鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理課后答案

-.z**工業(yè)大學(xué)出版〔肖亞明主編〕第三章解：Q235鋼、、〔1〕采用側(cè)面角焊縫最小焊腳尺寸：角鋼肢背處最大焊腳尺寸：角鋼肢尖處最大焊腳尺寸：角鋼肢尖和肢背都取查表3-2得：、，所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為：，取240。，取140?！?〕采用三面圍焊縫，取正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力為：側(cè)面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力為：所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為：，取240。，取110。解：Q235鋼、〔1〕取角焊縫受到軸力和剪力的共同作用，且均作用在角焊縫形心處角焊縫受到軸力為：角焊縫受到剪力為：由上式求得：由上式求得：最小焊腳尺寸故取焊腳尺寸為由于折算應(yīng)力較接近，故取可滿足要求?！?〕改取，角焊縫受到軸力、剪力和彎矩的共同作用角焊縫受到軸力為：角焊縫受到剪力為：角焊縫受到彎矩為：，最大正應(yīng)力為：不滿足要求。解：Q235鋼、〔1〕角焊縫①最小焊腳尺寸：最大焊腳尺寸：取角焊縫①受到軸力和彎矩的共同作用角焊縫受到軸力為：角焊縫受到彎矩為：，最大正應(yīng)力為：滿足要求?！?〕角焊縫②③角焊縫的有效截面如下列圖取角焊縫有效截面形心位置：剪力由腹板焊縫承擔(dān)，腹板面積為：全部焊縫對(duì)*軸的慣性矩為：翼緣焊縫最外邊緣的截面模量：翼緣和腹板連接處的截面模量：腹板底邊緣處的截面模量：彎矩：由彎矩得最大應(yīng)力為：腹板的剪應(yīng)力為：翼緣和腹板連接處的折算應(yīng)力；滿足要求。解：Q235鋼、查附表1-2得，，焊縫有效截面形心位置：焊縫對(duì)*軸的慣性矩為：翼緣焊縫邊緣的截面模量：翼緣和腹板連接處的截面模量：腹板底邊緣處的截面模量：彎矩：由翼緣上邊緣處焊縫拉應(yīng)力得：由腹板下邊緣處焊縫壓應(yīng)力得：由腹板焊縫單獨(dú)承擔(dān)剪力，腹板的剪應(yīng)力得：腹板下端點(diǎn)正應(yīng)力、剪應(yīng)力均較大，由腹板下端點(diǎn)的折算應(yīng)力得：綜上得該連接所能承受的最大荷載為。解：Q345B鋼、，角焊縫有效截面的形心位置：截面的慣性矩：扭矩：由扭矩產(chǎn)生的最大應(yīng)力得：得：由力F產(chǎn)生的應(yīng)力得：由最大應(yīng)力點(diǎn)的折算應(yīng)力得：綜上得該連接所能承受的最大荷載為。解：Q235B鋼、，單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為：〔個(gè)〕，取螺栓的布置如下列圖：凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：螺栓群最外端凈截面強(qiáng)度：凈截面強(qiáng)度滿足要求。解：Q235鋼、，，單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：牛腿下支托承受剪力時(shí)由受力最大的螺栓承受的拉力得：故支托承受剪力時(shí)該連接所能承受得最大荷載設(shè)計(jì)值為。牛腿下支托不承受剪力時(shí)由受力最大的螺栓承受的拉力得：由得：由剪力和彎矩共同作用下得：綜上得支托承受剪力時(shí)該連接所能承受得最大荷載設(shè)計(jì)值為。解：Q345B鋼螺栓采用M22，C級(jí)，，螺栓的布置如下列圖單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：螺栓群承受剪力及扭矩的共同作用扭矩：受力最大的螺栓承受的應(yīng)力為：滿足要求，故采用M22。解：高強(qiáng)螺栓8.8級(jí)，M20〔1〕摩擦型連接預(yù)拉力，接觸外表用噴丸處理，單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為：個(gè)，取〔2〕承壓型連接，螺栓的布置如下列圖單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為：個(gè)，取解：高強(qiáng)螺栓10.9級(jí)，M22〔1〕摩擦型連接預(yù)拉力，接觸外表用噴丸處理，角鋼肢與牛腿連接取螺栓的個(gè)數(shù)為，栓距為80mm，端距50mm單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：此處連接承受剪力和扭矩的共同作用，扭矩則受力最大的螺栓承受的應(yīng)力為：滿足要求。角鋼肢與柱翼緣連接取螺栓的個(gè)數(shù)為，對(duì)稱布置在牛腿兩側(cè)，栓距為80mm，端距50mm此處連接承受剪力和彎矩的共同作用，彎矩受力最大的螺栓承受的拉力為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：滿足要求?！?〕承壓型連接，，角鋼肢與牛腿連接取螺栓的個(gè)數(shù)為，栓距為80mm，端距50mm單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：此處連接承受剪力和扭矩的共同作用，扭矩則受力最大的螺栓承受的應(yīng)力為：滿足要求。角鋼肢與柱翼緣連接取螺栓的個(gè)數(shù)為，對(duì)稱布置在牛腿兩側(cè)，栓距為80mm，端距50mm單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：此處連接承受剪力和彎矩的共同作用，彎矩受力最大的螺栓承受的拉力為：滿足要求。第四章三.計(jì)算題解：Q235截面Ⅰ凈截面面積：由應(yīng)力，得：截面Ⅱ凈截面面積：由應(yīng)力得：綜上得此拉桿所能承受的最大拉力為：查型鋼表得：，查表4-2得：容許長(zhǎng)細(xì)比由長(zhǎng)細(xì)比，得：所以，此拉桿容許到達(dá)的最大計(jì)算長(zhǎng)度為：。解：Q235鋼，， AB柱為兩端鉸接軸心受壓柱截面幾何特性：長(zhǎng)細(xì)比：整體穩(wěn)定：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕，〔b類〕 y軸整體穩(wěn)定不滿足要求；由以上計(jì)算結(jié)果知，此柱在y軸的整體穩(wěn)定承載力不滿足要求，可在柱長(zhǎng)的中點(diǎn)加側(cè)向支撐來(lái)滿足穩(wěn)定承載力的要求。解：Q235鋼，〔1〕截面a截面幾何特性：長(zhǎng)細(xì)比：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕，〔c類〕由整體穩(wěn)定得：故截面a的柱所能承受的最大軸心壓力設(shè)計(jì)值為：?！?〕截面b截面幾何特性：長(zhǎng)細(xì)比：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕，〔c類〕由整體穩(wěn)定得：故截面b的柱所能承受的最大軸心壓力設(shè)計(jì)值為：。解：Q235鋼，，，取，查表得：〔b類〕，〔b類〕所需截面面積：由各截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值查附表9-1得：，則，選取截面截面驗(yàn)算：查型鋼表得：，，查表得：〔b類〕，〔b類〕滿足要求，應(yīng)選用。解：Q235鋼，，，〔1〕熱軋工字鋼取，查表得：〔a類〕，〔b類〕所需截面面積：由各截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值查附表9-1得：，則，選取截面〔h=450mm,b=150mm〕截面驗(yàn)算：b/h=0.333<0.8查型鋼表得：，，查表得：〔a類〕，〔b類〕滿足要求，應(yīng)選用?！?〕3塊剪切邊的鋼板焊成工字形截面取，查表得：〔b類〕，〔c類〕所需截面面積：由各截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值查附表9-1得：，則，選取截面：翼緣板寬200mm，翼緣板厚12mm，腹板高250mm，腹板厚10mm截面驗(yàn)算：截面幾何特性：長(zhǎng)細(xì)比：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕，〔c類〕滿足要求局部穩(wěn)定：滿足要求剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定均滿足要求，應(yīng)選用此截面?！?〕設(shè)計(jì)柱腳，根底混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C20，錨栓采用，則其孔面積約為5000mm2底板尺寸底板所需面積靴梁厚度取10mm底板寬度：底板長(zhǎng)度：，取360mm采用，靴梁、肋板的布置如下列圖根底對(duì)底板的壓應(yīng)力為：三邊支承板：區(qū)格①，可按懸臂板計(jì)算區(qū)格②，可按懸臂板計(jì)算四邊支承板〔區(qū)格③〕：，查表4-8得底板厚度，取。2〕靴梁計(jì)算靴梁與柱身的連接按承受柱的壓力計(jì)算，為四條側(cè)面角焊縫連接，取，則焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為取靴梁高即焊縫長(zhǎng)度260mm。靴梁與底板的連接焊縫傳遞柱壓力，取，所需焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度為焊縫的實(shí)際計(jì)算總長(zhǎng)度超過(guò)此值。靴梁作為支承于柱邊的雙懸臂簡(jiǎn)支梁，懸伸局部長(zhǎng)度，取其厚度，底板傳給靴梁的荷載靴梁支座處最大剪力靴梁支座處最大彎矩靴梁強(qiáng)度滿足要求。3〕肋板計(jì)算將肋板視為支承于靴梁的懸臂梁，懸伸長(zhǎng)度為取其厚度。其線荷載可偏平安假設(shè)為肋板與底板的連接為正面角焊縫，取，焊縫強(qiáng)度為肋板與靴梁的連接為側(cè)面角焊縫，所受肋板的支座反力為取，所需焊縫長(zhǎng)度為取肋板高度130mm。肋板支座處最大剪力肋板支座處最大彎矩肋板強(qiáng)度滿足要求。200200707010120110110101010①②③④前面柱腳板件區(qū)格彎矩相差較大，重新設(shè)置肋板如上圖根底對(duì)底板的壓應(yīng)力為：三邊支承板：區(qū)格①，可按懸臂板計(jì)算區(qū)格②，四邊支承板〔區(qū)格③〕：，查表4-8得兩邊支承板〔區(qū)格④〕：，底板厚度，取。解：Q235鋼，，〔1〕選取分肢截面尺寸〔按實(shí)軸穩(wěn)定條件確定〕取查表得：〔b類〕所需截面面積：選取截面2[36b截面驗(yàn)算：查型鋼表得：，，，，長(zhǎng)細(xì)比：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕滿足要求，應(yīng)選用2[36b?！?〕確定分肢間距〔按虛軸穩(wěn)定條件確定〕取綴條，查得查附表9-1得：，故，取。兩槽鋼翼緣間凈距為，滿足構(gòu)造要求。驗(yàn)算虛軸穩(wěn)定：查得：〔b類〕滿足要求?！?〕分肢穩(wěn)定〔只有斜綴條〕故分肢的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定無(wú)需進(jìn)展驗(yàn)算，均滿足要求。〔4〕斜綴條穩(wěn)定柱剪力：斜綴條內(nèi)力：查表得：〔b類〕強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)查附表1-5得：滿足要求。綴條無(wú)孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。綴條的連接角焊縫采用兩面?zhèn)群?，按要求??；單面連接的單角鋼按軸心受力計(jì)算連接時(shí)，。則焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度：肢尖與肢背焊縫長(zhǎng)度均取50mm。柱中間設(shè)置橫隔，與斜綴條節(jié)點(diǎn)配合設(shè)置。解：Q235鋼，，〔1〕選取分肢截面尺寸〔按實(shí)軸穩(wěn)定條件確定〕取查表得：〔b類〕所需截面面積：查附表9-1得：，故選取截面2[32a截面驗(yàn)算：查型鋼表得：，，，，長(zhǎng)細(xì)比：由長(zhǎng)細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為：〔b類〕滿足要求，應(yīng)選用2[32a?！?〕確定分肢間距〔按虛軸穩(wěn)定條件確定〕，取查附表9-1得：，故，取。兩槽鋼翼緣間凈距為，滿足構(gòu)造要求。驗(yàn)算虛軸穩(wěn)定：，取綴板凈距查得：〔b類〕滿足要求?！?〕分肢穩(wěn)定及40故分肢的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定無(wú)需進(jìn)展驗(yàn)算，均滿足要求?！?〕綴板設(shè)計(jì)縱向高度，厚度，取。相鄰綴板凈距，相鄰綴板中心矩。綴板線剛度之和與分肢線剛度比值為：綴板剛度滿足要求。柱剪力：綴板彎矩：綴板剪力：滿足綴板的強(qiáng)度要求。綴板焊縫計(jì)算。采用三面圍焊，計(jì)算時(shí)可偏平安地僅考慮端部縱向焊縫，取焊腳尺寸，。則在彎矩和剪力共同作用下焊縫的折算應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求。第五章四.計(jì)算題解：Q235鋼，荷載標(biāo)準(zhǔn)值：荷載設(shè)計(jì)值：彎矩設(shè)計(jì)值：〔1〕假定梁的受壓翼緣設(shè)置可靠的側(cè)向支承，可以保證梁的整體穩(wěn)定由抗彎強(qiáng)度要求的截面模量為：查型鋼表選用I36a，截面幾何特性：，，質(zhì)量強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。撓度驗(yàn)算：滿足要求。應(yīng)選用此截面?！?〕假定梁的受壓翼緣無(wú)可靠的側(cè)向支承按整體穩(wěn)定確定梁截面假定工字鋼型號(hào)在I45～I(xiàn)63之間，均布荷載作用在梁上翼緣，自由長(zhǎng)度，由附表3-2查政體穩(wěn)定系數(shù)，所以所需毛截面抵抗矩：查型鋼表選用I45a，截面幾何特性：，，質(zhì)量強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。整體穩(wěn)定驗(yàn)算：滿足要求。應(yīng)選用此截面?！?〕假設(shè)梁的跨度中點(diǎn)處受壓翼緣設(shè)置一可靠的側(cè)向支承，此梁的整體穩(wěn)定不一定保證。按整體穩(wěn)定確定梁截面假定工字鋼型號(hào)在I22～I(xiàn)40之間，自由長(zhǎng)度，由附表3-2查整體穩(wěn)定系數(shù)，所以所需毛截面抵抗矩：查型鋼表選用I36c，截面幾何特性：，，質(zhì)量強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。整體穩(wěn)定驗(yàn)算：滿足要求。應(yīng)選用此截面。解：Q235鋼，，截面形心位置〔1〕抗彎強(qiáng)度滿足要求?！?〕抗剪強(qiáng)度中和軸處截面的面積矩：上翼緣與腹板交界處的面積矩：下翼緣與腹板交界處的面積矩：支座處剪力最大，所受最大剪應(yīng)力為：滿足要求?！?〕局部承壓強(qiáng)度取支撐長(zhǎng)度，則滿足要求，無(wú)需設(shè)置支撐加勁肋?！?〕折算應(yīng)力在集中力作用處彎矩、剪力、局部壓應(yīng)力均較大集中力作用處：腹板與上翼緣交界處的應(yīng)力為：腹板與上翼緣交界處的折算應(yīng)力為：滿足要求。〔5〕撓度滿足要求。解：Q235B鋼，按整體穩(wěn)定確定梁截面：假定工字鋼型號(hào)在I22～I(xiàn)40之間，荷載作用在梁下翼緣，自由長(zhǎng)度，由附表3-2查政體穩(wěn)定系數(shù)，所以所需毛截面抵抗矩：考慮到葫蘆輪子對(duì)軌道梁下翼緣的磨損，所需查型鋼表選用I28a，截面幾何特性：，，質(zhì)量強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。整體穩(wěn)定驗(yàn)算：滿足要求。應(yīng)選用此截面。解：Q235B鋼，截面幾何特性：〔1〕梁在跨中無(wú)側(cè)向支承，集中荷載作用于梁上翼緣，查附表3-1得：整體穩(wěn)定不滿足要求?！?〕材料改用Q345B鋼整體穩(wěn)定不滿足要求?！?〕集中荷載懸掛于下翼緣查附表3-1得：整體穩(wěn)定滿足要求?！?〕跨度中點(diǎn)增設(shè)上翼緣側(cè)向支承，查附表3-1得：整體穩(wěn)定滿足要求。解：Q235鋼，，檁條沿屋面坡向間距為選用[10，自重0.10，加拉條后取0.15截面幾何特性：，，，，檁條線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：檁條線荷載設(shè)計(jì)值為：彎矩設(shè)計(jì)值為：強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。撓度驗(yàn)算：垂直于屋面方向的撓度不滿足要求。應(yīng)選用此截面強(qiáng)度滿足要求，而撓度不能滿足要求。解：Q235鋼〔1〕選擇次梁截面將次梁設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支梁，受均布荷載作用次梁的荷載線標(biāo)準(zhǔn)值為：次梁的荷載線設(shè)計(jì)值為：次梁的最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：次梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值：次梁的整體穩(wěn)定能得到保證，故按強(qiáng)度計(jì)算所需凈截面抵抗矩為查型鋼表選用HN，梁自重為66.7kg/m，，強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。撓度驗(yàn)算：查附表2-1得滿足要求?！?〕分別考慮和不考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，設(shè)計(jì)中間主糧截面主梁跨間次梁傳遞給主梁的集中力為：則主梁的支座反力為：主梁的跨中最大彎矩為：主梁的整體穩(wěn)定能得到保證，故按強(qiáng)度計(jì)算所需凈截面抵抗矩為不考慮腹板屈曲后強(qiáng)度腹板高度主梁無(wú)凈空要求，據(jù)剛度條件得梁的最小高度：查附表2-1得，故梁的經(jīng)濟(jì)高度為：選取梁的腹板高度為1800mm。腹板厚度，取翼緣尺寸取翼緣寬度為460mm，厚度為22mm。截面幾何特性：梁自重為78kN/m3，考慮到加勁肋等乘以增大系數(shù)1.2。則主梁的支座反力為：主梁的跨中最大彎矩為：強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。滿足要求。剛度驗(yàn)算：滿足要求。應(yīng)選用此截面。②考慮腹板屈曲后強(qiáng)度截面尺寸取腹板：，；翼緣：，截面幾何特性：梁自重為78kN/m3，考慮到加勁肋等乘以增大系數(shù)1.2。則主梁的支座反力為：主梁的跨中最大彎矩為：強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。滿足要求。剛度驗(yàn)算：滿足要求。腹板局部穩(wěn)定計(jì)算：在支座處和每個(gè)次梁處設(shè)置支撐加勁肋，另在距梁端部較近*圍內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋，其構(gòu)造如下列圖。對(duì)板段①，，，支座加勁肋受到水平力Ht的作用。梁端頭采用如下列圖構(gòu)造。滿足要求。對(duì)板段②左側(cè)截面剪力相應(yīng)彎矩，，滿足要求。對(duì)板段③右側(cè)截面剪力，，相應(yīng)彎矩滿足要求。其他板段可不驗(yàn)算?！?〕計(jì)算主梁翼緣連接焊縫翼緣與腹板間產(chǎn)生的沿梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的水平剪力為角焊縫有效截面上承受的剪應(yīng)力為所需焊腳尺寸為由，取。〔4〕考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，設(shè)計(jì)主梁加勁肋〔略〕〔5〕設(shè)計(jì)主次梁連接，次梁連接與主梁側(cè)面〔略〕第六章三.計(jì)算題解：Q235鋼，，，選用截面查型鋼表得截面的幾何特性為：，，，剛度：滿足要求。強(qiáng)度：滿足要求。解：Q235鋼，，，截面幾何特性：剛度：滿足要求。強(qiáng)度：滿足要求。由長(zhǎng)細(xì)比查表得：〔b類〕，〔b類〕彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定：滿足要求。彎矩作用平面外穩(wěn)定：中間段滿足要求。局部穩(wěn)定：對(duì)于腹板，柱長(zhǎng)中間截面處：滿足要求。故此柱的承載力滿足要求。解：Q235鋼，，，選用截面I16查型鋼表得截面的幾何特性為：，，，由長(zhǎng)細(xì)比查表得：〔a類〕，〔b類〕〔1〕在構(gòu)件兩端同時(shí)作用著大小相等、方向相反的彎矩彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定：滿足要求。彎矩作用平面外穩(wěn)定：不滿足要求。〔2〕在跨中作用一橫向荷載彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定：滿足要求。彎矩作用平面外穩(wěn)定：滿足要求。解：Q235鋼，，，，選用截面I20a查型鋼表得截面的幾何特性為：，，，由長(zhǎng)細(xì)比查表得：〔a類〕，〔b類〕彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定：滿足要求。彎矩作用平面外穩(wěn)定：不滿足要求。解：Q235鋼，，，，〔1〕截面幾何特性選用截面2I63a查型鋼表得截面幾何特性為：,,,由長(zhǎng)細(xì)比查表得：〔b類〕，〔b類〕綴條：，分肢：，，，〔2〕驗(yàn)算截面①?gòu)?qiáng)度滿足要求。②彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算換算長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。③單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算〔b類〕不滿足要求。④驗(yàn)算綴條穩(wěn)定斜綴條內(nèi)力查表得：查附表1-5得：滿足要求。故此