鋼結(jié)構4章例題

1、設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【例【例4.14.1】圖圖4.94.9示一有中級工作制吊車的廠房屋架的雙示一有中級工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為角鋼拉桿，截面為210021001010，角鋼上有交錯排列的普，角鋼上有交錯排列的普通螺栓孔，孔徑通螺栓孔，孔徑 d d200mm200mm。試計算此拉桿所能承受的。試計算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達到的最大計算長度。鋼材為最大拉力及容許達到的最大計算

2、長度。鋼材為Q235Q235鋼。鋼。第第4 4章章 例題例題設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題圖圖4.94.9設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【解】【解】 查型鋼表附表查型鋼表附表7.47.4， 210021001010角鋼，角鋼， ， ， ，角鋼的厚度為，角鋼的厚度為10mm,10mm,在在確定危險截面之前先把它按中面展開如圖確定危險截面之前先把它按中面展開如圖5.9(5.9(b b) )所示。所示。 正交凈截面的面積為：正交凈截面的面積為：cmix05. 3cmiy52. 42/215mmNf 20 .340

3、 . 1)25 . 4105 . 4(2cmAn 齒狀凈截面的面積為：齒狀凈截面的面積為：2225 .310 . 1)225 . 44105 . 4(2cmAn設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題 危險截面是齒狀截面，此拉桿所能承受的最大拉力為：危險截面是齒狀截面，此拉桿所能承受的最大拉力為：231.5 10215677250677kNnNA fN 容許的最大計算長度為：容許的最大計算長度為：對對x x軸，軸， 350 30.510675mmoxxli對對y y軸，軸， 350 45.215820mmoyyli設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心

4、受力構件例題軸心受力構件例題【例【例4.24.2】圖圖4.21(a)4.21(a)所示為一管道支架，其支柱的設計所示為一管道支架，其支柱的設計壓力為壓力為N=1600kN(N=1600kN(設計值設計值) )，柱兩端鉸接，鋼材為，柱兩端鉸接，鋼材為Q235,Q235,截面無孔眼削弱。試設計此支柱的截面：截面無孔眼削弱。試設計此支柱的截面：用普通軋制用普通軋制工字鋼；工字鋼；用熱軋用熱軋H H型鋼；型鋼；用焊接工字形截面，翼緣用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊。板為焰切邊。圖圖4.214.21設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題圖圖4.214.21設計原理設計

5、原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【解】【解】 支柱在兩個方向的計算長度不相等支柱在兩個方向的計算長度不相等, ,故取如圖故取如圖4.21(b)4.21(b)所示的截面朝向，將強軸順所示的截面朝向，將強軸順X X軸方向軸方向, ,弱軸順弱軸順Y Y軸方向。這軸方向。這樣，柱在兩個方向的計算長度分別為：樣，柱在兩個方向的計算長度分別為：600cm;300cmoxoyll1. 1. 軋制工字鋼軋制工字鋼 圖圖4.21(b)4.21(b)(1)(1)試選截面試選截面 假定假定 ，對于軋制工字鋼，當繞，對于軋制工字鋼，當繞x x軸失穩(wěn)時屬軸失穩(wěn)時屬于于a a類截面，由附表類

6、截面，由附表4.14.1查得查得 ; ;繞繞y y軸失穩(wěn)時屬軸失穩(wěn)時屬于于b b類截面，由附表類截面，由附表4.24.2查得查得 。90714. 0 x621. 0y設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題需要的截面幾何量為：需要的截面幾何量為：cmlicmlicmfNAyyxx33. 39030067. 6906008 .11910215621. 010160000223min 由附表由附表7.17.1中不可能選出同時滿足中不可能選出同時滿足 和和 的型號，的型號，可適當照顧到可適當照顧到 和和 進行選擇。現(xiàn)試選進行選擇?，F(xiàn)試選I56aI56a，xiA,yi

7、Ayi2135cm ,22.0cm,3.18cmxyAii設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題(2) (2) 截面驗算截面驗算 因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行整體穩(wěn)定和剛度驗算。整體穩(wěn)定和剛度驗算。 長細比：長細比：1503 .9418. 33001503 .270 .2260000yyyxxxilil 遠大于遠大于 ，故由，故由 查附表查附表4.24.2得得 。xyy591. 0設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼

8、結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題32221600 10200.5N/mm205N/mm0.591 135 10NfA2.2.熱軋熱軋H H型鋼型鋼(1)(1)試選截面試選截面 圖圖4.21(c)4.21(c) 由于熱軋由于熱軋H H型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因此長細比的假設值可適當減小，假設較大，因此長細比的假設值可適當減小，假設 。60 對寬翼緣對寬翼緣H H型鋼，因型鋼，因 ，所以不論對，所以不論對x x軸或軸或y y軸軸都屬于都屬于b b類截面，當類截面，當 時，由附表時，由附表4.24.2查得查得 ，所需截面幾何量為：所

9、需截面幾何量為： 60807. 08 . 0/hb設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題322001600 1092.2cm0.807 215 1060010.0cm603005.0cm60 xxyyNAflili由附表由附表7.27.2中試選中試選 HW250HW2502502509 914,14,292.18cm ,10.8cm,6.29cmxyAii設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題(2) (2) 截面驗算截面驗算 因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字鋼因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字鋼的翼緣

10、和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行整體的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行整體穩(wěn)定和剛度驗算。穩(wěn)定和剛度驗算。 長細比：長細比：1507 .4729. 63001506 .558 .1060000yyyxxxilil 因?qū)σ驅(qū) x軸和軸和y y軸軸 值均屬于值均屬于b b類，故長細比的較大值類，故長細比的較大值 查表得查表得 。6 .55x83. 0設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題32221600 10209N/mm215N/mm0.83 92.18 10NfA3.3.焊接工字形截面焊接工字形截面 圖圖4.21(d)4.21(d)(1

11、)(1)試選截面試選截面 參照參照H H型鋼截面，選用截面如圖型鋼截面，選用截面如圖5.15(d)5.15(d)所示，翼緣所示，翼緣2 22502501414，腹板，腹板1 12502508 8，其截面面積：，其截面面積：23342 25 1.425 0.890cm1(25 27.824.2 25 )13250cm12xAI設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題34121.4 253650cm121325012.13cm9036506.37cm90yxyIii(2)(2)整體穩(wěn)定和長細比驗算整體穩(wěn)定和長細比驗算 長細比：長細比：1501 .4737. 630

12、01505 .4913.1260000yyyxxxilil設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題 因?qū)σ驅(qū) x軸和軸和y y軸軸 值均屬于值均屬于b b類類, ,故由長細比的較大值故由長細比的較大值查附表查附表4.24.2得得 。859. 032221600 10207N/mm215N/mm0.859 90 10NfA(3)(3)局部穩(wěn)定驗算局部穩(wěn)定驗算翼緣外伸部分：翼緣外伸部分：95.14235)1 . 010(9 . 84 . 15 .12yftb設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題腹板的局部穩(wěn)定：腹板的局部穩(wěn)定：

13、75.49235)5 . 025(25.318 . 0250ywfth 截面無孔眼削弱，不必驗算強度。截面無孔眼削弱，不必驗算強度。(4)(4)構造構造 因腹板高厚比小于因腹板高厚比小于8080，故不必設置橫向加勁肋。翼緣，故不必設置橫向加勁肋。翼緣與腹板的連接焊縫最小焊腳尺寸為：與腹板的連接焊縫最小焊腳尺寸為：min1.51.5145.6mmfht 采用采用 。6mmfh 設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【例【例4.34.3】（注冊結(jié)構師考題題型）（注冊結(jié)構師考題題型） 封閉式通廊的中間支架如圖封閉式通廊的中間支架如圖4.224.22所示，通廊和支架

14、所示，通廊和支架均采用鋼結(jié)構均采用鋼結(jié)構, ,材料為材料為Q235BQ235B鋼鋼, ,焊條采用焊條采用E43E43型。支架柱型。支架柱肢的中心距為肢的中心距為7m7m和和4m4m，支架的交叉腹桿按單桿受拉考慮。，支架的交叉腹桿按單桿受拉考慮。 （1 1）已知支架受壓柱肢的壓力設計值已知支架受壓柱肢的壓力設計值N=26989kNN=26989kN，柱，柱肢采用熱軋肢采用熱軋H H型鋼型鋼HW394HW39439839811111818， ，柱肢近似作為桁架的弦桿，按軸，柱肢近似作為桁架的弦桿，按軸心受壓桿件設計心受壓桿件設計, ,其整體穩(wěn)定計算數(shù)值（其整體穩(wěn)定計算數(shù)值（ ）與（）與（）最接近。

15、最接近。 提示：按提示：按b b類截面查軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)。類截面查軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)。 （A A）191.5 191.5 （B B）179.2179.2 （C C）163.1 163.1 （D D）214.3214.321 8 7 6 0m m,1 7 3 m mxAi100mmyi 2N mm21 8 7 6 0 m m , 1 7 3 m mxAi設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題圖圖4.22 4.22 例例4.34.3圖圖設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題答案答案（A A）主要作答過程：主要作答過程：70007

16、0100y查附表查附表4.24.2得得0.751y3222698 10191.5N mm205N mm0.751 18760yNA（2 2）同上題條件同上題條件, ,用焊接鋼管代替用焊接鋼管代替H H型鋼型鋼, ,鋼管鋼管150 10215400mm ,173mm,Ai其由強度計算所得的壓應力其由強度計算所得的壓應力和整體穩(wěn)定計算數(shù)值和整體穩(wěn)定計算數(shù)值2(N mm )2(N mm )分別為：分別為：（A A）175.2175.2，185.8185.8（B B）152.3152.3，185.8185.8（C C）175.2175.2，195.3195.3（D D）152.3152.3，195.3

17、195.3提示：按提示：按b b類截面查軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)。類截面查軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)。設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題答案（答案（C C）。主要作答過程：主要作答過程：3222698 10175.2N mm215N mm15400nNA2 2、整體穩(wěn)定計算、整體穩(wěn)定計算700040.5173y查附表查附表4.24.2得得0.8973222698 10195.3N mm215N mm0.897 15400NA1 1、強度驗算：、強度驗算：設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【例【例4.44.4】 設計一綴板柱，柱高設計

18、一綴板柱，柱高6m6m，兩端鉸接，軸心壓力為，兩端鉸接，軸心壓力為1000kN(1000kN(設計值設計值),),鋼材為鋼材為Q235Q235鋼，截面無孔眼削弱。鋼，截面無孔眼削弱。設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【解】【解】 柱的計算長度為柱的計算長度為 。006mxyll1.1.按實軸的整體穩(wěn)定選擇柱的截面按實軸的整體穩(wěn)定選擇柱的截面3221000 106190mm61.9cm0.751 215yNAf 假設假設 , ,查附表查附表4.2(b4.2(b類截面類截面) )得得 ，需要的截面面積為：需要的截面面積為：70y751. 0y選用選用2 22

19、2a22a， ， 。263.6cmA8.67cmyi 設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題驗算整體穩(wěn)定性：驗算整體穩(wěn)定性：1502 .6967. 86000yyyil32221000 10208N/mm215N/mm0.756 63.6 10yNfA查表得查表得756. 0y設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題2.2.確定柱寬確定柱寬b b假定假定 ( (約等于約等于 ) )，351y5 . 022221069.23559.760010.05cm59.7xyxxxli 采用圖采用圖4.234.23的截面形式，的截面形式

20、， ，故故 ，取，取 。230mmb /0.4422.8cmxbibix44. 0單個槽鋼的截面數(shù)據(jù)單個槽鋼的截面數(shù)據(jù)( (圖圖4.23)4.23)40112.1cm,158cm ,2.23cmzIix x a a x x1 11 1l l1 1a al l0101 b b y yy yz z0 0圖圖4.234.23 按等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距，即使按等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距，即使0 x=y。雙肢綴板柱：雙肢綴板柱：yxx 2120A=31.8設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題整個截面對虛軸的數(shù)據(jù)：整個截面對虛軸的數(shù)據(jù)：242222012 (15831

21、.8 9.4 )5936cm59369.66cm63.660062.19.6662.13571.3 150 xxxxxIi32221000 10212N/mm215N/mm0.743 63.6 10 xNfA查得附表查得附表4-24-2743. 0 xx xa=188a=188x x1 11 1b=230b=230y yy yz z0 0 xx 2120351設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題3.3.綴板和橫隔綴板和橫隔cmil1 .7823. 2351101選用一選用一1801808 8， ，采用，采用 。cml1 .96181 .781cml961分

22、肢線剛度分肢線剛度311164. 196158cmlIK兩側(cè)綴板線剛度之和兩側(cè)綴板線剛度之和: :313384. 9636.41188 . 012128 .181cmKcmaIKbb橫隔橫隔l l1 1a al l0101yxx 2120設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題橫向剪力橫向剪力: :2163.6 1021516090N85235858045N2yfAfVVV綴板與分肢連接處的內(nèi)力為綴板與分肢連接處的內(nèi)力為: :1 161 18045 96041080N1888045 9603.86 10 N mm222VlTaVlaMT85235yfAfV 1

23、 1VlTa1 122VlaMT剪力：剪力： V1=V/2 V1=V/2V剪力分配剪力分配V V1 1/2/2l l1 12 2l l1 12 2V V1 1/2/2a/2a/2T T設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題Nl lz zy yv0VNy yv vmaxmaxv vmaxmax圖圖4.4.6 剪力計算簡圖剪力計算簡圖剪力實際分布線剪力實際分布線規(guī)規(guī)范范規(guī)規(guī)定定分分布布x xx x1 11 1a設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題 取角焊縫的焊腳尺寸取角焊縫的焊腳尺寸 ，不考慮焊縫繞角部，不考慮焊縫繞角部分長

24、分長 圖圖4.21(b)4.21(b)，采用，采用 。剪力。剪力T T產(chǎn)生的剪應產(chǎn)生的剪應力（順焊縫長度方向）：力（順焊縫長度方向）：mmhf6mmlw1802/3 .5418067 . 041080mmNf彎矩彎矩M M產(chǎn)生的應力產(chǎn)生的應力( (垂直焊縫長度方向垂直焊縫長度方向) )：226/2 .17018067 . 01086. 36mmNfT TM Md d設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題合應力：合應力：222222/160/1503 .5422. 12 .17022. 1mmNfmmNwfff 橫隔采用鋼板橫隔采用鋼板 圖圖4.22(a)4.

25、22(a)，間距應小于，間距應小于9 9倍柱寬（即倍柱寬（即9 92323207cm207cm）。此柱的簡圖如圖）。此柱的簡圖如圖4.244.24所示。所示。圖圖4.244.24橫隔橫隔(a)橫隔橫隔綴板綴板設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題l l1 1a al l0101x xa=188a=188x x1 11 1b=230b=230y yy yz z0 0圖圖4.234.23設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題圖圖4.244.24橫隔橫隔設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【

26、例【例4.54.5】根據(jù)例根據(jù)例4.24.2所選擇的焊接工字形截面柱設計其柱所選擇的焊接工字形截面柱設計其柱腳。軸心壓力的設計值為腳。軸心壓力的設計值為1700kN1700kN，柱腳鋼材為，柱腳鋼材為Q235Q235鋼，焊鋼，焊條條E43E43型?；A混凝土的抗壓強度設計值型?；A混凝土的抗壓強度設計值 . .27.2/cfN mm設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題圖圖4.364.36設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題【解】【解】 采用圖采用圖4.34(b)4.34(b)的柱腳形式。的柱腳形式。2236111ncN

27、Ammf1.1.底板尺寸底板尺寸需要的底板凈面積：需要的底板凈面積： 采用寬為采用寬為450mm,450mm,長為長為600mm600mm的底板（圖的底板（圖4.364.36）, ,毛面毛面積為積為450450600600270000mm270000mm2 2，減去錨栓孔面積（約為，減去錨栓孔面積（約為4000mm4000mm2 2），大于所需凈面積。），大于所需凈面積。設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題基礎對底板的壓應力為：基礎對底板的壓應力為：23/4 . 64000270000101700mmNANn底板的區(qū)格有三種，現(xiàn)分別計算其單位寬度的彎矩。底

28、板的區(qū)格有三種，現(xiàn)分別計算其單位寬度的彎矩。 區(qū)格區(qū)格為四邊支承板，為四邊支承板， , ,查表查表4.7,4.7, 。 39. 1200/278/ab0744. 02210.0744 6.4 20019046.4MaN mm 區(qū)格區(qū)格為三邊支承板，為三邊支承板， , ,查表查表4.8,4.8, 。 36. 0278/100/11ab0356. 0設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題12220.0356 6.427817608.4MaN mm 區(qū)格區(qū)格為懸臂部分，為懸臂部分， 223116.4 7618483.222McN mm 這三種區(qū)格的彎矩值相差不大，

29、不必調(diào)整底板平面尺這三種區(qū)格的彎矩值相差不大，不必調(diào)整底板平面尺寸和隔板位置。最大彎矩為：寸和隔板位置。最大彎矩為：max19046.4MN mm 底板厚度：底板厚度：max66 19046.423.6124205Mtmmtmmf，取。設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題2.2.隔板計算隔板計算將隔板視為兩端支于靴梁的簡支梁，其線荷載為：將隔板視為兩端支于靴梁的簡支梁，其線荷載為：mmN /12804 . 62001隔板與底板的連接（僅考慮外側(cè)一條焊縫）為正面角焊隔板與底板的連接（僅考慮外側(cè)一條焊縫）為正面角焊縫，縫， 。取。取 ，焊縫強度計算：，焊縫強度

30、計算：mmhf1022. 1f22/160/150107 . 022. 11280mmNfmmNwff設計原理設計原理鋼結(jié)構鋼結(jié)構第四章第四章 軸心受力構件例題軸心受力構件例題11280 2781779202RN設設h hf f=8mm=8mm，求焊縫長度（即隔板高度）：，求焊縫長度（即隔板高度）：1779201990.70.7 8 160wwffRlmmh f 取隔板高取隔板高270mm270mm，設隔板厚度，設隔板厚度t=8mmb/50=278/50=5.6mmt=8mmb/50=278/50=5.6mm。 隔板與靴梁的連接（外側(cè)一條焊縫）為側(cè)面角焊縫，隔板與靴梁的連接（外側(cè)一條焊縫）為側(cè)