2022年鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案剖析

1、1 鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案3.1 題：答： （1）按制作方法的不同分為型鋼截面和組合截面兩大類。型鋼截面又可分為熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼兩種。組合截面按連接方法和使用材料的不同，可分為焊接組合截面（焊接截面）、鉚接組合截面、鋼和混凝土組合截面等。 （2）型鋼和組合截面應(yīng)優(yōu)先選用型鋼截面，它具有加工方便和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。3.7 題：解：由附錄 1 中附表 1 可得 i20a 的截面積為 3550mm2，扣除孔洞后的凈面積為3249275.213550anmm2。 工字鋼較厚板件的厚度為11.4mm，故由附錄 4 可得 q235 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215fn/mm2，構(gòu)件的壓應(yīng)力為2155.1383

2、24910450an3nn/mm2， 即該柱的強(qiáng)度滿足要求。新版教材工字鋼為豎放，故應(yīng)計(jì)入工字鋼的自重。工字鋼 i20a的重度為 27.9kg/m，故19712.19.8169 .27ngn；構(gòu)件的拉應(yīng)力為215139.113249197110450ann3ngn/mm2，即該柱的強(qiáng)度滿足要求。3.8 題：解：1、初選截面精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 9 頁 - - - - -

3、 - - - -2 假定截面鋼板厚度小于16mm，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取215f，125fv?？勺兒奢d控制組合：24kn.47251.410.22.1q，永久荷載控制組合：38.27kn250.71.410.235.1q簡(jiǎn)支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）129.91knql/2r，跨中的最大彎矩為m63kn.1785.547.2481ql81m22max，梁所需凈截面抵抗矩為36xmaxnx791274mm2151.051063.178fmw，梁的高度在凈空方面無限值條件；依剛度要求， 簡(jiǎn)支梁的容許擾度為l/250，參照表 3-2 可知其容許最小高度為229mm24550024lhmin，按經(jīng)驗(yàn)公式可得梁

4、的經(jīng)濟(jì)高度為347mm3007912747300w7h33xe，由凈截面抵抗矩、 最小高度和經(jīng)濟(jì)高度， 按附錄 1 中附表 1 取工字鋼i36a， 相 應(yīng)的 截 面 抵 抗矩3nx791274m m875000w， 截 面高 度229mm360h且和經(jīng)濟(jì)高度接近。按附錄1 中附表 5 取窄翼緣 h型鋼 hn400150813，截面抵抗矩3nx791274m m942000w，截面高度229mm400h。普通工字鋼梁翼緣的外伸寬度為63mm2/ )10136(b1，13f /2351399.315.863tby1，故翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d

5、f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -3 窄翼緣型鋼梁的翼緣的外伸寬度為71m m2/ )8150(b1，13f /2351346. 51371tby1，故翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。2、驗(yàn)算截面（1）普通工字鋼 i36a 截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：27630mma，4xm157600000mi，3x875000mmw，307m msixx，梁自重估

6、算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為 78.5kn/m3，梁的自重為m/719kn.05.782.1107630g-6，修正為m/60kn.05.78107630g-6自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為m2.72kn5 .51.260.081m2g， 式中 1.2 為可變荷載控制組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)?？缰凶畲罂倧澗貫閙35kn.18172. 263.178mx，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為16)8.15(t215n/mmf39.1978750001.051035.181max26b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為131.89kn2/5.5)1.260.024.47(vmax16)8.15(t125n/m mf42.9610307

7、10131.89max2v3故由以上分析可知，該普通工字鋼等截面鋼梁滿足強(qiáng)度要求。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -4 （2）窄翼緣型鋼 hn400150813 截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：27112mma，4xm188000000mi，3x942000mmw，梁自重估算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為 78.5kn/m3，梁的自重為m/670kn

8、.05.782.1107112g-6，修正為m/56kn. 05.78107112g-6自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為m2.54kn5 .51.256.081m2g， 式中 1.2 為可變荷載控制組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)?？缰凶畲罂倧澗貫閙17kn.18154. 263.178mx，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為16)13(t215n/m mf183.179420001.051017.181max26b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為131.76kn2/5.5)1.256.024.47(vmax，面積矩可近似計(jì)算如下32x517201m m2/8)13200()2/132/400(13150s，16)8.135(t125n/

9、m mf45.3181088.151720110131.76max2v83故由以上分析可知，該窄翼緣型鋼等截面鋼梁滿足強(qiáng)度要求。比較普通工字鋼和窄翼緣型鋼可發(fā)現(xiàn)，在相同的計(jì)算條件下采用窄翼緣型鋼更加經(jīng)濟(jì)。3.9 題：解：強(qiáng)度驗(yàn)算部位： a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力； b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力； c 點(diǎn)的折算應(yīng)力； d 點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 9 頁 - - -

10、- - - - - -5 300knpr，m600kn2300mmax，梁截面的相關(guān)參數(shù)：212000mm2102808800a，433xmm1259920000)800272-820(280121i，腹板軸線處的面積矩31774000mm200840040510280s，腹板邊緣處的面積矩31134000mm40510280s。梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值1.1304kn/m2.15.781012000g-6（也可按課本的方法計(jì)算，此處直接采用荷規(guī)附錄a 提供的重度），m16.956kn1.2101.130481m2g，跨中最大總彎矩m956kn.616956.16600mx。a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為：由于翼

11、緣自由外伸的寬厚比為，13fy235136 .131028280，故取x對(duì)軸的部分塑性發(fā)展系數(shù)0.1x。16)10(t215n/m mf77.20012599200001.041010616.956max26b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為：306.78kn2/101304.12.1300vmax16)8(t125n/m mf99.538125992000017740001078.306max2v3c 點(diǎn)的折算應(yīng)力為：m610.85kn1.221304.15. 0278.306m2，304.07kn21304.12.1306.78v，精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - -

12、- - - - 第 5 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -6 2334.21n/m m8125992000011340001007.304，2693n/mm.193125992000040010610.85，折算應(yīng)力為222zs236.5n/mm1f.178.2023。d 點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力215mpafmm/250n1508103000.1ltf23zwc；d 點(diǎn)正應(yīng)力為壓應(yīng)力，其值大小為293n/mm.193；剪應(yīng)力向下，大

13、小為234.21n/mm 。代入折算應(yīng)力計(jì)算公式可得，22c2c2zs236.5n/mm1f. 1234.813， 即 d 點(diǎn)的折算應(yīng)力滿足強(qiáng)度要求，但局部壓應(yīng)力不滿足強(qiáng)度要求。故由以上分析可知，該焊接工字型等截面鋼梁不滿足強(qiáng)度要求 。3.10 題：解：1、初選截面假定截面鋼板厚度小于16mm，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取215f，125fv，簡(jiǎn)支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）750knp/2r，跨中的最大彎矩為m3000kn4750mmax，梁所需凈截面抵抗矩為376xmaxnxmm103289.12151.05103000fmw，梁的高度在凈空方面無限值條件；按經(jīng)驗(yàn)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為1358mm3001

14、01.32897300w7h373xe，考慮到梁截面高度大一些， 更有利于增加剛度， 初選梁的腹板高度為1400mmhw。腹板厚度按支點(diǎn)處最大剪力需要確定，精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -7 43mm.61251400107505 .1fh1.5vt3vww，按經(jīng)驗(yàn)公式估算40mm.311140011htww，故選用腹板厚度為10mmtw

15、。修正為：10.76mm1.076cm1114011htww，故選用腹板厚度為10mmtw。按近似公式計(jì)算所需翼緣板面積27wwwx7159mm61400101400103289.16hthwbt， 初選翼緣板寬度為 400mm，則所需厚度為9mm.174007159t。考慮到公式的近似性和鋼梁的自重作用等因素，選用20mmt。梁翼緣的外伸寬度為195m m2/)10400(b1，13f /2351375.920195tby1，故翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。2、驗(yàn)算截面截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：230000mm220400101400a，41033xmm101.0353)

16、1400390-1440(400121i，3710 xmm101.4379720101.0353w，腹板軸線處的面積矩36mm1013.83501070071020400s，腹板邊緣處的面積矩精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -8 36mm1068. 571020400s。梁自重估算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為 78.5kn/m3，梁的自重為

17、m/826kn.25.782.11030000g-6，自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為m13kn.2781.2826.281m2g，式中 1.2 為可變荷載控制組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)。跨中最大總彎矩為m3027.13kn13.273000mx，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為16)20t(205n/m mf50.200104379. 11.051013.3027276翼緣處b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為56kn.7632/8826.22.1750vmax16)10t(125n/m mf96.5910101.03531013.81056.7632v1063腹板處c 點(diǎn)的折算應(yīng)力為2106204.67n/m m100353.1

18、7001013.3027，2106389n/mm.4110101.03531068.51056.763，按能量理論的折算應(yīng)力為)1610(236.5n/mm1f. 1217.153222zst腹板邊緣處。故由以上分析可知，該焊接工字型等截面鋼梁滿足強(qiáng)度要求。3.11 題：解：由附錄 1 的附表 1 可得 i45a 的截面積為 10200mm2，單位質(zhì)量為80.4kg/m，抵抗矩為1430000mm3，翼緣平均厚度18mm16mm，鋼精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -9 材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為205n/mm2，由表 3-3 得工字鋼繞強(qiáng)軸的截面塑性發(fā)展系數(shù)為 1.05。鋼梁自重標(biāo)準(zhǔn)值m/788n8.94.80g，跨中處的最大彎矩為m26