1、鋼結構設計原理課程作業解答第三章連接3- 1 解：由于施焊時加引弧板，因此lw J =500mm185F也遼罕即: lwt W 一FF 130解得：F =505.9kN故該連接能承受的最大荷載為505.9kN3- 2 解:N3 =0.7hf3，Iw3 ：f fw =0.7 8 2 140 1.22 160=306kN1 w1 =w2 =46 -8 =452mmN 3N 3寸wN1 二NN500 1414 5002 =0.65N3 空0.7 hf1 Iw1 ff =0.7 8 2 452 160 =810kN2 2得到：N 1481 .5kN同理： 2 二kzN -皿=0.35N -皿 乞0.7

2、 hf2 心 fW =0.7 8 2 452 160 =810kN 2 2得到：N 2751 .4kN因此：此連接能夠承擔的最大靜力荷載為1481.5KN。3-3 解：將荷載設計值F向焊縫形心簡化，得V =F,M 二 Fe = 30F焊縫上端A為最危險點：6M6 30F9F2 2 hel：0.7 10 200228000Vh? lwFF0.7 10 200 22800H 蘭 200,28000 1.22 2800F 乞 450.6kN450.6kN.故焊縫所能承受的最大靜力荷載設計值為3-4 解：設斜桿與翼緣板為兩面側焊，則由焊縫A在肢背處，得Nk1N =0.7 250 =175kNNihe_

3、 lw2二debf t4170 =51528.0NNv15000010=15000N 乞 NbNtN M21072802 2802 * 4 * * 2102 1402 702 314286N企二 175000“30.2mm2heffw 2 0.7 6 160則焊縫A的實際長度可為：1 =lw 2hf =130.2 2 6 = 142.2mm，取 150mm2)作用于螺栓形心處的內力為：4N 250kN =200000N53V =沖250kN =150000N5M =Ne0= 200000 60=1.2 107N mm單個螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設計值分別為:2 2

4、疋=衛f“1 3.14 22140 -53191.6N44同時承受拉力和剪力的普通螺栓承載力驗算:尸不辰町=0.67蘭1V 153191.6 丿 51528.0 丿 故連接采用10個普通螺栓是可以的3-5 解：將N、P向焊縫形心處簡化，則危險點 A處受力:V P =300kN300000 NV =P =300kN = 300000 N二 Pq - Ne2 = 300kN 120mm-240kN 150mm =0則焊縫僅受軸力N和剪力V的作用,則4000V7hf x1.22 y.7hf蘭 160N2400004000helw 0.7 hf 300 2_ 7hfV30000050000.7 hf

5、300 27hfhe_1 whf - 5.3mmhfmin =1.5 h =1.5、10 =4.7mmhf max =1.2t2 =1.2 8 = 9.6mm由此可取，hf = 6mm 3-6 解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10 x 510m m,與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為Q235鋼。2、計算需要的C級普通螺栓數目和布置螺栓單個螺栓的抗剪承載力設計值:Nbv=nv2 2fV =2 竺 140=106.4kN44單個螺栓的承壓承載力設計值:Nbctf；=22 18 305 =120.8kN連接所需螺栓數目n =空“4.1，取16 個, 4排。（也可取15

6、個，3 排）Nmin 106.4采用并列布置，連接蓋板尺寸為 10x 510x 710mm，端距55mm，栓距80mm， 邊距75mm，線距120mm。3、驗算被連接鋼板的凈截面強度An 二 A - n1dt=510 18 -4 23.5 18 = 7488mmN =150 10200.3N mm2 :： f = 205N mm2An 7488故強度滿足。3-7 解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10 x 510m m,與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為Q235鋼。2、計算螺栓數目(1) 采用摩擦型高強螺栓連接查表知:P =125kN,=0.45單個螺栓的抗剪承載

7、力設計值：Nb =0.9hfP =0.9 0.45 2 125=101.25kN連接所需螺栓數目n_% =14.8，取16個，4排。(也可取15個，3排)Nv采用并列布置，連接蓋板尺寸為 10x 510x 710mm，端距55mm，栓距80mm， 邊距75mm，線距120mm。(2) 采用承壓型高強螺栓連接2 2單個螺栓的抗剪承載力設計值：Nb=n/d球=2二20 250 =157.1kN44單個螺栓的承壓承載力設計值：N? 7 tf=20 18 470=169.2kN連接所需螺栓數目n 55，取10個，2排。N min采用并列布置，連接蓋板尺寸為 10X 390x 510mm，端距55mm，

8、栓距80mm， 邊距55mm，線距100mm。3、驗算被連接鋼板的強度驗算I - I截面(1) 采用摩擦型高強螺栓連接2An =510 18-4 21.5 18=7632mm2NJ -0.5 N =；1 -0.5 1500=1312.5kNI n丿J 16丿N 1312 X103/ 2/2171.97 N mm ：: f =205 N mm2A!7632故強度滿足。(2) 采用承壓型高強螺栓連接2A =510 18 -5 21.5 18 =7245mm31500 1037245= 207.1 N. mm2- f =205 N. mm2故強度滿足。3-8 解：10.9級M20的高強度螺栓，查表得

9、高強度螺栓預拉力P55kN，抗滑移系數1-0.45。作用于螺栓群形心處的內力為：4 4N F200 =160kN5 533V F 200 =120kN55M 二V e=120 0.25 =30kN m每個高強度螺栓的承載力設計值：Nf =0.8P =0.8 155 =124kNNb =0.9nfP=0.9 1 0.45 155 =62.775kN最上排單個螺栓所承受的內力：Nt160830 0.12b.12 2 - 0.04 2 1=76.25kN1208= 15kN同時承受拉力和剪力的高強度螺栓承載力驗算:NvNb1576.2562.775124=0.85 ：:1此連接安全第四章軸心受力構件

10、4- 2 解：（1）鋼板1-1截面驗算2An =A ndot =400 20 3 22 20 =6680mm2NAn1350 103-6680= 202.1 N. mm2 ：: f= 205 N mm2強度滿足。（2）需要驗算鋼板2-2截面驗算，因為2-2截面的凈截面面積遠小于1-1截面。 假定軸力在13個螺栓中平均分配。An 二 A -n2d0t =400 20 -5 22 20 =5800mm2N二10 1350 =1038.5kN13N 1038.5 103An5800=179 N mm2 ：: f =205 N. mm2強度滿足(3) 驗算拼接板強度 拼接板3-3截面受力最大。2A =

11、A-n2d0t =2，i400 125 22 12 = 6960mm23_ j害9397N mm2 ”205 N mm2強度滿足。4- 7 解：mm2根據題意，截面對兩個軸方向的計算長度lx Ty =1000cm， f 215N1、a圖截面驗算(1) 計算截面特性截面面積 A =2 50 250 0.8 = 240cm2截面慣性矩 lx = 50 543 -49.2 503 12 =143600cm4ly =22 503 12 =41667cm4lx _ 143600 A _ 、240(2)構件長細比及剛度驗算截面回轉半徑ix二=24.46cm， iy =IyA41667 .13.18cmn

12、240x：=24：A40.9 小 t50rl0y 1000= 75.9 ：: i，1-15013.18剛度滿足要求。(3) 構件整體穩定性驗算 由于構件截面無削弱，故不必驗算強度。對x, y軸均為b類截面，查附表4-2得：x = 0.892， y -0.715故3200_10 2 =186.5 N mm2 ：: f =215 N mm2 整體穩定滿足。A 0.715 240 102(4) 構件局部穩定性驗算fy =10 - 0.1 75.9 =17.59翼緣寬厚比：牛二竽=12.3 ：: 10 0.1 235腹板高厚比：J =62.5 ：: 25 05 235 fy =25 0.5 75.9

13、=62.95局部穩定滿足。故a圖截面滿足要求。2、b圖截面驗算(1)計算截面特性截面面積 A =2 40 2.540 1 = 240cm2截面慣性矩 lx = 40 453 -39 403 ：12 =95750cm4 ly =2 2.5 403 12 =26667cm4截面回轉半徑ix二95750240二20cm ,26667,2400時(2) 構件長細比及剛度驗算l0xix100020=501-150l0y _1000匸=705= 95.21-150剛度滿足要求。(3) 構件整體穩定性驗算 由于構件截面無削弱，故不必驗算強度。對x，y軸均為b類截面，查附表4-2得：X =0.856， y =

14、0.5873故衛3200_1=227.1 N mm1Vmaxql20.25 5 =50.625kN 2 .f=215N mm2 整體穩定不滿足。A 0.587240 102(4) 構件局部穩定性驗算翼緣寬厚比： 牛二器=7.8 ： 10 0.1，235 f=10 0.1 95.2 =19.52腹板高厚比： h0 二空=40 ： 25 0.5 235 fy =25 - 0.5 95.2 =72.6局部穩定滿足。tw1故b圖截面不滿足要求。第五章受彎構件5- 1 解：1、荷載計算次梁計算單元寬度為2.5m，次梁承擔的線荷載設計值為：q =5 2.5 1.2 1.5 2.5 1.4 =155.25

15、=20.25 kN m2、截面選擇次梁與主梁按鉸接設計，貝1 2 1 2Mmaxql次梁與鋪板牢固連接，因此不必計算整體穩定性。所選截面為型鋼，因此不必驗 算局部穩定。只驗算構件剛度和強度。20.25 5 =63.28kN m88次梁承擔的線荷載標準值為:qk =5 2.5 1.5 2.5 0.36 =16.61kN m2500.0037 :：:2500.055000v 5 qkl3516.61 106 50003l 一384 El 一384 2.06 1053583 104滿足要求。(2)抗彎強度驗算Mx81.5 2.5 0.36 1.2 1.5 2.5 1.41 52 =64.6kN-ma

16、xMxxWnx64.6X1061.05 326 103= 188.8N. mm2 ： f =215N mm2，滿足要求。(3) 抗剪強度驗算由于型鋼腹板與翼緣處較厚，可不驗算抗剪強度。(4) 局部壓應力驗算沒有給出主次梁的連接情況，暫不驗算局部壓應力。5- 4 解：1、計算截面特性截面面積 A =2 20 1.2 80 0.8 =112cm2截面慣性矩 lx = 2ox(80+2和.2(200.8803)12=11326037cm4 ly =2 1.2 203 12 =1600cm4=2749cm32截面回轉半徑= 31.8cm，=3.78cm長細比“牛爍=23.3iyl0y9002 3 .8

17、3.782 92- 110 1.4 9 =357.44kN m412 11Mmax ql -Pl 0.9 18482、驗算整體穩定性(1)整體穩定系數計算4.4h1235雙軸對稱截面b =0，b)h代入,得:b .274M max=475 N mm2 f =215Nmm2，不滿足。235(2)b0.274 =0.189我=688N mm2 f=310Nmm2，不滿足。(3):b =2.23_0.28 =2.044b =0.6580.6 ,心.-警0.641=203 N mm： f =215 N mm2，滿足。 血(4) .y Jy = 450 =119.05，查表得咕=1.75 i y 3.7

18、8：b =1.90.6 ,b =1.070.282= 0.922,max -141 N mm2 :- f =215 N. mm2，滿足。 bWx第六章拉彎和壓彎構件6- 7 解：1、計算截面特性截面面積 A = 1.2cm 32cm 2 1.0cm 64cm =140.8cm2截面慣性矩Ix =1cm 64cm12 2 1.2cm 32cm 32.6cm103465cm4I y = 2 匯 1.2cm 32cm 3 /12 = 6553.6cm44Wx= 3116cm3I 103465cm h 33.2cm截面回轉半徑ix = J，= 27.12cm， iy =丄=6.82cmAy ，A2、驗

19、算平面內穩定 構件最大彎矩100kN1500cm =375kN m，f=215N. mm244長細比x =lxi “500cm. 27.12cm =55.3，按b類截面軸心受壓構件查附表 4-2,得 x =0.8322e fx20603N 2Nex壬 a2jmm 140.8 102mm2 =8510kNEx 1.121.1 55.3?X因跨中只有一個集中荷載，等效彎矩系數fx =1.0N誠MxxAxWx(1 _0.8Nn，)/ N Ex36900 x10 N*1.0x375x10 N mm0.832 140.8 102mm2 1.05 3116 103mm3 (1 -0.8 900kN 851

20、0kN)=76.83 125.26 =202 09N2 ： f =215N 2/mm/ mm故構件滿足平面內穩定3、確定側向支撐點數目(1)當在柱中央設一道側向支撐時長細比 y Jy-750cm 6.82cm =110，查表得 y =0.493/i y在側向支撐點范圍內，桿段一端的彎矩為375kN m，另一端彎矩為0，故等效彎矩系數 tx = 0.650.35M 1 M 2 =0.65用近似計算公式可得-b =1.07 -0.795b/44000區段內最大彎矩Mx = 375kN mNd M x十;bWx900 X103N0.493 140.8 102mm21.00.65 375 106 N

21、mm0.795 3116 103mm3=129.66 98.40 =228.06 N 2 f/ mm= 215m2不滿足平面外平衡(2)當在柱中設兩道側向支撐時長細比 y% =500cm/6.82cm =73.3，查表得、廠0.730在側向支撐點范圍內，兩個桿段區間的等效彎矩系數分別為飛=0.650.35 M 1 M2 =0.65、1.0，取 1.0用近似計算公式可得一.。7-.。948 區段內最大彎矩Mx =375kN mN-tx M xA: bWx900 103N1.0 375 106N mm22 1.0 3 30.730 140.8 10 mm0.948 3116 10 mm=87.56126.95 =214.51