西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育2016鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作業(yè)答案課件

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一次作業(yè)一、簡(jiǎn)答題1、設(shè)置檁條拉條有何作用？如何設(shè)置檁條拉條?答：為了給檁條提供側(cè)向支承，減小檁條沿屋面坡度方向的跨度，減小檁條在施工和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)。當(dāng)檁條的跨度 46 m 時(shí)，宜設(shè)置一道拉條；當(dāng)檁條的跨度為 6m 以上時(shí)，應(yīng)布置兩道拉條。屋架兩坡面的脊檁須在拉條連接處相互聯(lián)系，或設(shè)斜拉條和撐桿。Z 形薄壁型鋼檁條還須在檐口處設(shè)斜拉條 和撐桿。當(dāng)檐口處有圈梁或承重天溝時(shí)，可只設(shè)直拉條并與其連接。當(dāng)屋蓋有天窗時(shí)，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿。2、壓型鋼板根據(jù)波高的不同，有哪些型式，分別可應(yīng)用于哪些方面？答：高波板：波高75mm，適用于作屋面板 中波板：波高 50

2、75mm，適用于作樓面板及中小跨度的屋面板 低波板：波高50mm，適用于作墻面板。3、屋架中，匯交于節(jié)點(diǎn)的拉桿數(shù)越多，拉桿的線剛度和所受的拉力越大時(shí)，則產(chǎn)生的約束作用越大，壓桿在節(jié)點(diǎn)處的嵌固程度越大，壓桿的計(jì)算長度越小，根據(jù)這個(gè)原則桁架桿件計(jì)算長度如何確定? 答：桁架平面內(nèi)：弦桿、支座斜桿、支座豎桿-桿端所連拉桿少，本身剛度大，則 lox =l；其他中間腹桿：上弦節(jié)點(diǎn)所連拉桿少，近似鉸接或者下弦節(jié)點(diǎn)處、下弦受拉且剛度大，則lox =0.8l ；桁架平面外：對(duì)于腹桿發(fā)生屋架外的變形，節(jié)點(diǎn)板抗彎剛度很小，相當(dāng)于板鉸，取loy=l1；l1范圍內(nèi)，桿件內(nèi)力改變時(shí)，則 loy=l1(0.75+0.25N

3、2/N)斜平面：腹桿計(jì)算長度 loy=0.9l4、由雙角鋼組成T形或十字形截面的的桿件，為保證兩個(gè)角鋼共同工作，在兩角鋼間每隔一定距離加設(shè)填板以使兩個(gè)角鋼有足夠的連系，填板間距有何要求?答：填板間距：對(duì)壓桿ld4i，對(duì)拉桿ld80i；在T形截面中，i為一個(gè)角鋼對(duì)平行于填板的自身形心軸的回旋半徑；在十字形截面中i為一個(gè)角鋼的最小回旋半徑；5、屋架節(jié)點(diǎn)板厚度如何確定？中間節(jié)點(diǎn)板厚度與支座節(jié)點(diǎn)板厚度有何關(guān)系？中間節(jié)點(diǎn)板厚度與填板厚度有何關(guān)系？答：答：節(jié)點(diǎn)板的厚度對(duì)于梯形普通鋼桁架等可按受力最大的腹桿內(nèi)力確定，對(duì)于三角形普通鋼桁架則按其弦桿最大內(nèi)力確定；在同一榀桁架中，所有中間節(jié)點(diǎn)板均采用同一種厚度，

4、支座節(jié)點(diǎn)板由于受力大且很重要，厚度比中間的增大2mm；中間節(jié)點(diǎn)板厚度與填板厚度相等16、三角形、梯形、平行弦橫加各適用于哪些屋蓋體系？答：三角形屋架主要用于屋面坡度較大的有檁條屋蓋結(jié)構(gòu)中或中、小跨度的輕型屋面結(jié)構(gòu)中。梯形屋架一般用于屋面坡度較小的屋蓋結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)已成為工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的基本形式。平行弦屋架一般用于單坡屋面的屋架及托架或支撐體系中。17、試述吊車梁的類型及其應(yīng)用范圍？答：吊車梁按結(jié)構(gòu)體系可分為實(shí)腹式、下?lián)问胶丸旒苁?。按支承情況分為簡(jiǎn)支和連續(xù)。實(shí)腹簡(jiǎn)支吊車梁應(yīng)用最廣，當(dāng)跨度及荷載較小時(shí)，可采用型鋼梁，否則采用焊接梁，連續(xù)梁比簡(jiǎn)支梁用料經(jīng)濟(jì)，但由于它受柱的不均勻沉降影響較明顯，一般很少

5、應(yīng)用；下?lián)问降踯嚵汉丸旒苁降踯嚵河娩摿枯^少，但制造費(fèi)工、高度較大，桁架式吊車梁可用于跨度大但起重量較小的吊車梁中。18、布置柱網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？答：柱網(wǎng)布置主要是根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)的要求確定。此外，還要考慮建筑內(nèi)其他部分與柱網(wǎng)的協(xié)調(diào)，如基礎(chǔ)、地下管道、煙道等。19、為什么要設(shè)置溫度縫？答：當(dāng)廠房平面尺寸很大時(shí)，由于溫度影響會(huì)使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，并導(dǎo)致墻和屋面的破壞，因此要設(shè)置溫度縫。20、廠房柱有哪些類型？它們的應(yīng)用范圍如何？答：廠房橫向框架柱按其形式可分為等截面柱、均勻變截面柱、臺(tái)階式柱和分離式柱。等截面柱適用于吊車起重量小于200kN的車間；均勻變截面柱適用于輕鋼結(jié)構(gòu)廠房；臺(tái)階

6、式柱適用于傳統(tǒng)廠房；分離式柱一般較臺(tái)階式柱費(fèi)鋼材，上部剛度較小，但在吊車起重量較大而廠房高度小于18m時(shí)采用分離式柱，還可用在有擴(kuò)建的廠房中，吊車荷載比較大而廠房用壓型鋼板做屋面的廠房中。11、簡(jiǎn)述在什么情況下，宜設(shè)置屋架下弦橫向水平支撐？答：下承式屋架跨度24m時(shí)，或廠房內(nèi)有振動(dòng)設(shè)備，(A6級(jí)以上)重級(jí)工作制橋式吊車或起重量在30t以上中級(jí)工作制(A4級(jí)以上)橋式吊車時(shí)。山墻抗風(fēng)柱支承于屋架下弦時(shí)。屋架下弦設(shè)有懸掛吊車(或懸掛運(yùn)輸設(shè)備)時(shí)。在屋架下弦平面設(shè)置縱向支撐時(shí)。采用彎折下弦屋架時(shí)。12、試述屋面支撐的種類及作用。答：種類：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、豎向支撐

7、、系桿。作用：1、保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性；2、保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間剛度和整體性；3、為受壓弦桿提供側(cè)向支撐點(diǎn)；4、承受和傳遞縱向水平力；5、保證結(jié)構(gòu)在安裝和架設(shè)過程中的穩(wěn)定性。13、如何確定桁架節(jié)點(diǎn)板厚度？一個(gè)桁架的所有節(jié)點(diǎn)板厚度是否相同？答：節(jié)點(diǎn)板上應(yīng)力分布比較復(fù)雜，一般不作計(jì)算，通常節(jié)點(diǎn)板厚度可根據(jù)腹桿（梯形屋架）或弦桿（三角形屋架）的最大內(nèi)力選用。一個(gè)桁架的所有節(jié)點(diǎn)板厚度不相同。14、檁條分實(shí)腹式和格構(gòu)式，這兩種結(jié)構(gòu)形式各適用于哪種情況？答：實(shí)腹式檁條構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造幾安裝方便，常用于跨度為3-6m的情況；當(dāng)檁條跨度大于6m時(shí)，采用格構(gòu)式檁條。15、為什么檁條要布置拉條？是不是凡是檁條均配

8、置拉條？答：為了給檁條提供側(cè)向支承，減小檁條沿屋面坡度方向的跨度，減小檁條在施工和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，需要設(shè)置檁條。不是所有檁條均配置拉條，如空間桁架式檁條和T形桁架檁條都不需要設(shè)置。6、屋架上弦桿有非節(jié)點(diǎn)荷載作用應(yīng)如何設(shè)計(jì)？桿件局部彎矩如何確定？答：把節(jié)間荷載化為節(jié)點(diǎn)荷載，計(jì)算屋架在節(jié)點(diǎn)荷載作用下軸力計(jì)算節(jié)間荷載產(chǎn)生的局部彎矩按壓彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算7、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的基本原則是什么？答：連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)有明確的傳力路線和可靠的構(gòu)造保證。傳力應(yīng)均勻和分散，盡可能減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，一方面要根據(jù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的實(shí)際受力狀況，選擇合理的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖；另一方面節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要與結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖

9、相一致。避免因節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不恰當(dāng)而改變結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力狀態(tài)，并盡可能地使節(jié)點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖接近于節(jié)點(diǎn)實(shí)際工作情況。便于制作、運(yùn)輸和安裝。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)，對(duì)制作和安裝影響很大。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)便于施工，則施工效率高，成本降低；反之，則成本高，且工程質(zhì)量不易保證。所以應(yīng)盡量簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。經(jīng)濟(jì)合理。要對(duì)設(shè)計(jì)、制作和施工安裝等方面綜合考慮后，確定最合適的方案。在省工時(shí)與省材料之間選擇最佳平衡。盡可能減少節(jié)點(diǎn)類型，連接節(jié)點(diǎn)做到定型化、標(biāo)準(zhǔn)化。 總體來說，首先節(jié)點(diǎn)能夠保證具有良好的承載能力，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可以安全可靠地工作；其次則是施工方便和經(jīng)濟(jì)合理。8、簡(jiǎn)述柱間支撐布置的原則。答：1.承受并傳遞縱向水平荷載：作用于山

10、墻上的風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載、縱向地震力等。2.減少柱在平面外的計(jì)算長度。3.保證廠房的縱向則度。9、選擇軸心受壓實(shí)腹柱的截面時(shí)應(yīng)考慮哪些原則？ 答：1.面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；2.使兩個(gè)主軸方向等穩(wěn)定性，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果；3.便于與其他構(gòu)件連接；4.盡可能構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，取材方便。10、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。答：上弦橫向水平支撐的作用：為屋架上弦提供側(cè)身支撐，承受山墻傳來的風(fēng)荷載等。上弦橫向水平支撐的布置要求：上弦橫向水平支撐最好設(shè)置在屋蓋兩端或溫度區(qū)段的第一柱間。但當(dāng)兩端第一柱間比中部縮進(jìn)0.5m時(shí)，也常設(shè)在端部第二

11、柱間。上弦橫向水平支撐的間距不宜超過60m。當(dāng)房屋縱向長度較大時(shí)，應(yīng)在房屋長度中間再加設(shè)置橫向水平支撐26、設(shè)計(jì)實(shí)腹式檁條時(shí)應(yīng)進(jìn)行哪些驗(yàn)算？答：實(shí)腹式檁條設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮扭矩，按雙向受彎構(gòu)件計(jì)算，需驗(yàn)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度。27、簡(jiǎn)述拉條的布置原則。答：1）跨度小于4m可不設(shè)拉條，4-6m在跨中設(shè)一道拉條，大于6m在1/3跨度處設(shè)二道拉條.2）當(dāng)屋蓋有天窗時(shí)，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿。28、鋼結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)包括以下哪幾個(gè)方面？答：1）整個(gè)結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡（如傾覆）2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度被超過而破壞；3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（倒塌）；4）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（

12、屈曲等）；5）結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過度的塑性變形，而不適于繼續(xù)承載；6）在重復(fù)荷載作用下構(gòu)件疲勞斷裂29、簡(jiǎn)述單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)布置。答：?jiǎn)螌訌S房鋼結(jié)構(gòu)的組成單層廠房結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以抵抗來自屋面、墻面、吊車設(shè)備等各種豎向及水平荷載的作用。單層廠房鋼結(jié)構(gòu)一般是由天窗架、屋架、托架、柱、吊車梁、制動(dòng)梁(或衍架)、各種支撐以及墻架等構(gòu)件組成的空間骨架橫向平面框架，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)，由框架柱和橫梁(或屋架)構(gòu)成。承受作用在廠房的橫向水平荷載和豎向荷載并傳遞到基礎(chǔ)。縱向平面框架，由柱、托架、吊車梁及柱間文撐等構(gòu)成。其作用是保證廠房骨架的縱向不可變性和剛度，承受縱向水平荷載(吊車的縱向制

13、動(dòng)力、縱向風(fēng)力等并傳遞到基礎(chǔ)。屋蓋結(jié)構(gòu)，由天窗架、屋架、托架、屋蓋支撐及棱條構(gòu)成。30、簡(jiǎn)述廠房高度的定義，結(jié)合下圖寫出有吊車廠房高度的表達(dá)式，并說明該表達(dá)式中各符號(hào)的含義？廠房高度是指室內(nèi)地面至柱頂(或屋蓋斜梁最低點(diǎn)、或屋架下弦底面)的距離。廠房高度的確定必須滿足生產(chǎn)工藝要求，并應(yīng)綜合考慮空間的合理利用。 對(duì)于有吊車的廠房，不同的吊車對(duì)廠房高度的影響各不相同。對(duì)采用支撐式梁式吊車和橋式吊車廠房來說,廠房高度按式)確定： H=H1+H2 H1=h1+h2+h3+h4+h5H2=h6+h7根據(jù)廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，柱頂標(biāo)高H應(yīng)為300mm的倍數(shù)。式中 H1 軌頂標(biāo)高。 H2 軌頂至柱頂高度

14、。h1 需跨越的最大設(shè)備高度。h2 起吊物與跨越物間的安全距離， 一般為400mm500mm。h3 起吊的最大物件高度。h4 吊索最小高度，根據(jù)起吊物件的大小和起吊方式?jīng)Q定，一般大于1m。h5 吊鉤至軌頂面的距離，由吊車規(guī)格表中查得。h6 軌頂至小車頂面的距離，由吊車規(guī)格表中查得。h7 小車頂面至屋蓋斜梁最低點(diǎn)或屋架下弦底面之間的安全距離，應(yīng)考慮屋蓋結(jié)構(gòu)的撓度、廠房可能不均勻沉陷等因素，最小尺寸為220mm，濕陷性黃土地區(qū)一般不小于300mm。如果屋架下弦懸掛有管線等其它設(shè)施時(shí)，還需另加必要的尺寸。21、結(jié)合下圖寫出有吊車廠房橫向柱距的表達(dá)式，并說明該表達(dá)式中各符號(hào)的含義？答：對(duì)于有吊車的廠房

15、，跨度一般取上部柱中心線間的橫向距離，可按式L0=LK+2S式中LK 支撐式梁式吊車或橋式吊車的跨度；S 由吊車大輪中心線至上柱軸線的距離，應(yīng)滿足下式要求：S=B+C+D/2B 吊車梁或吊車橋架懸伸長度，可由行車樣本查得；C 吊車外緣和柱內(nèi)緣之間的必要空隙：當(dāng)?shù)踯嚻渲亓坎淮笥?00KN時(shí)，不宜小于80mm；當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓看笥诨虻扔?50KN時(shí)，不宜小于100mm；當(dāng)?shù)踯嚭椭g需設(shè)走道時(shí)，則不得小于400mm。D 上段柱寬度。22、為什么梯形屋架除按全跨荷載計(jì)算外，還要按半跨荷載進(jìn)行計(jì)算？答：因?yàn)閷?duì)梯形屋架、人字形屋架、平行弦屋架等的少數(shù)斜腹桿（一般為跨中每側(cè)各兩根斜腹桿）可能在半跨荷載作用下產(chǎn)

16、生最大內(nèi)力或引起內(nèi)力變號(hào)，所以對(duì)這些屋架還應(yīng)根據(jù)使用和施工過程的荷載分布情況考慮半跨荷載的作用。23、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。答：上弦橫向水平支撐的作用：為屋架上弦提供側(cè)身支撐，承受山墻傳來的風(fēng)荷載等。上弦橫向水平支撐的布置要求：上弦橫向水平支撐最好設(shè)置在屋蓋兩端或溫度區(qū)段的第一柱間。但當(dāng)兩端第一柱間比中部縮進(jìn)0.5m時(shí)，也常設(shè)在端部第二柱間。上弦橫向水平支撐的間距不宜超過60m。當(dāng)房屋縱向長度較大時(shí)，應(yīng)在房屋長度中間再加設(shè)置橫向水平支撐。24、選擇軸心受壓實(shí)腹柱的截面時(shí)應(yīng)考慮哪些原則？答：1.面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；2.使兩

17、個(gè)主軸方向等穩(wěn)定性，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果；3.便于與其他構(gòu)件連接；4.盡可能構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，取材方便。25、簡(jiǎn)述柱間支撐的作用？答：1.承受并傳遞縱向水平荷載：作用于山墻上的風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載、縱向地震力等。2.減少柱在平面外的計(jì)算長度。3.保證廠房的縱向則度。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二次作業(yè)二、計(jì)算題論述題題目說明: （10.0 分）1. 計(jì)算題1-7題1422868706733.doc1.按兩臺(tái)吊車，每臺(tái)轎車吊車有兩輪，共有四輪，吊車橫向水平荷載取橫行小車重量與額定起重量的10%，在乘以重力加速度，每臺(tái)吊車按四輪分配。TTK=2*2*0.1*(7.2+20)/4*9.8=26.66(KN)2.解：

18、用填板連接而成的雙角鋼 T 形截面受壓構(gòu)件，若按實(shí)腹式受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算， 則填板間距 S40i， 對(duì)于雙角鋼 T 形截面時(shí)， i 取一個(gè)角鋼與填板平行的形心軸的回轉(zhuǎn)半徑。 同時(shí)規(guī)定受壓構(gòu)件的兩個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)之間的填板數(shù)不得少于 2 個(gè)。由于 S40i=40ix=40 1.53=61.2cm，只需設(shè)置 1 塊，而受壓構(gòu)件設(shè)置的最小數(shù)是 2 塊，故該受壓 腹桿應(yīng)設(shè)置 2 塊。3.如圖所示上弦桿與腹桿之間的節(jié)點(diǎn)板，上弦桿為2L10010，節(jié)點(diǎn)板厚t=12mm。承受集中力P=37.44kN，弦桿內(nèi)力差N=421200N，為了便于在上弦擱置大型屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)肢背8mm，用塞縫連接。求：上弦桿

19、角鋼趾部角焊縫的焊腳尺寸。解：肢背：hf=t/2=6mm，lw=360-12=348mm。承受集中力P=37.44kN，則：f=P/20.7hflw=37440/(20.76348)=13 N/mm2ffw=160N/mm2肢尖：肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差421200N，偏心距e=10-2.5=7.5cm，偏心彎矩： M=N e=42120075=31590000Nmm，hf =8mm，則N =N/(20.7 hf lw)=421200/(20.78348)=108 N/mm2M=M/WW=631590000/(20.783482)=140 N/mm22N+(M/1.22)21/2=1072+(1

20、38/1.22)21/2=158 N/mm2ffw=160N/mm2滿足強(qiáng)度要求。4.解：根據(jù)鋼規(guī)第7.2.2條第1款，式（7.2.2-1）及表7.2.2-1、表7.2.2-2，一個(gè)10.9級(jí)M16高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：Nbv=0.9nfP=0.910.35100=31.5kN高強(qiáng)度螺栓數(shù)量計(jì)算：n=V/ Nbv =110.2/31.5=3.29，取4個(gè)。5.解： 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）第4.1.3條注：h0=700-2(24+28)=596mm，h0/tw=596/13=45.86、寫出下圖人字形支撐內(nèi)力N1和N2的公式。H+W1=(N1-N2)cos則：N

21、1= N2=（ H+W1）/2cos式中：N1斜拉桿承載力設(shè)計(jì)值；N2斜壓桿承載力設(shè)計(jì)值；N2=- N17、解：如圖所示，絕對(duì)最大彎矩將發(fā)生在荷載F2或F3下面的截面。1)梁上荷載的合力：FR=824=328KN2)確定FR和Fk的間距a由于F1=F2=F3=F4，故其合力FR和F3的間距應(yīng)相等，可求得a=1.5/2=0.75m。3)確定Fk作用點(diǎn)位置由Fk與FR合力應(yīng)位于梁中點(diǎn)兩側(cè)的對(duì)稱位置上，因而Fk=F2距跨中為a/2=0.375m。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三次作業(yè)三、綜合分析題論述題1.解：（1）內(nèi)力計(jì)算： 檁條線荷載：pk=0.370.808+0.1+0.500.75=0.774 kN/m P=

22、1.2 (0.37+0.808+0.1)+1.4 0.50 0.75=1.004 kN/m Px=psin21.800=0.373 kN/m Py=pcos21.800=0.932 kN/m 彎矩設(shè)計(jì)值：Mx=pyl2/8=0.93262/8=4.19kN.m My=pxl2/32=0.37362/32=0.42kN.m (2)截面選擇及強(qiáng)度驗(yàn)算選擇輕型槽鋼10，如圖所示。Wx=34.8cm3，Wymax=14.2cm3,Wymin=6.5cm3,Ix=173.9cm4，ix=3.99cm，iy=1.37cm。計(jì)算截面有孔洞削弱，考慮0.9的折減系數(shù)，則凈截面模量為：Wnx=0.934.8=3

23、1.30 cm3，Wnymax=0.914.2=12.78 cm3，Wnymin=0.96.5=5.85 cm3。屋面能阻止檁條失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，截面的塑性發(fā)展系數(shù)x=1.05，=1.20，計(jì)算截面a、b點(diǎn)的強(qiáng)度為：a=Mx/xWnx+ My/yWnymin=4.19106/(1.0531.32103)+0.42106/(1.25.85103)=187.2N/mm2215 N/mm2 b=Mx/xWnx+ My/yWnymax=4.19106/(1.0531.32103)+0.42106/(1.0512.78103)=158.7N/mm2215 N/mm2(3)撓度計(jì)算y=5/384(0.774co

24、s21.8060004）/（206103173.9104=33.85mml/150=40mm(無積灰) （4）構(gòu)造要求x=600/3.99=150.4200故此檁條不可兼作屋面平面內(nèi)的支撐豎桿或剛性系桿，只可兼作柔性系桿。2、解：1）解：=0.5(1+N0/N)1/2=0.5(1+250/250)1/2=1.0 l=2.828，則平面外：l0=l=2.828m 2）解：=0.5(1-3N0/4N)1/2=0.5(1-3150/4150)1/2=0.350.5取=0.5，l0=l=0.52.828=1.414m3）解：斜桿BC：承受250-150=100 kN 壓力斜桿AD：承受250+150=

25、400 kN 壓力 =0.5(1+N0/N)1/2=0.5(1+100/400）1/2=0.791 l0=l=0.7912.828=2.236m3、 解：（1）肢件的選擇設(shè)y=60 查表y=0.807 則AN/f=1500000/0.807215=8645mm2 選236a查表得A=47.8cm2 i1=2.73cm iy=13.96cm I1=455cm4 驗(yàn)算：剛度y=l0y/iy=7500/139.6=53.7=150y=0.839, N/A=1500000/0.83947.82100=187N/mm2 f=205N/mm2(2)確定分肢間距令ox=y， 1=0.5y=26.85 則x=

26、(2y-2x)0.5= (2y-2x)0.5= 46.5 ix=l0x/x=7500/46.5=161.3則a=2(i2x-i21)0.5=2(161.32-27.32)0.5=318mm 取a=320mm驗(yàn)算對(duì)虛軸的剛度級(jí)穩(wěn)定性: Ix=2I1+A(a/2)2=2455+47.8(32/2)2=25383.6cm4 ix=(Ix/A)0.5=25383.6/(247.8)0.5=16.3cm x=l0x/ix=75000/163=460x=2x+210.5=462+26.8520.5=53.3 查表x=0.841N/x A=1500000/(0.84147.82100)=186.6N/mm2

27、 6I1/l1=6455104/953=28620mm3 綴板與肢件的連接焊縫設(shè)計(jì)：取hf=8mm lw=200mm綜上綴板式格構(gòu)截面肢件為236a，綴板為-32022010。4.設(shè)計(jì)由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長 7.5m，兩端鉸接，設(shè)計(jì)軸心壓力為 1500KN，鋼材為 Q235B，截面無削弱。 l=解：選擇截面尺寸（1）初選截面：設(shè) = 70 y = 0.751 （b 類）1500 103 則A= = = 9289mm 2 = 92.89cm 2 ， y f 0.751 215 N選 232a， ，其面積 A = 48.50 2 = 97cm ， i y = 12.44cm（2）驗(yàn)算實(shí)軸的整體

28、穩(wěn)定y =l0 y iy=7500 = 60 = 150 ，b 類截面，查表得 y = 0.807 124.4N 1500 103 = = 191.6 Mpa f = 215Mpa ，繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定滿足。 = y A 0.807 97 102（3）確定柱寬 設(shè) 1 = 30 x = y2 12 = 602 302 = 52 ix =l0 xx=7500 = 144.2mm ， 52b=ix 144.2 = = 327.7 mm 取 b=330mm，（4）驗(yàn)算虛軸的整體穩(wěn)定15z0 = 2.24cm ， I1 = 304.7cm 4 ， i1 = 2.51cm截面對(duì)虛軸的參數(shù)：I x = 2

29、304.7 + 48.50 ( ix =255.2 2 ) = 16402cm4 = 1.64 107 mm 4 2Ix l 1.64 107 7500 = = 130mm ， x = 0 x = = 58 ， A 4850 2 133 ix130ox = x2 + 12 = 582 + 302 = 65 = 150 x = 0.780=N 1500 103 = = 198.3Mpa f = 215Mpa ，繞虛軸的整體穩(wěn)定滿足。 x A 0.780 97 102（5）綴板的設(shè)計(jì)l01 = 1i1 = 30 2.51 = 75.3cm = 753mm選用綴板尺寸為- 260 180 8 ，則

30、l1 = l01 + 180 = 753 + 180 = 933mm ，取 l1 = 930mm ， 分支線剛度 k1 = 綴板線剛度 kb =I1 304.7 10 4 = = 3276mm3 l1 930 Ib 1 1 = ( 8 1803 2) = 30470mm3 a 255.2 12則kb 30470 = = 9.3 6 k1 3267 Af 85 fy235 = 97 102 215 = 24535 N 85橫向剪力 V =Vl T = 11 = a24535 930 2 = 44705 N 255.2 24535 930 a V1l1 2 M =T = = = 5.704 106

31、 N mm 2 2 2取焊腳尺寸 h f = 8mm ，采用繞角焊，則焊縫計(jì)算長度為 lw = 180mm 驗(yàn)算焊縫： f =44705 6 5.704 106 = 44.4 Mpa ， f = = 188.6 Mpa 0.7 8 180 0.7 8 1802f 2 2 188.6 2 ( ) + f = ( ) + 44.42 = 160 Mpa = f fw = 160 Mpa 1.22 1.22165.解：（一）截面幾何特征：1、改變前截面幾何特征：A=2302+1120=240cm2Ix=30124312-29120312=59.06104cm42、改變后截面幾何特征：A=2152+1

32、120=180cm2Id=15124312-14120312=36.73104cm4Wd=Id/(h/2)=5924cm3 Sd=15261=1830cm3（二）確定截面理論斷點(diǎn)位置在離支座z處（圖a）截面的彎矩設(shè)計(jì)值MX-Z為： MX-Z=12(1.2gx+1.4qx)z-(1.2gx+1.4qx)z2=666z-55.5z2按抗彎強(qiáng)度條件，截面改變后所能抵抗的彎矩設(shè)計(jì)值Md為： Md=yxWdf=1.055924103205=1275106Nmm MX-Z=Md=666z-55.5z2=1275=z=2.39m9.61m取z=2.4m或9.6m；為了避免因翼圓截面的突然改變而引起該處較大的

33、應(yīng)力集中，應(yīng)分別在寬度方向兩側(cè)做成坡度不大于1：2.5的斜面（圖c），因而時(shí)間邊截面拼接的對(duì)接焊縫位置到梁端的距離z1為：z1=2.4-0.3-0.1524=2.1m梁截面理論變截面和實(shí)際變截面位置及形狀如圖（c）。（三）在z=2.4m處改變梁翼緣截面后的補(bǔ)充驗(yàn)算：1、在z=2.1m處腹板計(jì)算高度邊緣處折算應(yīng)力驗(yàn)算：在z=2.1m處截面的彎矩設(shè)計(jì)值Md=1275106Nmm在z=2.1m處截面的剪力設(shè)計(jì)值V1為： V1=12(1.2gx+1.4qx)-(1.2gx+1.4qx)z=399.6kN腹板計(jì)算高度邊緣處的彎曲正應(yīng)力為：=MdIX1(h0/2)=12751063672801041200

34、2=208.5N/mm2腹板計(jì)算高度邊緣處的剪應(yīng)力為：=V1Ix1SdTw=399.6103183010336728010410=19.9N/mm2梁的翼緣改變后 (z=2.1m)折算應(yīng)力為： 2+32=211.3N/MM21f=1.1215=236.5N/mm22、翼緣截面改變后梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于在本題中，梁整體穩(wěn)定性有保證，所以不需要計(jì)算截面改變后梁的整體穩(wěn)定性。3、翼緣截面改變后梁的剛度驗(yàn)算對(duì)于改變翼緣截面的簡(jiǎn)支梁，在均布荷載或多個(gè)集中荷載作用下，其撓度可采用如下近似計(jì)算公式： =M210EIx1+325Ix-IdIx T=MTI210EIx1+325Ix-IdIx=18.9mmT=1/400=30mm Q=MQI210EIx1+325Ix-IdIx=10mmT=1/500=24mm綜上：梁在z=2.4m處改變翼緣是滿足要求的。解：（一）焊縫的構(gòu)造要求：hfmin=1.5t=1.520=6.7mm;hfmax=1.2t=1.210=12mm所以取hf=8mm.（二）梁端至翼緣截面改變處焊縫強(qiáng)度計(jì)算：最大剪力發(fā)生在梁端，剪力設(shè)計(jì)值為：V=Vmax=12(1.2