鋼結(jié)構(gòu)基本原理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——鋼結(jié)構(gòu)基本原理第4章軸心受力構(gòu)件

4.1驗算由2∟63?5組成的水平放置的軸心拉桿的強度和長細比。軸心拉力的設計值為270KN，只承受靜力作用，計算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應改用什么角鋼？注：計算時忽略連接偏心和桿件自重的影響。

解：（1）強度查表得∟63?5的面積A=6.14cm2，imin?ix?1.94cm，

An?2?(A?d?t)?2?(614?20?5)?1028mm2，N=270KN

N270?103????262.6Mpa?f?215Mpa，強度不滿足，

An1028N270?103??1256mm2，所需凈截面面積為An?f215所需截面積為A?An?d?t?1256?20?5?728mm2，222選63?6，面積A=7.29cm2?729mm?728mm（2）長細比

??loimin?3000?154.6?????35019.44.2一塊-400?20的鋼板用兩塊拼接板-400?12進行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如圖4.38所示。鋼板軸心受拉，N=1350KN（設計值）。鋼材為Q235鋼，解答以下問題;（1）鋼板1-1截面的強度夠否？

（2）是否需要驗算2-2截面的強度？假定N力在13個螺栓中平均分派，2-2截面應如何驗算？

（3）拼接板的強度夠否？

解：（1）鋼板1-1截面強度驗算：

An1?(b?3?d0)??tmin?(400?3?22)?20?6680mm2，N=1350KN

N1350?103????202.1Mpa?f?205Mpa，強度滿足。

An16680（2）鋼板2-2截面強度驗算：

（a），種狀況，（a）是最危險的。

An2?(l(a)?5?d0)?t?(400?80?802?802?5?22)?20?6463mm2，N=1350KN

N1350?103????208.9Mpa?f?205Mpa，但不超過5%，強度滿足。

An26463

對應圖（d）的驗算：

An2??(l(d)?5?d0)?t?(400?5?22)?20?5800mm2，N??1010N??1350?1038.5KN1313N?1038.5?103????179.0Mpa?f?205Mpa，強度滿足。

5800An2?（3）拼接板的強度夠否？

由于拼接板厚度?2?12?24mm?20mm，所以不必驗算拼接板。

4.3驗算圖4.39所示用摩擦型高強度螺栓連接的鋼板凈截面強度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設計值）。

解：（1）凈截面驗算：

An?(b?3?d0)??tmin?(240?3?22)?14?2436mm2，N??N?N600?0.5?3?600??0.5?3?500KN99N?500?103????205.3Mpa?f?215Mpa，強度滿足。

An2436（2）全截面驗算

N600?103????178.6Mpa?f?215Mpa，強度滿足。

A240?144.4一水平放置兩端鉸接的Q345鋼做成的軸心受拉構(gòu)件，長9m，截面由2∟90?8組成的肢尖向下的T形截面，問是否能承受設計值為870KN的軸心力？解：（1）強度驗算`查表得∟90?8的

面積A=13.94cm2，imin?ix?2.76cm，

N870?103????312.1Mpa?f?310Mpa，但不超過5%，強度滿足。

A1394?2（2）剛度驗算

??l0imin?9000?326?????35027.64.5某車間工作平臺柱高2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。假使柱采用I16（16號熱軋工字鋼），試經(jīng)過計算解答：

（1）鋼材采用Q235鋼時，設計承載力為多少？（2）改用Q345鋼時，設計承載力是否顯著提高？（3）假使軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？解：（1）鋼材采用Q235鋼時，設計承載力為多少？查表得I16的面積A=26.1cm2，ix?6.57cm，iy?1.89cm

?x?l0x2600??40?????150，a類截面，查表得?x?0.941ix65.7?y?l0yiy?2600?138?????150，b類截面，查表得?y?0.35318.9N??Af?0.353?2610?215?198086N?198.1KN。

（2）改用Q345鋼時，設計承載力是否顯著提高？

?x?40，a類截面，按?x?40345?48查表得?x?0.921235?y?138，b類截面，按?y?138345?164查表得?y?0.265235N??Af?0.265?2610?310?214411N?214.4KN，承載力無太明顯的提高。

（3）假使軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？

8距uuuuuuuuuuuujuu由于N?300KN?198.1KN，所以整體穩(wěn)定不滿足。在側(cè)向加一支撐，重新計算。

?y?l0yiy?2600/2?69?????150，b類截面，查表得?y?0.757

18.9N??Af?0.757?2610?215?424791N?424.8KN?300KN，整體穩(wěn)定滿足。

4.6設某工業(yè)平臺柱承受軸心壓力5000KN（設計值），柱高8m，兩端鉸接。要求設計一H型鋼或焊接工字形截面柱。解：H型鋼柱（1）初選截面

設??60???0.807（b類）

N5000?103l8000??28961mm2?289.61cm2，ix?iy?0?則A??133mm，?f0.807?215?602選HW428?407?20?35，其面積A?361.4mm，ix?18.2cm，iy?10.4cm

（2）驗算

?x?l0x8000??44?????150，b類截面，查表得?x?0.882ix182?y?l0yiy?8000?77?????150，b類截面，查表得?y?0.707104N5000?103????195.7Mpa?f?205Mpa，整體穩(wěn)定滿足。

?A0.707?361.4?102焊接工字形

（1）初選截面

根據(jù)H型鋼截面，初選焊接工字形截面，如下圖。（2）計算參數(shù)

A?420?32?2?400?18?34080mm2

Ix?11(420?4643?18?4003)?3.4?109mm4，Iy?2??32?4203?3.95?108mm41212IyIx3.4?1093.95?108ix???315.9mm，iy???107.7mm4

A34080A34080（2）整體穩(wěn)定驗算

?x?l0x8000??25?????150，b類截面，查表得?x?0.953ix315.9?y?l0yiy?8000?74?????150，b類截面，查表得?y?0.726107.7N5000?103????202.3Mpa?f?205Mpa，整體穩(wěn)定滿足。

?A0.726?34080（3）局部穩(wěn)定驗算

420?18b?2??6.28?(10?0.1?74)?17.4t32h0400??22.2?(25?0.5?74)?62，局部穩(wěn)定滿足。tw184.7圖4.40（a）、（b）所示兩種截面（焰切邊緣）的截面積相等，鋼材均為Q235鋼。當用作長度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時，是否能安全承受設計荷載3200KN。

解：計算（a）圖截面

（1）計算參數(shù)：A?50