建筑結構第七章習題解

1、第七章習題7-1 兩塊鋼板采用對接焊縫連接。鋼板寬度600mm，厚度8mm，軸心拉力N=1000kN，鋼材為Q235，焊條用E43型，手工焊，不用引弧板。應力最大值是多少？解不用引弧板，焊縫直計算長度lw=l2t=600mm28mm=584mm焊縫中最大應力為7-2 設計一雙蓋板角焊縫接頭（習題圖7-2）。已知鋼板寬300mm，厚14mm，承受軸心力設計值N=800kN（靜力荷載）。鋼材Q235，E43型焊條，手工焊（建議蓋板用Q235鋼材22608，hf=6mm）。說明此建議取值的意義。解ffw =160N/mm2根據對接鋼板和蓋板厚度確定角焊縫的焊腳尺寸hfhf,max=t（12）mm =

2、 8mm（12）mm =（76）mm 且 hf,min=1.5mm = 5.6 mm取 hf = 6 mm。（建議的焊腳尺寸hf=6mm滿足構造要求）采用三面圍焊： 雙面正面角焊縫長度lw3 = 2260mm = 520 mm N3= f he lw3 ffw = 1.220.76mm520mm160N/mm2 = 426.3103N=426.3 kN 所需側面角焊縫總計算長度 一條側面角焊縫所需實際長度 取一條側面焊縫長度l=150mm，所需蓋板長度 L=2l+10mm=2150mm+10mm=310mm 如題圖所示。題目建議蓋板采用Q235鋼材22608，是因為雙蓋板的總截面面積應與對接鋼

3、板截面面積大致相等。本題雙蓋板截面總面積22608=4160mm2，對接鋼板截面面積為30014=4200mm2，基本滿足要求。7-3 試設計習題圖7-3所示雙角鋼和節(jié)點板間的連接角焊縫“A”。軸心拉力設計值N=420kN（靜力荷載）。鋼材Q235，E43型焊條，手工焊。解ffw =160N/mm2，hf,min=1.5mm = 3.7mm hf,max=1.2t=1.210mm=12mm肢尖 hf,max=t= 6mm 取 hf = 6 mm。雙角鋼2L100806，長邊連接于節(jié)點板，角鋼肢背焊縫計算長度為角鋼肢尖焊縫計算長度為角鋼端部繞角焊縫長度2hf = 12 mm角鋼肢背焊縫實際長度l

4、1 = 203.1mm2hf +2hf = 203.1mm，取l1=210mm角鋼肢尖焊縫實際長度l2 = 109.4mm2hf +2hf = 109.4mm，取l2=110mm7-5 試驗算習題圖7-5所示焊接工字形截面柱（截面為焰切邊）。軸心壓力設計值N=4500kN，柱的計算長度l0x=l0y=6m。鋼材Q235，界面無削弱。解按題意，應驗算該柱的強度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。強度。由于無孔洞削弱，不必單獨驗算。整體穩(wěn)定和剛度柱截面幾何參數A=22050045012=25400mm2Iy =（2205003+450123）mm4=416.7106mm4y=6000mm/128.1m

5、m=46.8=150Ix =（50049034884503）mm4=1196.3106mm4x=6000mm/217.0mm=27.6=150由y控制，查附錄G，對兩軸均屬于b類，查附錄H附表H2,= 0.871，則（翼緣板厚20mm）整體穩(wěn)定性和剛度均滿足要求。局部穩(wěn)定（max=y=55）翼緣 b/t =244mm/20mm=12.210+0.1=10+0.146.8=14.7腹板 ho/tw =450mm/12mm=37.525+0.5=250.546.8=48.47-6 試驗算習題圖7-6所示兩種工字形截面柱所能承受的最大軸心壓力。鋼材Q235，翼緣為剪切邊，柱高10m，兩端簡支（計算長

6、度等于柱高）。解1、（a）圖所示工字形截面柱：A=22032032010=16000mm2Iy =（2203203+320103）mm4=109.3106mm4y=10000mm/82.7mm=120.9=150Ix =（32036033103203）mm4=397.7106mm4x=10000mm/157.7mm=63.4=150局部穩(wěn)定驗算（當100時，取=100）翼緣 b/t =155mm/20mm=7.7510+0.1=10+0.1100=20腹板 ho/tw =320mm/10mm=3225+0.5=250.5100=75該柱滿足局部穩(wěn)定要求。由y控制，查附錄G，對y軸均屬于c類，查

7、附錄H附表H3,= 0.375，則能夠承受的軸心壓力值為：NfA=0.375205N/mm216000mm2=1230103N=1230kN故，該柱能夠承受的最大軸心壓力為1230kN。2、（b）圖所示工字形截面柱：A=2164004008=16000mm2Iy =（2164003+40083）mm4=170.7106mm4y=10000mm/103.3mm=96.8=150Ix =（40043233924003）mm4=596.7106mm4x=10000mm/193.1mm=51.8=150局部穩(wěn)定驗算（當100時，取=100）翼緣 b/t =196mm/16mm=12.2510+0.1=

8、10+0.1100=20腹板 ho/tw =400mm/8mm=5025+0.5=250.5100=75該柱滿足局部穩(wěn)定要求。由y控制，查附錄G，對y軸均屬于c類，查附錄H附表H3,= 0.448，則能夠承受的軸心壓力值為：NfA=0.448215N/mm216000mm2=1541103N=1541kN故，該柱能夠承受的最大軸心壓力為1541kN。對比（a）（b）兩柱，截面面積（用鋼量）相同，由于板件厚度不同，截面慣性矩不同，承載力有相當大的差異。7-7 試驗算習題圖7-7所示雙對稱工字形截面簡支梁的整體穩(wěn)定性。梁跨度6.9m。在跨中央有一集中荷載500kN（設計值）作用于梁的上翼緣。跨中無

9、側向支承。材料Q235鋼。解（1）求整體穩(wěn)定系數截面幾何性質A=(120010230016)mm2=21600mm2Ix=10mm(1200mm)32300mm16mm(608mm)2=49.89108mm4Iy=216mm(300mm)3=0.72108mm4由附錄I附表I1查得b=0.730.18=0.730.180.299=0.784，則 = =0.8250.6（2）求跨中最大彎矩（3）整體穩(wěn)定驗算滿足整體穩(wěn)定要求。7-8 一實腹式軸心受壓柱，承受軸壓力設計值3000kN，計算長度l0x=10m，l0y=5m。截面采用焊接組合工字形，尺寸如習題圖7-8所示。翼緣為剪切邊，鋼材Q235，容許長細比=150。要求：驗算整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。解1、整體穩(wěn)定柱截面幾何參數A=22040040010=20000mm2Iy =（2204003+400103）mm4=213.4106mm4y=5000mm/103.3mm=48.4=150Ix =（40044033904003）mm4=759.5106mm4x=10000mm/194.9mm=51.3=150對于x軸，查附錄G，均屬于b類，查附錄H附表H2,= 0.850，則對于y軸，查附錄G，均屬于c類，