鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后題趙根田主編

鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)原理課程作業(yè)解答

第三章連結(jié)

3-1解：

因?yàn)槭┖笗r(shí)加引弧板，所以lwl500mmFMw即：FF130185lwtWft500141450026解得：F505.9kN故該連結(jié)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(jié)能夠擔(dān)當(dāng)?shù)淖畲箪o力荷載為1481.5KN。

3-3解：

將荷載設(shè)計(jì)值F向焊縫形心簡(jiǎn)化，得

F,MFe30F

焊縫上端A為最危險(xiǎn)點(diǎn)：

M6M630F9Ff0.710200228000helw22VVFFflw0.71020022800he則

M2V2wfffff9F22F280001.222002800450.6kN

故焊縫所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值為450.6kN.

3-4解：

1)

設(shè)斜桿與翼緣板為兩面?zhèn)群?，則由焊縫A在肢背處，得N1k1N0.7250175kNfN1ffwhelwlwN11750002heffw20.7130.2mm6160則焊縫A的實(shí)質(zhì)長(zhǎng)度可為：llw2hf130.226142.2mm，取150mm2)

作用于螺栓形心處的內(nèi)力為：4N250kN200000N

3250kN150000N5

MNe0200000601.2107Nmm

單個(gè)螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設(shè)計(jì)值分別為：

Nvbnvd2fvb13.1422214053191.6N44de23.1419.652Ntbftb17051528.0N44Ncbdtfcb221030567100N設(shè)支托只作為安裝時(shí)的暫時(shí)支撐，則最上排單個(gè)螺栓所承受的力為：

NvNcbn10NtNMy12000001.210728031428.6Nnmy2102280221021402702i同時(shí)承受拉力和剪力的一般螺栓承載力驗(yàn)算：22NvNt1NvbNtb221500031428.6

53191.651528.0

0.671

故連結(jié)采納10個(gè)一般螺栓是能夠的.

3-5解：

將N、P向焊縫形心處簡(jiǎn)化，則危險(xiǎn)點(diǎn)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(jié)蓋板的截面尺寸10×510mm，與被連結(jié)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(jì)算需要的C級(jí)一般螺栓數(shù)量和部署螺栓單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：bd2b222Nvnv4fv2140106.4kN4單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：Ncbdtfcb2218305120.8kN連結(jié)所需螺栓數(shù)量nN150014.1，取16個(gè)，4排。（也可取15個(gè)，3排）106.4Nminb采納并列部署，連結(jié)蓋板尺寸為10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，邊距75mm，線(xiàn)距120mm。3、驗(yàn)算被連結(jié)鋼板的凈截面強(qiáng)度AnAn1d0t51018423.5187488mm2

N1500103200.3Nmm2f205Nmm2An7488故強(qiáng)度知足。

3-7解：

1、確立連結(jié)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(jié)板鋼板截面面積靠近且稍大，鋼材為Q235鋼。

2、計(jì)算螺栓數(shù)量

（1）采納摩擦型高強(qiáng)螺栓連結(jié)

查表知：P125kN,0.45單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb0.9nfP0.90.452125101.25kN連結(jié)所需螺栓數(shù)量nN14.8，取16個(gè)，4排。（也可取15個(gè)，3排）Nvb采納并列部署，連結(jié)蓋板尺寸為10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，邊距75mm，線(xiàn)距120mm。（2）采納承壓型高強(qiáng)螺栓連結(jié)單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：

單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：

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

故強(qiáng)度知足。

3-8解：

10.9級(jí)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：

N4F4200160kN55V3F3200120kN55Ve1200.2530kNm

每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：

Ntb0.8P0.8155124kNNvb0.9nfP0.910.4515562.775kN最上排單個(gè)螺栓所承受的內(nèi)力：

NtNMy160300.1276.25kNnmyi28220.1220.042NvV12015kNn8同時(shí)承受拉力和剪力的高強(qiáng)度螺栓承載力驗(yàn)算：NvNt1576.251此連結(jié)安全。NvbNtb62.7750.85124第四章軸心受力構(gòu)件

4-2解：

（1）鋼板1-1截面驗(yàn)算

AnAn1d0t40020322206680mm2N1350103202.1Nmm2f205Nmm2An6680強(qiáng)度知足。

（2）需要驗(yàn)算鋼板2-2截面驗(yàn)算，因?yàn)?-2截面的凈截面面積遠(yuǎn)小于1-1截面。

假設(shè)軸力在13個(gè)螺栓中均勻分派。

AnAn2d0t40020522205800mm2N'1013501038.5kN13N'1038.5103179Nmm2f205Nmm2An5800強(qiáng)度知足。

3）驗(yàn)算拼接板強(qiáng)度

拼接板3-3截面受力最大。

AnAn2d0t240012522126960mm2N1350103193.97Nmm2f2An6960205Nmm強(qiáng)度知足。4-7解：依據(jù)題意，截面對(duì)兩個(gè)軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度l0xl0y1000cm，f215Nmm21、a圖截面驗(yàn)算（1）計(jì)算截面特征截面面積A2502500.8240cm2截面慣性矩Ix5054349.250312143600cm4Iy225031241667cm4截面展轉(zhuǎn)半徑ixIx143600Iy4166713.18cmA24024.46cm，iy240A（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比及剛度驗(yàn)算

xl0x1000150ix40.924.46

l0y1000150y75.9iy13.18剛度知足要求。

3）構(gòu)件整體穩(wěn)固性驗(yàn)算

因?yàn)闃?gòu)件截面無(wú)削弱，故不用驗(yàn)算強(qiáng)度。

對(duì)x，y軸均為b類(lèi)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(gòu)件局部穩(wěn)固性驗(yàn)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(yàn)算（1）計(jì)算截面特征截面面積A2402.5401240cm2截面慣性矩Ix40453394031295750cm4Iy22.54031226667cm4

截面展轉(zhuǎn)半徑ixIx9575020cm，iyIy26667A240A10.5cm240（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比及剛度驗(yàn)算xl0x100050150yl0y100095.2150ix20iy10.5剛度知足要求。

3）構(gòu)件整體穩(wěn)固性驗(yàn)算

因?yàn)闃?gòu)件截面無(wú)削弱，故不用驗(yàn)算強(qiáng)度。

對(duì)x，y軸均為b類(lèi)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(gòu)件局部穩(wěn)固性驗(yàn)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(gòu)件

5-1解：

1、荷載計(jì)算

次梁計(jì)算單元寬度為2.5m，次梁擔(dān)當(dāng)?shù)木€(xiàn)荷載設(shè)計(jì)值為：

q52.51.21.52.51.4155.2520.25kNm

2、截面選擇

次梁與主梁按鉸接設(shè)計(jì)，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(zhì)量m36.5kgm，自重g0.36kNm3、截面驗(yàn)算

次梁與鋪板堅(jiān)固連結(jié)，所以不用計(jì)算整體穩(wěn)固性。所選截面為型鋼，所以不用驗(yàn)算局部穩(wěn)固。只驗(yàn)算構(gòu)件剛度和強(qiáng)度。

（1）剛度驗(yàn)算

次梁擔(dān)當(dāng)?shù)木€(xiàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：

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

（2）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

Mx152.50.361.21.52.51.45264.6kNm8maxMxMx64.6106188.8Nmm2f215Nmm2，知足要求。xWnxxWnx1.053261033）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

因?yàn)樾弯摳拱迮c翼緣處較厚，可不驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度。

4）局部壓應(yīng)力驗(yàn)算

沒(méi)有給出主次梁的連結(jié)狀況，暫不驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。

5-4解：

1、計(jì)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(zhuǎn)半徑ixIxcm，iyIy3.78cmA31.8A長(zhǎng)細(xì)比xl0x90023.3yl0y900238.1ix31.8iy3.78Mmax1ql21Pl10.91.29211101.49357.44kNm84842、驗(yàn)算整體穩(wěn)固性4320Ahyt12235（1）整體穩(wěn)固系數(shù)計(jì)算bb1b2yWx4.4hfy雙軸對(duì)稱(chēng)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(gòu)件6-7解：

1、計(jì)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(zhuǎn)半徑

ixIx27.12cm，iyIy6.82cmAA2、驗(yàn)算平面內(nèi)穩(wěn)固

構(gòu)件最大彎矩Mx1Fl1100kN1500cm375kNm，f215Nmm244長(zhǎng)細(xì)比xlx1500cm27.12cm55.3，按b類(lèi)截面軸心受壓構(gòu)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(gè)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(gòu)件知足平面內(nèi)穩(wěn)固

3、確立側(cè)向支撐點(diǎn)數(shù)量

（1）當(dāng)在柱中央設(shè)一道側(cè)向支撐時(shí)

長(zhǎng)細(xì)比yly750cm6.82cm110，查表得y0.493iy

在側(cè)向支撐點(diǎn)范圍內(nèi)，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(jì)算公式可得b1.07y0.79544000區(qū)段內(nèi)最大彎矩Mx375kNmNtxMxyAbWx900103N1.00.653751