1、第二章請(qǐng)寫出彈性階段和非彈性階段的如圖2-34所示鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,關(guān)系式。(T圖£(b)理想彈性強(qiáng)化解：(1)彈性階段：Etan非彈性階段：fy(應(yīng)力不隨應(yīng)變的增大而變化)(2)彈性階段：Etan非彈性階段：九E'(色)fvtan'(f)yEytan如圖2-35所示的鋼材在單向拉伸狀態(tài)下的曲線，試驗(yàn)時(shí)分別在 A、日C卸載至零,則在三種情況下，卸載前應(yīng)變、卸載后殘余應(yīng)變 c及可恢復(fù)的彈性應(yīng)變y各是多少?_2fy 235N/mm2c 270N/mm2F 0.025 E 2.06 105N/mm2 E' 1000N/mm2解：(1) A點(diǎn)：卸載

2、前應(yīng)變:fyE圖2-35理想化的圖2352.06 1050.00114卸載后殘余應(yīng)變：c00.00114c可恢復(fù)彈性應(yīng)變:(2)B點(diǎn):卸載前應(yīng)變：F0.025卸載后殘余應(yīng)變:可恢復(fù)彈性應(yīng)變:（3） C點(diǎn)：卸載前應(yīng)變：卸載后殘余應(yīng)變:可恢復(fù)彈性應(yīng)變:fyc fyET0.023860.001140.025 0.035 0.06-c 0.05869Ec 0.00131試述鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下，鋼材的曲線、鋼材疲勞強(qiáng)度與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時(shí)間之間的關(guān)系。答：鋼材曲線與反復(fù)應(yīng)力大小和作用時(shí)間關(guān)系：當(dāng)構(gòu)件反復(fù)力|fy時(shí)，即材料處于彈性階段時(shí)，反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材材性無變化，不存在殘余變形，鋼材曲線基本無

3、變化；當(dāng)|fy時(shí)，即材料處于彈塑性階段，反復(fù)應(yīng)力會(huì)引起殘余變形，但若加載-卸載連續(xù)進(jìn)行，鋼材曲線也基本無變化；若加載-卸載具有一定時(shí)間間隔，會(huì)使鋼材屈服點(diǎn)、極限強(qiáng)度提高，而塑性韌性降低（時(shí)效現(xiàn)象）。鋼材曲線會(huì)相對(duì)更高而更短。另外，載一定作用力下，作用時(shí)間越快，鋼材強(qiáng)度會(huì)提高、而變形能力減弱，鋼材曲線也會(huì)更高而更短。鋼材疲勞強(qiáng)度與反復(fù)力大小和作用時(shí)間關(guān)系：反復(fù)應(yīng)力大小對(duì)鋼材疲勞強(qiáng)度的影響以應(yīng)力比或應(yīng)力幅（焊接結(jié)構(gòu)）來量度。一般來說，應(yīng)力比或應(yīng)力幅越大，疲勞強(qiáng)度越低；而作用時(shí)間越長(zhǎng)（指次數(shù)多），疲勞強(qiáng)度也越低。試述導(dǎo)致鋼材發(fā)生脆性破壞的各種原因。答：（1）鋼材的化學(xué)成分，如碳、硫、磷等有害元素成分

4、過多；（2）鋼材生成過程中造成的缺陷，如夾層、偏析等；（3）鋼材在加工、使用過程中的各種影響，如時(shí)效、冷作硬化以及焊接應(yīng)力等影響；（4）鋼材工作溫度影響，可能會(huì)引起藍(lán)脆或冷脆；（5）不合理的結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)影響，如應(yīng)力集中等；（6）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性質(zhì)，如雙向或三向同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)；（7）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所受荷載性質(zhì)，如受反復(fù)動(dòng)力荷載作用。解釋下列名詞：（1）延性破壞延性破壞，也叫塑性破壞，破壞前有明顯變形，并有較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間，應(yīng)力超過屈服點(diǎn)fy、并達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度fu的破壞。（2）損傷累積破壞指隨時(shí)間增長(zhǎng)，由荷載與溫度變化，化學(xué)和環(huán)境作用以及災(zāi)害因素等使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生損傷并不斷積累而導(dǎo)致的破壞。(3)脆性破壞脆

5、性破壞，也叫脆性斷裂，指破壞前無明顯變形、無預(yù)兆，而平均應(yīng)力較小(一般小于屈服點(diǎn)fy)的破壞。(4)疲勞破壞指鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力水平低于極限強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)的突然破壞。(5)應(yīng)力腐蝕破壞應(yīng)力腐蝕破壞，也叫延遲斷裂，在腐蝕性介質(zhì)中，裂紋尖端應(yīng)力低于正常脆性斷裂應(yīng)力臨界值的情況下所造成的破壞。(6)疲勞壽命280N/mm2 ,指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中在一定恢復(fù)荷載作用下所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。一兩跨連續(xù)梁，在外荷載作用下，截面上A點(diǎn)正應(yīng)力為1120N/mm2,2B點(diǎn)的正應(yīng)力 120 N / mm2 ,2多少？解：(1) A點(diǎn)：應(yīng)力比：二竺_ 0.6671120(2) B 點(diǎn)：應(yīng)力比：里0.1

6、672 120指出下列符號(hào)意義：(1)Q235AF(2)Q345D(3)Q390E答：120N/mm2,求梁A點(diǎn)與B點(diǎn)的應(yīng)力比和應(yīng)力幅是應(yīng)力幅：V max min 120 80 200N/mm22應(yīng)力幅：V max min 20 120 100N /mm(4)Q235D(1) Q235AF屈服強(qiáng)度fy2235N/mm2、質(zhì)量等級(jí)A (無沖擊功要求)的沸騰鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼)(2)Q345D屈服強(qiáng)度fy20 _345N/mm2、質(zhì)量等級(jí) D要求提供-20 C時(shí)縱向沖擊功 Ak34J)的特殊鎮(zhèn)靜鋼(低合金鋼)(3)Q390E屈服強(qiáng)度fy390N/mm2、質(zhì)量等級(jí)E(要求提供-40 0C時(shí)縱向沖擊功 A

7、k 27J )的特殊鎮(zhèn)靜鋼(低合金鋼)(4)Q235D屈服強(qiáng)度fy235N/mm2、質(zhì)量等級(jí)D要求提供-20 0C時(shí)縱向沖擊功Ak27J )的特殊鎮(zhèn)靜鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼)根據(jù)鋼材下選擇原則，請(qǐng)選擇下列結(jié)構(gòu)中的鋼材牌號(hào)：Q>500KN的中級(jí)工(1)在北方嚴(yán)寒地區(qū)建造廠房露天倉(cāng)庫使用非焊接吊車梁，承受起重量作制吊車，應(yīng)選用何種規(guī)格鋼材品種？(2)一廠房采用焊接鋼結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫度為-100C,問選用何種鋼材?答：（1）要求鋼材具有良好的低溫沖擊韌性性能、能在低溫條件下承受動(dòng)力荷載作用，可選Q235DQ345*;（2）要求滿足低溫可焊性條件，可選用Q235BZ等。鋼材有哪幾項(xiàng)主要機(jī)械指標(biāo)？各項(xiàng)指標(biāo)可用

8、來衡量鋼材哪些方面的性能？答：主要機(jī)械性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)度fy、極限強(qiáng)度加以及伸長(zhǎng)率5或10,其中，屈服強(qiáng)度fy、極限強(qiáng)度九是強(qiáng)度指標(biāo)，而伸長(zhǎng)率5或10是塑性指標(biāo)。影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素是哪些？使鋼材發(fā)生熱脆的化學(xué)元素是哪些？答：影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素主要有氮和磷，而使鋼材發(fā)生熱脆的化學(xué)元素主要是氧和硫。第三章試設(shè)計(jì)圖所示的用雙層蓋板和角焊縫的對(duì)接連接。采用Q235鋼，手工焊，焊條為E4311,軸心拉力Nl=1400KN（靜載，設(shè)計(jì)值）。主板-20X420。解蓋板橫截面按等強(qiáng)度原則確定，即蓋板橫截面積不應(yīng)小于被連接板件的橫截面積.因此蓋板鋼材選Q235鋼，橫截面為-12X400,總面積A

9、為A1=2X12X400=9600mm>A=420X20=8400mnm直角角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw=160N/m/查自附表角焊縫的焊腳尺寸：較薄主體金屬板的厚度t=12mm因此，hf,max=t-2=12-2=10mm;較厚主體金屬板的厚度t=20mm因此，hf,min=&=V20=,所以，取角焊縫的焊腳尺寸hf=10mm滿足：hf,max>hf>hf,mina）采用側(cè)面角焊縫時(shí)因?yàn)閎=400mm>200mm（t=12mm）D此力口直徑d=15mm的焊釘4個(gè)，由于焊釘施焊質(zhì)量不易保證，僅考慮它起構(gòu)造作用。9OD2H2O廠2聿10o9n2n側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度l

10、w為lw=Nk(4hfffw)=x106/(4XX10X160)=滿足lw,min=8hf=8X10=80mrK&<60hf=60x10=600mm<件。側(cè)面角焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度1f為lf=lw+2hf=+20=,取340mm如果被連板件間留出縫隙10mm則蓋板長(zhǎng)度l為l=2lf+10=2x340+10=690mmb）采用三面圍焊時(shí)正面角焊縫承擔(dān)的力N3為N3=heB機(jī)ffwX2=X10X400XX160X2=x106N側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度lw為lw=(N-N3)/(4heffw)=xx106)/(4XX10X160)=69mmlw=80mmlw,min=8hf=8X10=80

11、mm取lw=l亞加所=80mm由于此時(shí)的側(cè)面角焊縫只有一端受起落弧影響，故側(cè)面角焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度1f為1f=1w+hf=80+10=90mm|取90mm則蓋板長(zhǎng)度1為1=21f+10=2X90十10=190mm如圖為雙角鋼和節(jié)點(diǎn)板的角焊縫連接。Q235鋼，焊條E4311。手工焊，軸心拉力N=700KN（靜載，設(shè)計(jì)值）。試：1）采用兩面?zhèn)群缚p設(shè)計(jì).（要求分別按肢背和肢尖采用相同焊腳尺寸和不同焊縫尺寸設(shè)計(jì)）；2）采用三面圍焊設(shè)計(jì)。解角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw=160/mmt1=10mm,t2=12mmhfmin1.5.t1,5125.2mm6mmhfmax1.2t1.21214.4mm15mm(肢背)；

12、和hfmaxt12=10-12=98mm岐尖)。因此，在兩面?zhèn)群钢澈椭獠捎孟嗤改_尺寸時(shí)，取hf=hf1=hf2=8mrm在兩面?zhèn)群钢澈椭獠捎貌煌改_尺寸時(shí)，取hf=hf1=10mm,hf=hf2=8mm在三面圍焊時(shí)，取hf=hf1=hf2=hf3=6mm=均，足hfmin<hf<hfmax條件。1)采用兩面?zhèn)群福⒃诮卿摱瞬窟B續(xù)地繞角加焊2hfa)肢背和肢尖采用相同焊腳尺寸時(shí)：N1k1N/2=x7X105/2=x105N.55.一N2k2N/2=x7X10/2=x10N需要的側(cè)面焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為lw1N1/heffw=x105/x8X160)=254mmlw2N2/heff

13、w=x105/x8X160)=137mmlw1 254mm則lw2 137mm8hf60hf8864mm均滿足要求608480mm肢背上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度1fl和肢尖上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度12為lf1=1w1+hf=254+8=262mm,取270mm1f2=1w2+hf=137+8=145mm,取150mmb)肢背和肢尖采用不同焊腳尺寸時(shí)：-55一N1=x10NN2=x10N需要的側(cè)面焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為1w1N1/heffw=x105/x10X160)=203mm1w2N2/heffw=x105/x8x160)=137mm1w1 203mm則w11w2 137mm8hf60hf8 8 64mm60 8 4

14、80mm均滿足要求肢背上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度1f1和肢尖上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度12為1f1=1w1+hf=203+8=211mm,取220mm1f2=1w2+hf=137+8=145mm,取150mm2)采用三面圍焊正面角焊縫承擔(dān)的力N3為，N3=2Xhf30ffW=2xx8x100Xx160=x105N肢背和肢尖上的力為-55-Nk1NN3/2=x7xx10/2=x10N55N2k2NN3/2=x7xx10/2=x10N所需側(cè)面焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為1w1N1/2heffw=x105/(2xx8X160)=193mm1w2N2/2heffw=x105/(2xx8X160)=76mm則lw1193mm8hf574

15、Io= Iwx+Iwy=x 10 + x 10 =x 10 mmb)內(nèi)力計(jì)算T= Ne= N(a+l 1- x) = N(80+ 150-15) =215NV= N864mm均滿足要求1w276mm60hf608480mm肢背上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度1f1和肢尖上的焊縫實(shí)際長(zhǎng)度1f2為1f1=1w1+hf=193+8=201mm取210mmE43 型,1f2=1w2+hf=76+8=84mm取90mm節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖所示。懸臂承托與柱翼緣采用角焊縫連接，Q235鋼，手工焊，焊條焊腳尺寸hf=8mm試求角焊縫能承受的最大靜態(tài)和動(dòng)態(tài)荷載N。解a)幾何特性確定焊縫重心o的坐標(biāo)為20.78(808)22/x15m

16、m0.78272200.3274Iwx=X8(200/12+2X72X100)=X10mm一23254Iwy=X8200X15+2X72/12+2X72X(72/2-15)=X10mmc)焊縫驗(yàn)算fTTry.'Io=215NX100/X107)=x10-3NfTTx/Io=215NX(72-15)/X107)=X104NfVV/helw=N/X8(200+72X2)=X104N代入下式，JfT§fV2Tffw160N/mm2,當(dāng)承受靜載時(shí)f1.2?解得N=當(dāng)承受動(dòng)載時(shí)f1.0,解得N=試設(shè)計(jì)圖所示牛腿中的角焊縫。Q235鋼，條E43型，手工焊，承受靜力荷載N=100KN(設(shè)計(jì)

17、值)。解角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw=160N/mm取焊腳尺寸hf=8mm滿足hf,min=71=J12=6mm<hfvhfmax=x12=條件。每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度均大于8hf而小于60hfoa)內(nèi)力57一.MFe=x10x150=x10Nmm_5一VF=1X10Nb)焊縫的截面幾何特性確定焊縫形心坐標(biāo)為：20,78200(10012)0,78(15012)12八x67.5mm0.78150(15012)2200焊縫有效截面對(duì)X軸的慣性矩Iwx為232.Iwx=x8150x+(150-12)X()+2X200/12+2X200X(100+)=x107mmw.min=wx/=X10/=X10m

18、m腹板右下角焊縫有效截面抵抗矩Ww.1為753Ww.1=Iwx/0=x10/=x10mmc)驗(yàn)算在彎矩作用下的角焊縫按(c)式驗(yàn)算fmM/WwminX107/x105)=/mr!Kffw=160N/mm牛腿腹板右下角焊縫既有較大的彎曲正應(yīng)力，又受剪應(yīng)力，屬平面受力，按(d)式驗(yàn)算該點(diǎn)的強(qiáng)度。其中752fm1M/WW1x10/X10)=120N/mmf.VV./2helw=1X105/(2xx8X200)=/mrm代入(d)式，得2f?m17.122 1.22 2 44.62 108N, mm2ffw = 160NI/ mrn 可靠條件同習(xí)題，試設(shè)計(jì)用對(duì)接焊縫的對(duì)接連接。焊縫質(zhì)量出級(jí)。解構(gòu)件厚度

19、t=20mm因直邊焊不易焊透，可采用有斜坡口的單邊V或V形焊縫(1)當(dāng)不采用引弧板時(shí)：fNtlw1.4106.20(420220)184Nmmf：175Nmm所以當(dāng)不采用引弧板時(shí)，對(duì)接正焊縫不能滿足要求，可以改用對(duì)接斜焊縫。斜焊縫與作用力的夾角為0滿足tan0<,強(qiáng)度可不計(jì)算。(2)當(dāng)采用引弧板時(shí)：fN/tlw1.4106/(20420)167Nmmftw175Nmm所以當(dāng)采用引弧板時(shí)，對(duì)接正焊縫能滿足要求。試設(shè)計(jì)如圖所示a)角鋼與連接板的螺栓連接；b)豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。Q235鋼，螺栓為C級(jí)螺栓，采用承托板。解查附表，C級(jí)螺栓的fvb=140N/mrm,Q235鋼白fc

20、b=305N/mm,f=215N/mrm。確定螺栓直徑根據(jù)附表在匚100X8上的釘孔最大直徑為24mm線距e=55mm據(jù)此選用M2Q孔徑21mm,端距為50mm>2d0=2X21=42mmv8t=8x8=64mm忤合要求)；栓距為70mm>3d0=3x21=63mm<12t=12x8=96mm符合要求)。b)一個(gè)C級(jí)螺栓承載力設(shè)計(jì)值為N；=nvf；d，4=2x140xx202/4=x104Nbb_41klNc=dtfc=20X14X405=X10Nc所以承載力Nb=X104Nc)確定螺栓數(shù)目I1=4X70=260mm:15d°=15x21=315mm,=N54_n-

21、=x10/x10)=,取5個(gè)。Nbd）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算An=A-nd0t=31272X21X8=2791mmN/A = x 105/2791 =/mmK f = 215NI/mm,符合要求。豎向連接板同翼緣的連接選用螺栓M2Q布置螺栓時(shí)使拉桿的軸線通過螺栓群的形心，由于采用承托板，可不考慮剪 力的作用，只考慮拉力的作用。承擔(dān)內(nèi)力計(jì)算將力F向螺栓群形心 O簡(jiǎn)化，得： 05N F cos45 =x 10 x = 283 kN單個(gè)螺栓最大拉力計(jì)算：Ntbftb de2 /4 170 3.14 202/4 5.34 104N確定螺栓數(shù)目：N54n -N 2.83 105/5.34 104 5.3 個(gè)

22、, 取 n=6 個(gè)Nt按摩擦型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題中所要求的連接(取消承托板面為噴砂后生赤銹。解a)角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接設(shè)計(jì)Q235鋼噴砂后生赤銹處理時(shí)科=.級(jí)M20螺栓預(yù)拉力 P=155KN M20孔徑為22mm單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值)。高強(qiáng)度螺栓級(jí)，M2Q接觸N； 0.9nf PX2X X X 10 =X 10 N確定螺栓數(shù)目n N/Nb 4.0 105/ 1.256 1053.2 個(gè),翼緣板t1=20連接板t2=14豎向連接板t2=18取4個(gè)。對(duì)2100X 8的連接角鋼，采用單列布置，取線距e1 = 55mrm取端距為50mm栓距為70mm滿足表的要求。沿受力方向的搭接長(zhǎng)度 l1 =3X7

23、0= 210mme 15d0= 15X 22 = 330mm不考慮折減。 截面強(qiáng)度驗(yàn)算1 0.5n/nF/An 5 =(1 X 1/4) X X 10/(3127 -2X 22X8)=N/mm2< f =215 N/mr2i合格b)豎向連接板同翼緣的連接承擔(dān)內(nèi)力計(jì)算將力F向螺栓群形心O簡(jiǎn)化，得05NFcos45=x10X=283kN05V=Fsin450=x10x=283kN單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值為：N：0.9nfP1.25Nt0.910.45(1551.25Nt)式中N為每個(gè)高強(qiáng)度螺栓承受的剪力，NtN/n,n為所需螺栓的個(gè)數(shù)。確定螺栓的個(gè)數(shù)：nV/Nb283/0.405(1551.

24、25283/n)解得n=取8個(gè)，分兩列，每列4個(gè)NtNtb283/835.350.8P0.8155124KN按承壓型高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題中所要求的連接(取消承托板)。高強(qiáng)度螺栓級(jí)，M2Q接觸面為噴砂后生赤銹，剪切面不在螺紋處。解a)角鋼與節(jié)點(diǎn)板的連接設(shè)計(jì)承載力設(shè)計(jì)值bbNcdtfc20X14X470=132kNN：nvfvbd：/4=2X310X314=195kN所以Nb=132kN確定螺栓數(shù)目nF/Nb=400/132=,取4個(gè)沿受力方向的搭接長(zhǎng)度l1=3X70=210mn<15d0=15X=截面強(qiáng)度驗(yàn)算=F/An=x105/(3127x8X2)=/miTKf=215N/mrn可靠b)豎

25、向連接板同翼緣的連接內(nèi)力計(jì)算N=283kN,V=283kN確定螺栓數(shù)目N：nvfvbd2/413103.14202/49.74104N/mmNcbdtfcb20184701.69105N/mmccNb9.74104N/mmminnN/Nb2.83105/9.741042.9個(gè)，取4個(gè)min'驗(yàn)算：因11=70mmc15d0=,所以螺栓的承載力設(shè)計(jì)強(qiáng)度無需折減。_5_4Nv2.8310/47.0710N_5_4Nt2.8310/47.0710NNNv/Nv2Nt/Ntb2=77.07104/9.7410427.07104/1.241052=<1NvV/nX104NvN；/=x104

26、/=x104n可靠已知A3F鋼板截面500mm20mm用對(duì)接直焊縫拼接，采用手工焊焊條E43型，用引弧板，按出級(jí)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)，試求焊縫所能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值。解：查附表得：ftw185Nmm2則鋼板的最大承載力為：Nbtwftw500201851031850KN焊接工字形截面梁，設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫，拼接處作用荷載設(shè)計(jì)值：彎矩M1122KNmm,剪力V374KN,鋼材為Q235R焊條為E43型，半自動(dòng)焊，出級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。解：查附表得：ftw185N.mm2,fvw125N/mm2。截面的幾何特性計(jì)算如下:慣性矩：13Ix 8 10003 21213280 143 280

27、1214 507 2268206 104mm4翼緣面積矩：Sx128014 507 1987440 mm4則翼緣頂最大正應(yīng)力為:M h 1122 1031028Ix 2268206 104 20.215N/mm2ftw 185N./mm2 滿足要求。腹板高度中部最大剪應(yīng)力:374 103VSx I xtw5001987440 500 8 - 2268206104 852.07N mm2fvw 125N. mm2滿足要求。上翼緣和腹板交接處的正應(yīng)力:上翼緣和腹板交接處的剪應(yīng)力:折算應(yīng)力:232.0.2082334.642500507VSx1Ixtw50020.2150.208Nmm2507374

28、103198744034.64Nmm2268206104860.00N.mm21.1ftw203.5N.mm2滿足要求。試設(shè)計(jì)如圖所示雙角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的角焊縫連接。鋼材Q235R焊條E43型，手工焊，軸心拉力設(shè)計(jì)值N500KN（靜力荷載）。采用側(cè)焊縫；采用三面圍焊。解：查附表得：ffw160Nmm2采用兩邊側(cè)焊縫因采用等肢角鋼，則肢背和肢尖所分擔(dān)的內(nèi)力分別為:N10.7N0.7500350KNN20.3N0.500150KN肢背焊縫厚度取hf1lw1N120.7hnffw35010320.70.816010219.53cm慮焊口影響采用lw121cm；肢尖焊縫厚度取hf2lw2N2150103

29、20.7hf2ffw20.70.616010211.16cm考慮焊影響采用lw213cm。采用三面圍焊縫假設(shè)焊縫厚度一律取hf6mm,N321.220.7hflw3fT21.220.7690160148KNN3N10.7N32350148276KN2N2N30.3N325014876KN2每面肢背焊縫長(zhǎng)度:lw1N127610320.7hfffw_220.70.616010220.54cm,取25cm每面肢尖焊縫長(zhǎng)度lw2N23761020.7hfffw20.70.61601025.65cm,取10cm如圖所示焊接連接,采用三面圍焊，承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N1000KN。鋼材為Q235B,焊條為

30、E43型，試驗(yàn)算此連接焊縫是否滿足要求。osr解：查附表得：f：160Nmm正面焊縫承受的力N12helw1 fffw2 0.7 8 2001.22 16010437KN則側(cè)面焊縫承受的力為：n2 nNi 1000 437563KN則f 4helw23563 104 0.7 8 220114.25N mm2fwf160N mm：滿足要求。試計(jì)算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強(qiáng)度。已知N390KN（設(shè)計(jì)值），與焊縫之間的夾角60,鋼材為A3,手工焊、焊條E43型。解：查附表得：ffw160Mmm2NxNsin,NyNcosNxN sin390 103 sin60Aw2 0.7 hflw2 0

31、.7 8 200150.78N mm2NyN cos390 103 cos60fAW2 0.7 hflw2 0.7 8 20087.05N mm2滿足要求。,150.78 2,1.22287.052151.17N mm2ffw 160N mm2試設(shè)計(jì)如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫，。鋼材為Q235B,焊條E43型，手工焊。解：查附表得：ffw160N.mm2V98KNMFe9812011760KNmm故翼緣焊縫多承受的水平力為HM1176057.09KNh206設(shè)號(hào)焊縫只承受剪力V,取hf38mmI3故號(hào)焊縫的強(qiáng)度為:98 1032 0.7 8 20043.75 N. mm2ffw 160N/m

32、m2滿足要求。設(shè)水平力H由號(hào)焊縫和號(hào)焊縫共同承擔(dān),設(shè)號(hào)焊縫長(zhǎng)度為150mm,取hf26mm故號(hào)焊縫的強(qiáng)度為:滿足要求。23.60N mm2ffw 160N mm257.0910320.76150212試求如圖所示連接的最大設(shè)計(jì)荷載。鋼材為Q235B，焊條E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸hf8mm,e130cm。V=F和扭矩T=Fe的共同作用。解：查附表得：ffW160Nmm2在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接連接角圍焊縫承受剪力A 2 0.7hflw 2 0.7 0.8圍焊縫有效截面形心。距豎焊縫距離:2 0.7 0.8202022240.7 0.8 2 20 5050.44.44cm兩個(gè)圍焊縫截

33、面對(duì)形心的極慣性矩IPIxIy：Ix_ _ 30.7 0.8 502200.7308- 0.7 0.839668cm41212IyIx0.7 0.8 203212_ _ 3500.7 0.80.7 0.8 200.7 0.8 50圍焊縫最大應(yīng)力點(diǎn)vyTxFey maxI pFexmaxTy1239668 2848 42516cm4A處各應(yīng)力分量:_2Aw 100.8 10F 20.5 30 4.44_442516 10204.442848cm44.4420.000099F50210220.00027FF 20.5 30 4.4420 4.44 10242516 1040.00017F2_225

34、0220.51100.8cm2100.8102mm22vyTy2wTxff1.220.000099F 0.00017F1.220.00027F 2160 N mm20.00035F160Nm則得F 458989N 458.989KN如圖所示兩塊鋼板截面為18400,鋼材A3F,承受軸心力設(shè)計(jì)值N1180KN,采用M22普通螺栓拼接，I類螺孔，試設(shè)計(jì)此連接。解：查附表得：螺栓fvb170N.1mm2,fcb400N.,/mm2。查附表得：f205N/mm2。每個(gè)螺栓抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值分別為:N：nv 工 fvb42.2241701129.3KN10N：dtfcbc2.21.8 4001015

35、8.4KN129.3KNNN bmin1180129.39.1取10個(gè)拼接板每側(cè)采用10個(gè)螺栓，排列如圖所示。驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度:但應(yīng)力在5班圍內(nèi),1180 103400 18 4 22 18認(rèn)為滿足要求。210 N mm2 f 205N mm2如圖所示的普通螺栓連接，材料為Q235鋼，采用螺栓直徑20mm承受的荷載設(shè)計(jì)值V240KN。試按下列條件驗(yàn)算此連接是否安全：1）假定支托不承受剪力；2）假定支托承受剪力。解：查附表得：螺栓fvb140N/mm2,ftb170N/mm2,fcb305N/mm2。1）假定支托只起安裝作用，不承受剪力，螺栓同時(shí)承受拉力和剪力。設(shè)螺栓群繞最下一排螺栓旋轉(zhuǎn)。查表

36、得M20螺栓Ae2.448cm2。每個(gè)螺栓的抗剪和承壓的承載力設(shè)計(jì)值分別為：n-f42.0241140 1043.98KNN：N：dtfcb 2.0 1.8 305c170101109.8KN1041.62KN2.448Aeftb叫升20彎矩作用下螺栓所受的最大拉力:NtMy12 y2240 0.11 102 302 1 02 20230228.29KNbNt41.62KN剪力作用下每個(gè)螺栓所受的平均剪力:NvV空30KNNcb109.8KNn8剪力和拉力共同作用下：228.2941.620.963 1可靠Nv2Nt2302:N；Ntb43.982）假定剪力由支托承擔(dān)，螺栓只承受彎矩作用。Nt

37、My12V2240 0.11 102 30-2_222 10203028.29KNNtb41.62KN支托和柱翼緣的連接角焊縫計(jì)算，采用hf 10mm,（偏于安全地略去端焊縫強(qiáng)度提高系1.35V1.35 240103he l w0.7 10180 5 2132.24N/mm2 160N,/mm2 滿足要求。某雙蓋板高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接如圖所示。構(gòu)件材料為Q345鋼，螺栓采用M20,強(qiáng)度等級(jí)為級(jí)，接觸面噴砂處理。試確定此連接所能承受的最大拉力No解：查附表得：f295Nmm2查表3-9和3-10得：，P125KN,0.50一個(gè)螺栓的抗剪承載力：N：0.9nfP0.920.50125112.5KN

38、故NnNb10112.5112.5KN+:+44U!口ILI凈截面驗(yàn)算:Ant bn1do2.0 21 2 2.233.2cm2N0.5 n1 1125 n0.511251125 2 1012.5KN10NAn1012.5 10333.2 102305N/mm2 f 295N，mm2 不滿足要求。故應(yīng)按鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)。一32NfAn2951033.210979.4KNN9794則NN1088.22KNn1210.510.5一n10第四章第94頁-4.3：解：枝面特征卷也4=240x20x24-8x96O=72H0fwrw'(172.«cn)= 25lxl0Mmm1I=x2

39、40xl(XM)"x(240-81x9601神1212=上xlO'=579020HmM3“500Mpn=-x8x96(+24()x2()x9«O=65472()(>WWJ由汁匏荷圖可知,構(gòu)H砧面上的以大為邁為，M-q(8按我(4-13)N 吃)/ 一 + - =A. W“1500x10+1728U57902084 215 =吃 4 7422725N m二空*8x7；227"=927岫JNfm.第百卜WcQN,=%=17280x245=4233600N(1233.6kN)=1(y>X10=0.35>0,13N.4233600"注=

40、6547200x245=1604064iV-m(160LlkNm)N+*1Afr.J500000IM=I=>+1.1542336001.1516041)64=>*，=11910903,小8M.8x1191090.3八、q=<=148886.3/V/n(1.l89kN/c»)卜8*技式(4T8)=A/,=17280x245=4253600N1500x10,17280x215=0.40>0.13工-L旦“215nM"9652U9N"4115口'呼17280IJ56547200,”*052s2=.“5N/L2限，)按式(1-20)之+/幽

41、亞.此65n此，”93如闈如兒用1172801.05x579020818H.,8x779386-，q=<；=97423.3AT/w(0.971k+cm、r8.NW1500000M,1rM“c8x502622.2”。門。山0=>M=5026222V,m=q=：=62827SN/AW172X057902088''故：當(dāng)q462827.8、7m96M.YtoO時(shí)，不老出穩(wěn)定何題當(dāng)q>62827.8/m時(shí),危考慮穩(wěn)定何電第95頁-4.4|解:截面參數(shù)A=300x12x2+8x376=10208wun2L=p；x300x400-(300-8)x376'=3.06

42、5x10Hmm4訴二H：'"=1532519.3川陽1532.5s')200WnT.=-x8x3762+3(M)Xi2x388=I679552rn/?x4IqI1,j=一x12x3O(JX2+一乂Xx376=5,4016x10mme12125.4010乂I。二36D1U70mm1kmJ)150V IWOxIO1 16!xlOfti叫jh iTc7n7 可”1“門：=3154'/tnia" >= 310 jV/rrurr.V 此 吃 十 A W W“'產(chǎn) 口 f.mK)70xn十業(yè)十也迎102 OH167552 5 娉川 6強(qiáng)度滿足要求!

43、,W.咒W.IO7JxlU J6lxLU3MxlU"102戰(zhàn) 1加J 1 IJXlf)QI07.(1血度滿足假事！第五章影響軸心受壓穩(wěn)定極限承載力的初始缺陷有哪些？在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)如何考慮？某車間工作平臺(tái)柱高，軸心受壓，兩端錢接.材料用I16,Q235鋼，鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2fd 215N/mm .求軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)及其穩(wěn)定臨界荷載.2如改用Q345鋼fd 310N/mm，則各為多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,ix 6.57cm，1y21.89cm, A 26.11cm柱子兩端較接，1.0故柱子長(zhǎng)細(xì)比為xgixW600 39.6 y65.7yiyg 至3 137.6

44、18.9-fy137.61.48因?yàn)閤y,故對(duì)于Q235鋼相對(duì)長(zhǎng)細(xì)比為EE¥2.0610鋼柱軋制,b/h0.8.對(duì)y軸查P106表5-4（a）知為不b類截面。故由式5-34b得12一212 1.4820.3542230.965 0.300 1.481.4820.965 0.300 1.48 1.48241.482y（或計(jì)算上 137.6235,再由附表4-4查得0.354)故得到穩(wěn)定臨界荷載為NcrdAfd 0.354 26.11 102 215 198.7kN當(dāng)改用Q365鋼時(shí)，同理可求得1.792。0.257)yJ-f166.7由式5-34b計(jì)算得0.257（或由V235,查表得

45、2故穩(wěn)定臨界荷載為NcrdAfd0.25726.1110310208.0kN圖5-25所示為一軸心受壓構(gòu)件，兩端較接，截面形式為十字形.設(shè)在彈塑性范圍內(nèi)E/G值保持常數(shù)，問在什么條件下，扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力低于彎曲屈曲臨界力，鋼材為Q235.截面由鋼板組成的軸心受壓構(gòu)件，其局部穩(wěn)定計(jì)算公式是按什么準(zhǔn)則進(jìn)行推導(dǎo)得出的兩端錢接的軸心受壓柱，高10m,截面為三塊鋼板焊接而成，翼緣為剪切邊，材料為Q235，強(qiáng)2度設(shè)計(jì)值fd205N/mm,承受軸心壓力設(shè)計(jì)值3000kN（包括自重）.如采用圖5-26所示的兩種截面，計(jì)算兩種情況下柱是否安全.(o)(b)圖5-26題解答：截面特性計(jì)算：對(duì)a)截面:13213_9

46、4Ix2(500203205002602)850031.436109mm41212131384Iv2205003500834.167108mm4y1212._2A250020500824000mmi244.6mmiy131.8mm對(duì)b)截面：13Ix 2 (400 2531213Iy 225 4003y 122400 25 212.52)1310 4003129.575 108mm41384400 103 2.667 108 mm412A 400 25 2 400 10224000 mmixJ上199.7mmivJ105.4mmAy-A10000mm整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算：lox1000040.8

47、8lox1000075.87對(duì)a)截回:xix244.6yiy131.8lkx1000050.08lox1000094.88對(duì)b)截回:xix199.7yiy105.4鋼柱兩端錢接計(jì)算長(zhǎng)度loxloy根據(jù)題意，查P106表5-4(a),知鋼柱對(duì)x軸為b類截面，對(duì)y軸為c類截面.對(duì)a）截面:對(duì)x軸：xfy40.8823550.4402.0610512一24x1-220.440.96520.30.440.4422_20.9650.30.440.4440.440.895（或計(jì)算x235fy40.88-B0896，再由附表4-4查彳導(dǎo)xB0.896)對(duì)y軸:yEfy25.8723550.8162.06

48、1051T IT-!222 0.816220.8162_20.9060.5950.8160.8162220.9060.5950.8160.81620.604y（或計(jì)算235 75.87，再由附表4-5查得y B 0.604 ）故取該柱的整體穩(wěn)定系數(shù)為0.604對(duì)b）截面，同理可求得 x0.852y 0.489 ,故取該柱截面整體穩(wěn)定系數(shù)為0.489整體穩(wěn)定驗(yàn)算：對(duì)a）截面NcrdAfd0.60424000 205 2971.68kN3000kN 不滿足對(duì)b)截面 N crd0.48924000205 2405.88kN3000kN 不滿足一軸心受壓實(shí)腹柱，截面見圖5-27.求軸心壓力設(shè)計(jì)值.計(jì)

49、算長(zhǎng)度l0x8m,l0y4m（X軸為強(qiáng)軸）.截面采用焊接組合工字形，翼緣采用128a型鋼.鋼材為Q345,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值一-一2fd310N/mm第136頁-56;釁:IB面布敷A=5537x2+1*x（600-8.5）=2053Xmm2x（344.1+55.37x3O3）+x1（GO-0.85/=1279475cm42X7115+x3X（6）-（J.K5）=I+25O_2r/w4幽mi24SI.6413。：昭2053R/小二y20538翳”。此械間對(duì)Ly北均為h類戡回.當(dāng)果用Q3匹時(shí),由4* Ox占去可圖.=0,817軸心侏力改計(jì)值為:何=O.X17x2U53Kx30=5201Jfc.V.計(jì)算長(zhǎng)度一軸心受壓綴條柱，柱肢采用工字型鋼，如圖5-28所示.求軸心壓力設(shè)計(jì)值_I2L_-2l0x30m,l0y15m（x軸為虛軸）,材料為Q235,fd205N/mmL乃碣圖5-28 題解答：截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計(jì)算2截面面積：A286.07172.14cmI40a單肢慣性矩4Ii 659.9cmIx2659.986.07(110)2522043.3cm4繞虛軸慣性矩：2繞實(shí)軸慣性矩Iy 2 21714 43428cm4iy 15.88cm長(zhǎng)細(xì)比：l ox ix300055.0754.48l oyi y150015.8894.46綴條用L75 6,前后兩平面綴條總面積_ .一一 2Ax