N/mm2折算應(yīng)力：N/mm23、 該夾層結(jié)構(gòu)中的主梁翼緣與腹板采用雙面連接，焊縫高度；其他條件同18）。試問，在點“2”次梁連接處，主梁翼緣與腹板的焊接連接強(qiáng)度設(shè)計值（）？（20分）解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50017-2003第7.3.1條計算。注意：該題中的“F”為0，次梁的荷載通過加勁肋傳遞。 7.3.1 組合工字梁翼緣與腹板的雙面角焊縫連接，其強(qiáng)度

5、應(yīng)按下式計算： （7.3.1) 式中 Sf所計算翼緣毛截面對梁中和軸的面積矩； I梁的毛截面慣性矩。 公式(7.3.1)中，F(xiàn)、和l z應(yīng)按4.1.3條采用；f應(yīng)按7.1.3條采用。 注：1 當(dāng)梁上翼緣受有固定集中荷載時，宜在該處設(shè)置頂緊上翼緣的支承加勁肋， 此時取F=0。 2 當(dāng)腹板與翼緣的連接焊縫采用焊透的T形對接與角接組合焊縫時， 其強(qiáng)度可不計算。 = 13.1 N/mm2 4、夾層結(jié)構(gòu)一根次梁傳給主梁的集中荷載設(shè)計值為58.7kN，主梁與該次梁連接處的加勁肋和主梁腹板采用雙面直角角焊縫連接，設(shè)焊縫高度，加勁肋的切角尺寸如圖。試問，該焊縫連接的剪應(yīng)力設(shè)計值（）？（20分）提示：按側(cè)面角焊

6、縫進(jìn)行計算。解： 直角角焊縫的強(qiáng)度計算 在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：. 側(cè)面角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向)： f= (7.1.3-2) . 角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求：5 側(cè)面角焊縫的計算長度不宜大于60hf，當(dāng)大于上述數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布時，其計算長度不受此限。 豎向焊縫的幾何長度為9002×162×40=788mm，扣除2hf后的計算長度為 776mm>60hf=360mm，依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50017-2003第8.2.7條，取計算長 度為60hf=360mm。于是 N/mm25、 在夾層結(jié)構(gòu)中，假定主梁作用于立柱的軸向壓力設(shè)計值；立柱選用Q235B鋼材，截面無孔眼削弱，翼緣板為焰切邊。立柱與基礎(chǔ)剛接，柱頂與主梁為鉸接，其計算長度在兩個主軸方向均為5.50m。要求對立柱按實腹式軸心受壓構(gòu)件作整體穩(wěn)定性驗算。試問，柱截面的壓應(yīng)力設(shè)計值（）？（20分）解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50017- 2003表5.1.2- 1，截面對x軸y軸均屬于b類。 表5.1.2-1 軸心受壓構(gòu)件的截面分類(板厚t<40mm)截 面 形