2021年度中南大學現(xiàn)代遠程教育課程考試復習題及參考答案

中南大學現(xiàn)代遠程教育課程考試復習題及參考答

案

1

中南大學當代遠程數(shù)誨課程考試復習寇及參照答案

《鋼構(gòu)造設計原理》

問答題

1.鋼構(gòu)造具備哪些特點？

2.鋼構(gòu)造合理應用范疇是什么？

3.鋼構(gòu)造對材料性能有哪些規(guī)定？

4.鋼材重要機械性能指標是什么？各由什么實驗得到？

5.影響鋼材性能重要因素是什么？

6.什么是鋼材疲勞？影響鋼材疲勞重要因素有哪些？

7.選用鋼材普通應考慮哪些因素？

8.鋼構(gòu)造有哪些連接辦法？各有什么優(yōu)缺陷？

9.焊縫也許存在缺陷有哪些？

10.焊縫質(zhì)量級別有幾級？各有哪些詳細檢查規(guī)定？

11.對接焊縫構(gòu)造規(guī)定有哪些？

12.角焊縫計算假定是什么？角焊縫有哪些重要構(gòu)造規(guī)定？

13.焊接殘存應力和焊接殘存變形是如何產(chǎn)生？焊接殘存應力和

焊接殘存變形對構(gòu)造性能有何影響？減少焊接殘存應力和焊

接殘存變形辦法有哪些？

14.普通螺栓連接和摩擦型高強度螺栓連接，在抗剪連接中，它們

傳力方式和破壞形式有何不同？

15.螺栓排列有哪些構(gòu)造規(guī)定？

16.普通螺栓抗剪連接中，有也許浮現(xiàn)哪幾種破壞形式？詳細設計

2

時，哪些破壞形式是通過計算來防止？哪些是通過構(gòu)造辦法來

防止？如何防止？

17.高強度螺栓8.8級和10.9級代表什么含義？

18.軸心壓桿有哪些屈曲形式？

19.在考慮實際軸心壓桿臨界力時應考慮哪些初始缺陷影響？

20.在計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定期，對虛軸為什么要采用

換算長細比？

21.什么叫鋼梁喪失整體穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定重要因素是什

么？提高鋼梁整體穩(wěn)定有效辦法是什么？

22.什么叫鋼梁喪失局部穩(wěn)定？如何驗算組合鋼梁翼緣和腹板局

部穩(wěn)定？

23.壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？

24.壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？

計算題

1.實驗算如圖所示牛腿與柱連接對接焊縫強度。荷載設計值

F=220kNo鋼材Q235,焊條E43,手工焊，無引弧板，焊縫質(zhì)

2

量三級。關于強度設計值/；"=215N/mm?,=185N/mmo（假

定剪力所有由腹板上焊縫承受）

3

2.試計算如圖所示鋼板與柱翼緣連接角焊縫強度。已知N=390kN

（設計值），與焊縫之間夾角。=60。。鋼材Q235,焊條E43,手

2

工焊。關于強度設計值//=160N/mmo

3.設計雙角鋼拉桿與節(jié)點板之間連接角焊縫計算長度Li=?,L2=?

已知：采用三面圍焊：hf=6mm,fWf=160N/mm2,N=529kN（靜載

設計值）

4

4.設計矩形拼接板與板件用三面圍焊連接平接接頭。軸心拉力N

=1250kN,（靜載設計值），鋼材Q235,焊條E43,手工焊。關于

強度設計值/=215N/nim2,

fWf=160N/mm2o圖示尺寸單位mm.湃縫Lw2實際長度取cm整

數(shù)）

5.設計矩形拼接板與板件用普通螺栓連接平接接頭。（如圖所

示，單位mm）。已知軸心拉力設計值N=600KN,關于強度

b2b22

設計值：/v=130N/mm,/c=305N/mm,f=215N/mmo粗

5

制螺栓d=20mm,孔徑d0=21.5mmo

6.圖示一用M20普通螺栓鋼板拼接接頭，鋼材為Q235,/=215

N/mm2o試計算接頭所能承受最大軸心力設計值。螺栓M20,孔徑

b22

21.5mm,/v=130N/mm,1A=305N/mmo

坪當

7.若上題拼接接頭改用10.9級M20磨擦型高強度螺栓，接觸面

解決采用鋼絲刷清除浮銹。接頭所能承受最大軸心力設計值能增

大多少？已知高強度螺栓預拉力設計值P=155kN,接觸面抗滑移

6

系數(shù)〃-0.3o

8.計算圖示連接承載力設計值N。

螺栓M20,孔21.5mm,材料Q235A

2b2b2

己知：/=215N/mm,/v=130N/mm,fc=305N/mm。

9.試計算下圖所示連接中C級螺栓強度。已知荷載設計值F=60KN,

2b2

螺栓M20,孔徑21.5mm,A=130N/mm,/c=305N/mm.

4

10.兩端較接軸心受壓柱，高9.6m,鋼材為Q235,強度設計值

/=215N/mm2,采用圖示截面，尺寸單位mm,計算可承受外

荷載設計值N=?

7

注：①不計自重

②穩(wěn)定系數(shù)8：

2

727374757677787980

9

0.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.688

N

3E

O

9

6

500

11.已知一兩端錢支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱，長10.0m,截

面由2132a構(gòu)成，兩肢件之間距離300cm,如圖所示，

尺寸單位皿。試求該柱最大長細比。

注：一種132a截面面積A=67cm2

8

慣性矩L=11080cin4

Ixi=460cm4

12.如圖所示為二簡支梁截面，其截面面積大小相似，跨度均為12m,

跨間無側(cè)向支承點，均布荷載大小亦相似，均作用在梁上翼緣，鋼材

為Q235,試比較梁穩(wěn)定系數(shù)處,闡明何者穩(wěn)定性更好？

9

13.一簡支梁計算簡圖如下，截面采用普通工字鋼150a,材料為

Q235,除兩端支承處能制止梁端截面扭轉(zhuǎn)外，跨中無任何側(cè)向支承

點，試按整體穩(wěn)定擬定荷載P大?。ㄔO計值，不計自重）

已知：①鋼材強度設計值f=215N//wm2

②150aL=4647Ocnf,Wx=1860cm,Iy=1120cm,Wy=142cm

③整體穩(wěn)定系數(shù)：（ph

集中荷載作用于上翼緣0.5

均布荷載作用于上翼緣0.44

14.求圖示鋼梁所能承受最大均布荷載設計值（含自重），已知梁截

面為熱軋普通工字鋼145a,其截面特性為：

243

A=102cmIx=32240cmwx=1430cm

43

Iy=855cmwy=114cm

材料為Q235,強度設計值/=215N/mm2,梁兩端不能扭轉(zhuǎn)，跨中無側(cè)

向支撐點，撓度不起控制作用，截面無削弱。整體穩(wěn)定系數(shù)外=0.44.

10

9000

15.如圖所示拉彎構(gòu)件，間接承受動力荷載。橫向均布荷載設計值

為8kN/m。截面為122a,無削弱。試擬定桿能承受最大軸心拉力

22

設計值。已知：A=42cm,=30W,ix=8.99f/n,/=215N/mm。

q=8kN/m

NT?N

6000

n

16.用軋制工字鋼136a（材料Q235）作成10m長兩端較接柱，軸

心壓力設計值為650kN,在腹板平面承受均布荷載設計值q=

6.24kN/mo試計算此壓彎柱在彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定有無保證？為

保證彎矩作用平面外穩(wěn)定需設立幾種側(cè)向中間支承點？已知:

232

A=76.3cm,WX=875cm,=14Acm,iy-2.69cm,/=215N/mm。

q=6.24kN/m

《鋼構(gòu)造設計原理》復習題參照答案

一、填空題

1.承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)

2.輕質(zhì)高強、材質(zhì)均勻，韌性和塑性良好、裝

配限度高，施工周期短、密閉性好、耐熱不耐火、

易銹蝕。

3.塑性破壞、脆性破壞

4.化學成分、鋼材缺陷、冶煉，澆注，軋制、

鋼材硬化、溫度、應力集中、殘存應力、重復荷

12

載作用

5.應力集中、應力幅（對焊接構(gòu)造）或應力比

（對非焊接構(gòu)造）、應力循環(huán)次數(shù)

6.屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷

彎性能

7.焊接連接、鉀釘連接、螺栓連接

8.8hf、40mm60hf

9.螺栓剪壞、孔壁擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、端部

鋼板被剪壞、螺栓彎曲破壞

10.螺栓材質(zhì)、螺栓有效面積

11.彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲

12.殘存應力、初彎曲和初偏心、長細比

13.加強受壓翼緣、增長側(cè)向支承點

14.荷載類型、荷載作用點位置、梁截面形式、

側(cè)向支承點位置和距離、梁端支承條件

15.限制寬厚比、設立加勁肋

13

二、問答題

1.鋼構(gòu)造具備特點：d）鋼材強度高，構(gòu)造重

量輕0鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好塑性和韌

性3鋼構(gòu)造裝配化限度高，施工周期短&鋼材能

制造密閉性規(guī)定較高構(gòu)造5鋼構(gòu)造耐熱，但不耐

火6鋼構(gòu)造易銹蝕，維護費用大。

2.鋼構(gòu)造合理應用范疇：曲重型廠房構(gòu)造②大

跨度房屋屋蓋構(gòu)造3高層及多層建筑4輕型鋼構(gòu)

造5塔桅構(gòu)造6板殼構(gòu)造0橋梁構(gòu)造給移動式構(gòu)

造

3.鋼構(gòu)造對材料性能規(guī)定：合較高抗拉強度

人和屈服點力必較好塑性、韌性及耐疲勞性能3良

好加工性能

4.鋼材重要機械性能指標是屈服點、抗拉強

度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點、

抗拉強度和伸長率由一次靜力單向均勻拉伸實

驗得到；冷彎性能是由冷彎實驗顯示出來；沖擊

韌性是由沖擊實驗使試件斷裂來測定。

5.影響鋼材性能重要因素有：④化學成分2鋼

14

材缺陷3冶煉，澆注，軋制&鋼材硬化15溫度6應

力集中。殘存應力&重復荷載作用

6.鋼材在持續(xù)重復荷載作用下，當應力還低

于鋼材抗拉強度，甚至還低于屈服點時也會發(fā)生

斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材疲勞或疲勞破壞。

影響鋼材疲勞重要因素是應力集中、應力幅（對

焊接構(gòu)造）或應力比（對非焊接構(gòu)造）以及應力

循環(huán)次數(shù)。

7.選用鋼材普通考慮因素有：④構(gòu)造重要性3

荷載特性3連接辦法&構(gòu)造工作環(huán)境溫度5構(gòu)造

受力性質(zhì)

8.鋼構(gòu)造慣用連接辦法有：焊接連接、鉀釘

連接和螺栓連接三種。

焊接長處：④不需打孔，省工省時；②任何

形狀構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造以便；3氣密性、

水密性好，構(gòu)造剛度較大，整體性能較好。

焊接缺陷：d）焊縫附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變

脆；②焊接殘存應力使構(gòu)造易發(fā)生脆性破壞，殘

存變形使構(gòu)造形狀、尺寸發(fā)生變化；3焊接裂縫

一經(jīng)發(fā)生，便容易擴展。

鉀釘連接長處:塑性、韌性較好，傳力可靠,

連接質(zhì)量易于檢查。

15

鉀釘連接缺陷：因在構(gòu)件上需打孔，削弱構(gòu)

件截面；且鉀接工藝復雜，技術規(guī)定高。

螺栓連接長處:具備鉀釘連接塑性、韌性好,

傳力可靠長處，又兼?zhèn)浒惭b拆卸以便，可以多次

重復使用長處，且連接變形小。

9.焊縫也許存在缺陷有裂紋、氣孔、夾硝、

燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。

10.焊縫質(zhì)量分為三個級別。三級質(zhì)量檢查只

對所有焊縫進行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外

觀可見缺陷及幾何尺寸偏差必要符合三級合格

原則規(guī)定；二級質(zhì)量檢查除對外觀進行檢查并達

到二級質(zhì)量合格原則外，還需用超聲波或射線探

傷20%焊縫，達到B級檢查ni級合格規(guī)定；一

級質(zhì)量檢查除外觀進行檢查并符合一級合格原

則外，還需用超聲波或射線對焊縫100%探傷，

達到B級檢查n級合格規(guī)定；（見《鋼構(gòu)造工程

施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-）

11.對接焊縫構(gòu)造規(guī)定有：

也普通對接焊多采用焊透縫，只有當板件較厚，

內(nèi)力較小，且受靜載作用時，可采用未焊透對接

縫。

16

2為保證對接焊縫質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將

焊口邊沿加工成不同形式坡口。

3起落弧處易有焊接缺陷，因此要用引弧板。但

采用引弧板施工復雜，因而除承受動力荷載外，

普通不用引弧板，而是計算時為對接焊縫將焊縫

長度減21（t為較小焊件厚度力

④對于變厚度（或變寬度）板對接，在板一面（一

側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不不不大于1:2.5

斜面，避免應力集中。b當鋼板在縱橫兩方向進

行對接焊時，焊縫可采用十字形或T形交叉對

接，當用T形交叉時，交叉點間距不得不大于

200mmo

12.角焊縫計算假定是：①破壞沿有效載面；g

破球茴上應力均勻分蒲瞥構(gòu)造要求

部位項目構(gòu)造要求備注

A/41.2"（鋼管結(jié)構(gòu)除外）；

tl為較薄焊件厚度,；為

上限f46時,A/（t

對板邊,,板邊角焊縫的板件再度

焊腳尺寸t>6時（1?2）tnm

hf“為較厚煤件厚度，對自

動爆h可減1mm；對單

下限打》1.5后；當時,A/』f

面T形焊hf應加lmm.

￡為煤件厚度.

60A,內(nèi)力沿偏縫全長均勻分布

上限

焊縫長度者不限

下限8A/和40nlm

?，1，11114i

桿端與節(jié)點板

長度1.ZW^ZQJ

用兩例而角焊_11111_riijL.I

縫連接，如右

圖2o<16t|時）,

矩離4“為較薄焊件厚度

（〃412mm時）

搭接連接搭接能小長度5”及25mmh為較薄焊件厚度

13.鋼材在施焊過程中會在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)

形成不均勻溫度場，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應力，低溫

區(qū)產(chǎn)生相應壓應力。在無外界約束狀況下，焊件

內(nèi)拉應力和壓應力自相平衡。這種應力稱焊接殘

存應力。隨焊接殘存應力產(chǎn)生，同步也會浮現(xiàn)不

同方向不均勻收縮變形，稱為焊接殘存變形。

焊接殘存應力影響：由對塑性較好材料，對

靜力強度無影響；②減少構(gòu)件剛度；&減少構(gòu)件

穩(wěn)定承載力；④減少構(gòu)造疲勞強度；b在低溫條

件下承載，加速構(gòu)件脆性破壞。

焊接殘存變形影響：變形若超過了施工驗收

規(guī)范所容許范疇，將會影響構(gòu)造安裝、正常使用

和安全承載；因此，對過大殘存變形必要加以矯

正。

減少焊接殘存應力和變形辦法：

18

d）合理設計:選取恰當焊腳尺寸、焊縫布置應盡

量對稱、進行合理焊接工藝設計，選取合理施焊

順序。②對的施工：在制造工藝上，采用反變形

和局部加熱法；按焊接工藝嚴格施焊，避免隨意

性；盡量采用自動焊或半自動焊，手工焊時避免

仰焊。

14.普通螺栓連接中抗剪螺栓連接是依托螺栓

抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。當受剪螺栓連接在

達到極限承載力時，也許浮現(xiàn)五種破壞形式，即

螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件

端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。

高強螺栓連接中抗剪螺栓連接時，通過擰緊

螺帽使螺桿產(chǎn)生預拉力，同步也使被連接件接觸

面互相壓緊而產(chǎn)生相應摩擦力，依托摩擦力來傳

遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生

滑移做為承載能力極限狀態(tài)。

15.螺栓排列構(gòu)造規(guī)定：

也受力規(guī)定:端距限制一一防止孔端鋼板剪斷，

22do；螺孔中距限制一限制下限以防止孔間板

破裂即保證23do,限制上限以防止板間翹曲。

②構(gòu)造規(guī)定:防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限

制螺孔中距最大值。

19

3施工規(guī)定:為便于擰緊螺栓，宜留恰當間距。

表8.3.4螺栓或鉀釘?shù)淖畲?、最小容許距離

最大容許距離最小容許

名稱位置和方向

（取兩者的較小值）距離

外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）84。或12/

中16do或24，

中垂直內(nèi)力方向

心

間構(gòu)件受壓力12do或3d。

間順內(nèi)力方向

排構(gòu)件受拉力16do或24?

距

沿對角線方向—

順內(nèi)力方向2d。

中心至

垂直剪切邊或手工氣割邊

構(gòu)件邊4do或&L5d0

內(nèi)力軋制邊、自動氣割高強度螺栓

緣距離

方向或鋸割邊其他螺栓或釧釘1.2%

注：1%為螺栓或錚釘?shù)目讖健盀橥鈱虞^薄板件的厚度。

2鋼板邊緣與剛性構(gòu)件（如角鋼、槽鋼等）相連的螺栓或聊釘?shù)淖畲箝g距，可

按中間排的數(shù)值采用。

16.普通螺栓抗剪連接中五種破壞形式：螺栓

被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部

被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種也許破壞形式

前三種，可通過相應強度計算來防止，后兩種可

采用相應構(gòu)件辦法來保證。普通當構(gòu)件上螺孔端

距不不大于紜時，可以避免端部沖剪破壞；當螺

栓夾緊長度不超過其直徑五倍，則可防止螺桿產(chǎn)

20

生過大彎曲變形。17.級別代號中，小數(shù)點前

數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱解決后最低抗拉強度，小數(shù)

點后數(shù)字是材料屈強比Qfylfu）o

8.8級為：fu^800N/mm2,fy/fu=O.8

10.9級為：fuN1000N/mm2,fy/fu=Q.9

18.受軸心壓力作用直桿或柱，當壓力達到臨

界值時，會發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢胶?/p>

狀態(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整

體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝失穩(wěn)問題稱為第一類穩(wěn)定

問題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同，

在軸心壓力作用下也許發(fā)生屈曲變形有三種形

式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。

19.在考慮實際軸心壓桿臨界力時應考慮殘存

應力影響、初彎曲和初偏心影響、桿端約束影響O

20.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截

面上橫向剪力必要通過綴材來傳遞。但因綴材自

身比較柔細，傳遞剪力時所產(chǎn)生變形較大，從而

使構(gòu)件產(chǎn)生較大附加變形，并減少穩(wěn)定臨界力。

因此在計算整體穩(wěn)定期，對虛軸要采用換算長細

比（通過加大長細比辦法來考慮綴材變形對減少

穩(wěn)定臨界力影響）。

21

21.鋼梁在彎矩較小時，梁側(cè)向保持平直而無

側(cè)向變形；雖然受到偶爾側(cè)向干擾力，其側(cè)向變

形也只是在一定限度內(nèi)，并隨著干擾力除去而消

失。但當彎矩增長使受壓翼緣彎曲壓應力達到某

一數(shù)值時，鋼梁在偶爾側(cè)向干擾力作用下會突然

離開最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同步隨著著扭

轉(zhuǎn)。這時雖然除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也

不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形

迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載

能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失整體穩(wěn)定。

影響鋼梁整體穩(wěn)定重要因素有：荷載類型、

荷載作用點位置、梁截面形式、側(cè)向支承點位置

和距離、梁端支承條件。

提高鋼梁整體穩(wěn)定性有效辦法是加強受壓

翼緣、增長側(cè)向支承點。

22.在鋼梁中，當腹板或翼緣高厚比或?qū)捄癖?/p>

過大時，就有也許在梁發(fā)生強度破壞或喪失整體

穩(wěn)定之前，構(gòu)成梁腹板或翼緣浮現(xiàn)偏離其本來平

面位置波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁局部失穩(wěn)。

組合鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性計算：

22

梁受壓翼緣自由外伸寬度b］與其厚度t之比限

值：好嚼

箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間寬度b。與其

厚度t之比限值：”4。樣

組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定計算

4）僅用橫向加勁肋加強腹板：

'Ocrbjcr。cr

③同步用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強腹板：

a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格I）：

-^+-^-+（—）2<i

^cr\bjcrl工crl

b.受拉翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格H）：

［與+^>+（工）2

Vb"2bjcr2rcr2

3同步用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加

強腹板：

a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格I）：

-^+-^-+（—）2<i

^cr\^c,cr\cr\

b.受拉翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格H）：

23

23.軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件幾何

形狀和尺寸（長度和截面幾何特性）、桿端約束

限度和與之有關屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲

或彎扭屈曲）及屈曲方向等。此外，構(gòu)件初始缺

陷（殘存應力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性

等不同工作階段性能，在計算整體穩(wěn)定期，都需

要考慮到。因而，在對軸心受壓構(gòu)件計算整體穩(wěn)

定性時，引入了整體穩(wěn)定系數(shù)。，計算公式為：

八="。在計算時，依照截面形式、屈曲方向（相

（pA

應軸）和加工條件，即可依照7對的地查取夕值計

舁。

壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)也許為彎矩作用平面內(nèi)

（彎矩普通繞截面強軸作用）時彎曲屈曲，但當

構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)剛度局限性時，也

可發(fā)生因側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)使構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲，

即彎矩作用平面外失穩(wěn)。在計算其穩(wěn)定性計算

時，除要考慮軸心受壓時所需考慮因素外，還需

考慮荷載類型及其在截面上作用點位置、端部及

側(cè)向支承約束狀況等。平面內(nèi)失穩(wěn)計算中，引入

等效彎矩系數(shù)篇，截面考慮塑性發(fā)展，對于實腹

式壓彎構(gòu)件，計算公式為N

%A0.8N/N,

24

平面外失穩(wěn)計算，同樣引入等效彎矩系數(shù)4，計

算公式為已+喑

可見，壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計算比軸心受壓構(gòu)件

要復雜。軸心受壓構(gòu)件在擬定整體穩(wěn)定承載能力

時，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷影

響，將其做為壓彎構(gòu)件，但重要還是承受軸心壓

力，彎矩作用帶有一定偶爾性。對壓彎構(gòu)件而言,

彎矩卻是和軸心壓力同樣，同屬于重要荷載。彎

矩作用不但減少了構(gòu)件承載能力，同步使構(gòu)件一

經(jīng)荷載作用，及時產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保

持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達臨界力時才突然

由直變彎平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用

平面內(nèi)穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問題，其極限承載

力應按最大強度理論進行分析。

24.局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)定問題，應應用薄

板穩(wěn)定理論，通過限制翼緣和腹板寬厚比所保

證。擬定限值原則：構(gòu)成構(gòu)件板件局部失穩(wěn)應不

先于構(gòu)件整體穩(wěn)定失穩(wěn)，或者兩者等穩(wěn)。軸心受

壓構(gòu)件中，板件處在均勻受壓狀態(tài);壓彎構(gòu)件中,

板件處在各種應力狀態(tài)下，其影響因素有板件形

狀和尺寸、支承狀況和應力狀況（彎曲正應力、

25

剪應力、局部壓應力等單獨作用和各種應力聯(lián)合

伙用)，彈性或彈塑性性能，同步尚有在腹板屈

曲后強度運用問題。

三、計算題：

1.解：

一、擬定對接焊縫計算截面幾何特性

1.計算中和軸位置(對水平焊縫形心位置取

矩)

(30-l)xlx15.5

=9.9cmy=31—9.9=21.1?！?/p>

(30-1)x1+(20-1)x1b

2.焊縫計算截面幾何特性

所有焊縫計算截面慣性矩

3224

Z1V=^-xlx(30-l)+(30-l)xlx6.1+(20-l)xlx9.4=4790CTM

所有焊縫計算截面抵抗矩

117a/卬47903W,=4=名”=2275？

W,=—=----=4A8O4Acm

K9.9第21.1

腹板焊縫計算截面面積

式：'=(307)x1=2%加2

二、驗算焊縫強度

La點

M220x20x1()4

=90.9"/加?。?；'=18527/m/(滿足)

%,W^~484x103

2.b點

26

M220x20xlQ4

=193.8N//W</；'=185N/〃加(滿足)

%~W^~227x103

F_220x1Q3

=75.9N/mni

A^~29xlO2

折算應力

Vo-2+3r2=V193.82+3x75.92=23^.2N/mm2<1.1￡"=236.5N/tnm2

2.解:

M=Nsine=390*sin60P=337.7AW

N、.=Ncos0-390xcos60P=195tN

N,337.7xlO3

?A_____________________________________________

J=1587N/mnf

2helw~2x0.7x8(200-10)

N、.195xlQ3

=9'.6N/mni

2x0.7x8(200-10)

1CQ7

y^-)2+916=159MPa<_//=1(滿足)

3,解:

-3

N3=0.7勺-?4?//=0-7x6x160x1.22x160x10=13L2kN

N.=K、N--^=0.7x529-131.2/2=304.7左N

'12

M=KN--2-=0.3x529-131.2/2=93.W

22

SO’”】。'221mm

l2x0.7%/；-2x0.7x6x160

93.1X103

，=事------------=Wmm

22x0.7%1//2x0.7x6x160

4.解:

27

端縫：N、=2Z?x〃,x。/x/7=2x320x0.7x6x1.22x160x10-3=5247ZN

側(cè)向：N2=N—M=1250-5247=725.3M

L、c=-------=------F5=--------------1-5=275tnm=2Scm

4x0.7x/iy.x/；'4x0.7x6x160

蓋板全長L=2LW2+\cm—2x28+1=57cm

5.解:

a)[Ml=與-=2X5X2O2X13OX1O-3=8kN

[M]==2Ox18x3O5x10-3=]OQ8/IAA

=81.7/GV

L-hnin

b)%=1=60°=7370V取8個

\NJmin%L/

0排列中距3do-64.5取80

端距2do=43.0取50

邊距1.5J0=32,25取40

d)凈截面驗算

l-I=(160-2x21.5)xl8=2106n/2T

N600x103c-……

(J=——=---------=28顏P<>215MPa

42106

闡明凈截面強度不夠,接頭不能承受600kN

拉力，經(jīng)驗算，蓋板應采用12mm

厚鋼板，被連接板應采用25mm鋼板。

e)拼接板長

I=2x(2x50+3x80)+10=69Onm

28

6.解：

一、螺栓所能承受最大軸心力設計值

單個螺栓受剪承載力設計值

277"乂221

M=nv宗父=2xxl30x-=81.6^?n)

單個螺栓承壓承載力設計值

此=t?甘=2x1.4x305x—=85.W

°乙c10

連接螺栓所能承受最大軸心力設計值

N="Mm=9x81.6=734MV

二、構(gòu)件所能承受最大軸心力設計值

II截面凈截面面積為

A：=S—%4)r=(25—1x2.15)x1.4=32cm2

II-II截面凈截面面積為

29

22222

A"=[2e)+(n(-1)^a+e-n,6/0]/=[2x5+(3-1)74.5+7.5-3x2,15]x1.4=29.46an

min截面凈截面面積為

2

4〃=(b-n,?d0)t=(25-2x2.15)x1.4=28.98cm

三個截面承載設計值分別為

I-I截面：N=A"=32xIO?x215=688000V=68粒N

H-II截面：N=4"=29.46x1o2x215=633400V=633AkN

in—in截面：因前面I—I截面已有4個螺栓

傳走了(功/n)N力,故有"生)N=A;"

n

N=4"=28.98x1()2x215=7Q1000V=7()吶

(1一%)d-1/9)

n

構(gòu)件所能承受最大軸心力設計值按II-II截面

N=633AkN

三、連接蓋板所能承受軸心力設計值(按V-V

截面擬定)

2

A：=(b-nyd0)t=(25-3x2.15)x2x0.8=29.68cm

N=A"=29.68x1x215=638100V=638MN

通過比較可見，接頭所能承受最大軸心力設

計值應按構(gòu)件H—H截面承載能力取值，即

M,ax=6334MO再者，若連接蓋板不取2塊8mm厚鋼

板而去2塊7mm,即與構(gòu)件等厚，則會因開孔最

多其承載力最小。

7.解：

30

一、摩擦型高強度螺栓所能承受最大軸心力設計

值

單個螺栓受剪承載力設計值

=0.9q〃P=0.9x2x0.3x155=83.7M

連接一側(cè)螺栓所能承受最大軸心力設計值

N="Mm=9X83.7=753.3kN

二、構(gòu)件所能承受最大軸心力設計值

毛截面：N=Af=250x14x215=75250GV=7525左N

I-I截面凈截面面積為

A；=(b-'do)t—(25—1x2.15)xl.4=32t7?22=l,n=9

依照(1一

〃A,

即N=4'=32xl02x：5=72850二=7285^

1-0.5%l-0.5x-

n9

II-II截面凈截面面積為

A,=[2e,+(n,-l)7a2+e2-n,d?]t=[2x5+(3-1)V4.52+7.52-3x2.15Jx1.4=29.46cra2

N=-W一=294%°-滬5=760]ow=760.MN

n1

1—0.5」l-0.5x-

n9

III-III截面凈截面面積為

=(b—k=Q5-2x2.15)x1.4=28.98cm2

因前面1—1截面已有4個螺栓傳走了(出/n)N

力，故有(1」-

nnAn

31

N=----步上---=28.98x1022；5=8()1ww=SQUkN

(1-&-0.5叼(l-l/9-0.5x-)

nn9

構(gòu)件所能承受最大軸心力設計值按II-H截面

N=728.5雨

三、連接蓋板所能承受軸心力設計值(按v-V

截面擬定)

2

A)n-(h-riyd^t=(25-3x2.15)x2x0.8=29.68cm%=3,〃=9

N=A；'=29.68X10-：215=765700v=7657^

n3

1-0.5%l-0.5xJ

n9

通過比較可見，接頭所能承受最大軸心力設

計值為Nmax=7285攵NO與上題比較增大

ZW=728.5-633.4=95.1M。

8.解：

單個螺栓受剪承載力設計值

__/?7rd"C卜CTTX2?__1_,

N\、—n---f.,=2x-----x130x—=81,1kN

,，v4八410

單個螺栓承壓承載力設計值

此=d+t-/?*=2x1.0x305X—=61JW

'乙'10

連接螺栓所能承受最大軸心力設計值

N=nN"=4x61=244W

節(jié)點板凈截面抗拉承載力：

N=10x(400—4x21.5)x215=672

故連接承載力為N=244kN

32

9.解：

單個螺栓受剪承載力設計值

=lx^^-xl30x—=40.8^

4410

單個螺栓承壓承載力設計值

此“X=2x2.0x305x—=122^V

,人c10

故應按=N\=40.8AN進行驗算

偏心力F水平及豎直分力和對螺栓群轉(zhuǎn)動中心

距離分別為：

4

N=§x60=48kN,e、.=1&7〃2

3

V=—x60=36kN,e=1.5cm

5)v

T=Ney+匕x=48x7.5+36x18=100及N?cm

扭矩T作用下螺栓“1”承受剪力在x,y兩方向

分力：

1008x7.5

T_________=23.26kN

4x52+4x7.52

1008x5

N：=-------=15.5IkN

lv4x52+4x7.52

軸心力N、剪力V作用下每個螺栓承受水平和豎

直剪力：

NN48._....jvV36...

MKT：=—=—=2kN=—=——=n9kN

4、lyn4

螺栓“1”承受合力：

Nz=&NH(N：y+N：h

=7(23.26+12)2+(15.51+9)2=4294ZN>N*=40.8ZN(不滿足)

33

10.解:

A=2(20x500)+500x8=2400(W

/=J-x8x50tf+2x20x500x260?=1435X106/HW4

*12

/=2x-!-x20x50(f=4167x103〃譚

’12

4167xl0'>.L9600

----------=132mmZ=—=72.7

rx

24000iv132

4Vf0=0.739__j-(0.739-0.732)=0.734

NG(p-A.f=0.734x24000K215=378744W=378744ZN

12.86c機〃='=1222=77.78

12.86

y

2

Ix=2(&+AX15)=2X(460+67x152)=3107W

3=15.23_L二1000

=65.66

4=-15.23

2x674,

34

I60=2.62c.%=生=2=30.53

671/,2.62

4r=J尤+升=,65.662+30532=714\

?*-4nax='77.78

12.解:

一、第一截面:

1.截面幾何特性:

A=2(16x30Q)+1200xl0=21600n/n2

I.=—XIOKIZOO?+2xl6x300x6082=4.99xl09mm

*12

I,=2x—xl6x30tf=7.2x1CT〃加

,12

4QQxl()9

%==8.1x106/〃/=8106"

A616

2.梁穩(wěn)定系數(shù):

1200316

=0.69+0.13x4=0.69+0.13x=0.76

Abh300x1232

…432021600x1