鋼結(jié)構(gòu)第4章作業(yè)參考答案

1、鋼結(jié)構(gòu)第4章作業(yè)參照答案4.1驗(yàn)算由2L635組成的水平放置的軸心拉桿的強(qiáng)度和長(zhǎng)細(xì)比。軸心拉力的設(shè)計(jì)值為270KN，只承受靜力作用，計(jì)算長(zhǎng)度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應(yīng)改用什么角鋼？注：計(jì)算時(shí)忽略連結(jié)獨(dú)愛(ài)和桿件自重的影響。解：查表f215Nmm2,A12.28cm2有孔洞，危險(xiǎn)截面是孔洞所在的正截面An12.2810222051028mm2此截面能承受的最大軸力為：NAnf1028215221.02KNN270KN不知足要求改用Q235，2L636，查得21.93cm,iy2.98cmA=14.58cm，ixAn14.5810222

2、051258mm2實(shí)質(zhì)應(yīng)力f實(shí)N270103214.6Nmm2f215Nmm2An1258長(zhǎng)細(xì)比：l300155.4350 x1.93ixl300100.7350y2.98iy知足要求。4.2一塊40020的鋼板用兩塊拼接板40012進(jìn)行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如圖4.38所示。鋼板軸心受拉，N=1350KN（設(shè)計(jì)值）。鋼材為Q235鋼，解答以下問(wèn)題：1）鋼板1-1截面的強(qiáng)度夠否？2）可否還需要驗(yàn)算2-2截面的強(qiáng)度？假設(shè)N力在13個(gè)螺栓中平均分派，2-2截面應(yīng)怎樣驗(yàn)算？3）拼接板的強(qiáng)度夠否？解：查表得t=20鋼板f20205Nmm2,t=12鋼板f20215Nmm2在1-1截面，20厚鋼

3、板A40020322206680mm2nN1350103202.1Nmm2f20205Nmm2An668012厚拼接板A2(400322)128016mm2nN1350103168.4Nmm2f12215Nmm2An8016所以，1-1截面強(qiáng)度知足設(shè)計(jì)要求。（2）因2-2截面螺栓較1-1截面多，截面削弱較大，所以需要驗(yàn)算，方法同上。厚鋼板An400522205800mm2N13501031013179Nmm2f20205Nmm2An5800所以在2-2截面處亦知足要求（3）驗(yàn)算拼接板的強(qiáng)度(湊近中心處的螺栓截面)因，12厚拼接板A2(400522)126960mm2nN1350103193.9

4、7Nmm2f12215Nmm2An69604.3驗(yàn)算圖4.39所示和摩擦型高強(qiáng)螺栓連結(jié)的鋼板凈截面強(qiáng)度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設(shè)計(jì)值）。解：查表得f215Nmm2，且因螺栓對(duì)稱(chēng)部署最外列螺栓形心處的豎向正截面為危險(xiǎn)截面NN(10.5n1n)600(10.539)500KN因兩塊拼接板厚度之和大于受力板，所以只須驗(yàn)算受力板的強(qiáng)度A240143360mm2,A(240223)142436mm2n驗(yàn)算凈截面N500103205.3Nmm2f215Nmm2An2436驗(yàn)算毛截面N600103178.6Nmm2f215Nmm2A3360所以，知足

5、要求4.4一水平放置兩頭鉸接的Q345鋼做成的軸心受拉構(gòu)件，長(zhǎng)9m，截面為由2L908組成的肢尖向下的T形截面，問(wèn)可否能承受設(shè)計(jì)值為870KN的軸心解：查表得2L908的A27.88cm2,ix2.76cm,iy4.09cm,f310Nmm2，按一般建筑桁架桿件考慮，350（1）強(qiáng)度驗(yàn)算N8701032略f2A27.88102312.05Nmm310Nmm（2）剛度驗(yàn)算對(duì)x軸l0 x900326350ix2.76對(duì)y軸l0y900220350iy4.09所以，對(duì)整體而言，剛度知足要求，強(qiáng)度略有不足，可采用2L90104.5某車(chē)間工作平臺(tái)柱高2.6m，按兩頭鉸接的軸心受壓柱考慮。若是柱采用I16

6、（16號(hào)熱軋工字鋼），試經(jīng)計(jì)算解答：1）鋼材采用Q235鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力為多少？2）改用Q345鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力可否顯然提高？3）若是軸心壓力為330KN（設(shè)計(jì)值），I16可否知足要求？若是不知足，從結(jié)構(gòu)上采用什么舉措就能知足要求？解：查表得I16工字鋼的A26.12,ix6.57,1.89,150cmcmiycm（1）當(dāng)采用Q235鋼時(shí)，f215Nmm2l26039.6150 x6.57ixl260137.6150y1.89iy對(duì)軋制工字鋼，若對(duì)x軸失穩(wěn)屬于a類(lèi)截面，對(duì)y軸失穩(wěn)屬于b類(lèi)，因fy39.6，yfy137.6x235235分別查表得：cx0.943，cy0.355所以最大承載力為：

7、NN102f215Nmm2cyA0.35526.1解得，N199.2KN（2）若改為Q345，則f310Nmm2因查表得，fy39.634548，fy137.6345x235235y235166.7235cx0.921，cy0.257所以最大承載力NfcyA3100.25726.1102207.9KN和Q235鋼的N199.2KN對(duì)照提高不多。（3）當(dāng)N=330KN，時(shí)用Q235鋼時(shí)NA330103102356.2Nmm2f215Nmm2cy0.35526.1用Q345鋼時(shí)NA330103102492Nmm2f310Nmm2cy0.25726.1所以均不知足要求，能夠在中間加剪刀撐，使計(jì)算長(zhǎng)度

8、lol1.3m2此時(shí)：l13019.8150 x6.57ixl13068.8150y1.89iy對(duì)Q235鋼而言：fy19.8，fy68.8x235y235查表得，cx0.981，cy0.758對(duì)Q345鋼而言：fy34524，fy68.8345x23519.8y23583.4235235查表得，cx0.974，cy0.665所以，用Q235鋼時(shí)NA330103166.8Nmm2f215Nmm2cy0.75826.1102用Q345鋼時(shí)NA330103190.1Nmm2f310Nmm2cy0.66526.1102所以均知足要求。4.6、設(shè)某工業(yè)平臺(tái)柱承受軸心壓力5000KN（設(shè)計(jì)值），柱高8m

9、，兩端鉸接。要求設(shè)計(jì)一H型鋼或焊接工字形截面柱及其柱角（鋼材為Q235）?；A(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15（fc7.2n2)。mm解：、查表：f205Nmm2，初步假設(shè)其長(zhǎng)細(xì)比為=75，選擇截面尺寸：采用HW型鋼，b類(lèi)，查得0.720N50001032A0.7220533875.34mmf采用HW4004002035，A36065mm2、ix18.31cm、iy10.45cmlox8000mm、loy8000mm、150、g2.77KNm其截面以以下列圖所示，驗(yàn)算其剛度及牢固性：x800043.72150183y800076.56150104.5查表得：min0.710N5000310195.27N

10、fminA0.7136065mm2故此柱知足要求、設(shè)計(jì)此柱柱腳、底板尺寸AN50001032.778103697522mm2nfc7.2初步采用寬800mm，長(zhǎng)950mm鋼板，設(shè)錨栓孔面積為3000mm2則An8009503000757000mm2，大于所求截面積。N5000103基礎(chǔ)對(duì)底板壓應(yīng)力為：p6.61N2An757000mm、計(jì)算底板厚度，其部署以以下列圖所示：計(jì)算單位寬度底板內(nèi)的彎矩：區(qū)格（四邊支承）：428/325=1.32，查表得：=0.0691M1pa20.06916.6325248171.3Nmm區(qū)格（三邊支承）：150/428=0.35，查表得：=0.034M2pa20.

11、0346.6428241106.5Nmm1區(qū)格、（三邊支承）：171/325=0.526，查表得：=0.060M3M40.66.61325241890.88Nmm取M148171.3Nmm，計(jì)算板厚：6M648171.3，取t38mmt37.5f205、進(jìn)行隔板的計(jì)算。作用在隔板上的線(xiàn)荷載：(150325)6.612065.63N12mm2隔板的高度應(yīng)由焊縫尺寸決定，取hf10mm，ffw160N2mm隔板所受的剪力V0.52065.63428442044.82N則焊縫的長(zhǎng)度lw442044.82394.68mm，取隔板高h(yuǎn)420mm0.710160進(jìn)行隔板厚度計(jì)算：fv125N215Nmm2

12、、fmm2作用在隔板上的彎矩M12065.63428247298795.7Nmm8依照：Mf215Wt47298795.70.21mm，取t14mm4288.6mm，知足結(jié)構(gòu)要求6420221550隔板承受的剪應(yīng)力1.5442044.8112.8N2fv12514420mm故知足抗剪承載力要求、進(jìn)行靴梁計(jì)算取靴梁與柱的連結(jié)角焊縫寬度hf12mm，靴梁高度應(yīng)由連結(jié)角焊縫確定：lwN5000103930.06mm60hf720mm0.7hfffw40.7121604故此焊縫不知足要求，應(yīng)增大焊縫取值，取hf14mm16(12)，進(jìn)行計(jì)算：lwN5000103797.2mm60hf840mm0.7h

13、fffw440.714160經(jīng)復(fù)算，焊縫尺寸知足要求，取靴梁高h(yuǎn)840mm計(jì)算靴梁的厚度t，初擬其厚度t16mm，現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)算，將其受力求繪于下方：P3q2359.77NP442044NP2442044Nmm1Vmax4420442359.77271.51082721.6N1.5V1.51082721.6120.8N2fv125N2th16840mmmmMmax2359.77271.52442044121.5140.7106Nmm2Mmax140.710674.8Nmm2f215N2w168402/6mm故此靴梁知足承載能力要求。、校核所需焊縫總尺寸，取hf12mmlw50001033100.2

14、mm，顯然知足此要求。1.20.712160、由于在底板外側(cè)增加了3個(gè)加勁肋，故安裝螺栓可在區(qū)格、部署。4.7、圖（a)、(b)所示兩種截面（焰切邊緣）的截面積相等，鋼材均為Q235鋼，當(dāng)用作長(zhǎng)度為10m的兩頭鉸接軸心受壓柱時(shí)，可否能安全承受設(shè)計(jì)荷載3200KN？、先驗(yàn)算a圖構(gòu)件承載力：150，計(jì)算展轉(zhuǎn)半徑ix、iy及長(zhǎng)細(xì)比x、y；A205002850024000mm2AabIx2050032500834.167108mm41212Iy2(500203205002602)850031.44109mm41212ixIx4.16710824000131.77mmAiyIy1.44109240002

15、44.95mmAxlox1000078.89150ix131.77yloy1000040.82150iy244.97、驗(yàn)算整體牢固，此工字鋼截面為b類(lèi)，查表：min0.7147、f205N2mmN3200103186.56N2f205N2A0.714724000mmmm故該柱強(qiáng)度及整體牢固知足要求；、驗(yàn)算其局部牢固b24612.3(100.1)235100.140.8214.08t20fyho500235tw62.5(250.5)250.540.8245.418fy此柱誠(chéng)然強(qiáng)度及整體牢固知足要求，但其腹板太薄會(huì)先于整體失穩(wěn)，所以該柱不能夠承受3200KN的荷載。、驗(yàn)算b柱承載能力Ix25400

16、324001032.667108mm41212Iy2(40025325400212.52)1040039.575108mm41212ixIx2.66710824000105.42mmAiyIy9.57510824000199.74mmAxlox1000094.86150ix105.42yloy1000050.07150iy199.74驗(yàn)算其整體牢固性，查表：min0.5888N32001032f205NA0.5888226.45N224000mmmm所以此柱不能夠承受3200KN的荷載。4.8、試設(shè)計(jì)由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長(zhǎng)7.5m，設(shè)計(jì)軸心壓力為1500KN，鋼材為Q235B，截面無(wú)削弱。

17、、選擇柱截面尺寸，ll7500mm、f215Noxoymm2設(shè)80，查表得：0.688N150010310140.62mm2A0.688215采用228c，A151.22cm2，iy10.35cm，ix2.27cm驗(yàn)算截面牢固性：150loy750150，查表：yix72.460.735810.35N1500103199.0Nf215NA0.735851222mm2mm2故所選截面知足要求。、確定柱寬b，假設(shè)1322272.46232265.01，lox11.53cmxy1ixx查表得：ix0.44b，所以：bix11.53262mm,取b270mm。0.440.44現(xiàn)將柱截面繪于以下列圖，I

18、z1264.1cm4、Zo1.99cm整個(gè)截面對(duì)x軸的數(shù)據(jù)：Ix2264.151.2211.5214075.89cm4ix14075.89211.72cm51.22lox750 xix63.9911.72查表得：0.786N15001032f215NA186.29N20.78625122mmmm故所選柱寬知足要求。、進(jìn)行綴板設(shè)計(jì)，擬采用20010鋼板lo11i1322.2772.64cml176.242092.64cm,取l193cm分肢線(xiàn)剛度K1I1264.12.93cm3l193兩側(cè)綴板線(xiàn)剛度之和Kb1210.820346.386K117.582312橫向剪力VAffy251.222151

19、02852358525911.29N則：V1V25911.2912955.65N22計(jì)算綴板內(nèi)力：TV1l112955.6593052385.89Na230MTa52385.292306024308.35Nmm22取角焊縫尺寸hf8mm，不考慮饒角部分長(zhǎng)度，驗(yàn)算焊縫尺寸，ffw160Nmm2f52385.846.77N282000.7mm6024308.356161.37N2f0.782002mm161.372140.30Nf)2246.772w(f1.222ff1.22mm綴板知足要求。、橫隔設(shè)計(jì)橫隔間距應(yīng)小于92702430mm，去此間距為1000mm,知足要求。4.9、依照習(xí)題4.8的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和結(jié)果，設(shè)計(jì)柱的柱腳（假設(shè)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，9.6N/mm2)。、計(jì)算底板尺寸AnN15001032fc9.6156250mm采用350500寬鋼板，設(shè)錨栓孔面積為3000mm2，An172000mm2，知足要求?；A(chǔ)底板壓應(yīng)力pN15001038.72NAn172