钢结构基本原理重庆大学习题答案.docx
《钢结构基本原理重庆大学习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构基本原理重庆大学习题答案.docx（54页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
钢结构基本原理重庆大学习题答案
第4章轴心受力构件
4.1验算由2L635组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。
轴心拉力的设计值为
270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。
杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。
如截面尺寸不够，应改用什么角钢?
注：
计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：
（1）强度
2（Adt）2（614205）
2
1028mm,N=270KN
N27^262.6Mpa
代1028
215Mpa，强度不满足,
所需净截面面积为An
N1256mm2,
f215
所需截面积为AA,dt
1256
2
205
728mm2,
选636，面积A=7.29cm2729mm2
728mm2
（2）长细比
lo
imin
3000
19.4
154.6
350
4.2一块-40020的钢板用两块拼接板-40012进行拼接。
螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。
钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。
钢材为Q235钢，解答下列问题；
（1）钢板1-1截面的强度够否？
（2）是否需要验算2-2截面的强度？
假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？
查表得L635的面积A=6.14cm2,iminix1.94cm,
（3）拼接板的强度够否?
A.1（b
3d0）tmin
（4003
N
An1
1350103
202.1Mpa
6680
解：
（1）钢板1-1截面强度验算:
2
22）206680mm,N=135OKN
f205Mpa，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算:
（a）,种情况，（a）是最危险的。
A12（l（a）5do）t
（40080802802522）20
2
6463mm，N=1350KN
An2
6463
对应图（d）
）的验算：
A2
（l（d）
5d。
）t
10K1
10―c
N
N
1350
13
13
N
1038.510：
An2
5800
（400522）20
1038.5KN
3
179.0Mpaf
（3）拼接板的强度够否?
N1350103
208.9Mpaf205Mpa，但不超过5%，强度满足。
2
5800mm，
205Mpa，强度满足。
因为拼接板厚度
20mm，孔径
4.3验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。
螺栓直径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）
2
芥
C9
解：
（1）净截面验算:
A,（b3d0）tmin（240322）142436mm2，
NNN0.536006000.53500KN
99
N
A,
500103
2436
205.3Mpa
215Mpa，强度满足。
（2）全截面验算
N600103
A24014
178.6Mpa
215Mpa，强度满足。
4.4一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m，截面由2L908组成
的肢尖向下的T形截面，问是否能承受设计值为870KN的轴心力？
解：
（1）强度验算
查表得
L908的面积A=13.94cm2,iminix2.76cm,
A
870103
312.1Mpaf310Mpa，但不超过5%，强度满足。
13942
（2）刚度验算
l0
imin
9000326
27.6
350
4.5某车间工作平台柱高2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。
如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经过计算解答:
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
（3）如果轴心压力为330KN（设计值），116能否满足要求？
如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
解：
（1）钢材采用
Q235钢时，设计承载力为多少?
查表得I16的面积
A=26.1cm
2，ix6.57cm，iy1.89cm
l°x
by
iy
Af
改用
40，
2600
65.7
2600
18.9
0.353
40
138
2610
150，a类截面，查表得
150，b类截面，查表得
215198086N198.1KN
Q345钢时，设计承载力是否显著提高?
a类截面，按
48查表得x
x0.941
y0.353
0.921
y0.265
345
138，b类截面，按y138235164查表得
Af0.2652610310214411N214.4KN，承载力无太明显的提高。
如果轴心压力为330KN
（设计值），116能否满足要求？
如不满足，从构造上采取什
么措施就能满足要求?
8距uuuuuuuuuuuujuu因为
300KN198.1KN，
所以整体稳定不满足。
在侧向加一支撑，重新计算。
'ey2600/269
iy18.9
150，b类截面，查表得
y0.757
Af0.7572610215
424791N424.8KN
300KN，整体稳定满足。
4.6
设某工业平台柱承受轴心压力
5000KN（设计值），柱高8m，两端铰接。
要求设计
H型钢或焊接工字形截面柱。
解：
H型钢柱
（1）初选截面
设60
0.807（b类）
5000103
0.807215
28961mm2289.61cm2
I。
8000133mm，
60
选HW428
407
20
35,
其面积
2
A361.4mm，
lx
18.2cm,
Iy10.4cm
（2）验算
l0x
x
Ix
8000
44
182
150，
b类截面,
查表得
0.882
l0yy匸
8000
104
77
150，
b类截面,
查表得
0.707
5000103
205Mpa，整体稳定满足。
2195.7Mpa
0.707361.4102
焊接工字形
（1）初选截面
根据H型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。
（2）计算参数
2
A4203224001834080mm
lx
丄（420464318
12
4003）3.410
1
y2衣3242033.95108mm4
3.4109
A34080
ix
Ix
315.9mm,
iy
Iy3951。
8107.7mm4
A•34080
x
l0x
ix
8000
315.9
by
8000
y
iy
107.7
N
5000
A
0.726
（3）
局部稳定验算
420
18
整体稳定验算
25
74
b
t
34080
103
2
32
150,
150,
b类截面，查表得
b类截面，查表得
202.3Mpaf205Mpa
h°
400
18
4.7
图4.40
用作长度为
x0.953
y0.726
整体稳定满足。
6.28（10
0.174）17.4
22.2（250.574）62，局部稳定满足。
（a）、（b）所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为
10m的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载
Q235钢。
当
3200KN。
解：
计算（a）图截面
（1）
计算参数：
A500
202500824000mm2
Ix
Iy
13
8500322012
1
22050034.17108mm4
12
500（25020）21.435109mm4
A
Ix
1435109244.5mm，iy
24000y
4.171。
8131.8mm4
24000
Iy
（2）整体稳定验算
lox
lx
10000
244.5
41
150,b类截面，查表得x0.895
l°y10000”
76iy131.8
150,b类截面，查表得y0.714
3200103
0.71424000
186.7Mpa
205Mpa，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
5008
2
20
12.3（100.176）17.6
500
8
62.5（250.576）
63，局部稳定满足。
计算（b）图截面
（1）计算参数：
A24000mm2
Ix—104003225400（200生）26.564108mm4x122
1
Iy22540032.67108mm4
y12
Ix9.564108
A】24000
199.6mm，iy
2.67108
24000
4
105.5mm
整体稳定验算
l°x
10000
ix
199.6
l0y
10000
iy
105.5
N
3200
50
x
95
y
A
103
0.58824000
150，b类截面，查表得x0.856
150，b类截面，查表得y0.588
226.8Mpaf205Mpa，整体稳定不满足。
（3）局部稳定验算
40010
400
10
哥7.8（SOX95）19.5
40（250.595）72.5，局部稳定满足。
，钢材
4.8设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m，两端铰接，设计轴心压力为1500KN为Q235B，截面无削弱。
解：
（1）初选截面：
设70y0.751（b类）
N
y'
1500103
0.751215
2
9289mm
2
92.89cm，
选2:
32a,,其面积A48.50297cm2,iy12.44cm
（2）验算实轴的整体稳定
750060
iy124.4
150,b类截面，查表得y0.807
N1500103
2
yA0.8079710
191.6Mpa
215Mpa，绕实轴的整体稳定满足。
（3）确定柱宽
设130
.602302
52
lx
7500
52
144.2mm,
ix
0.44
144.2
0.44
327.7mm取b=330mm，如下图所示。
（4）验算虚轴的整体稳定
4
Z2.24cm,11304.7cm,i12.51cm
截面对虚轴的参数:
Ix
2[304.748.50（^55^）2]
16402cm4
1.64107mm4
ox
lx
1.64107130mm,
48502
Ix
lox
lx
750058,
133
1258230265
150
x0.780
N_
1A
15001032198.3Mpa
0.78097102
215Mpa，绕虚轴的整体稳定满足。
（5）缀板的设计
01
1i1302.5175.3cm753mm
选用缀板尺寸为-2601808，则h
l01180753180933mm，取l1930mm，
分支线刚度k1L304.7103276mm3
l1930
I11
缀板线刚度kb-（818032）30470mm3
a255.212
则&沁9.36k13267
横向剪力Vff9710一21524535N
85V23585
潭930
255.2
44705N
MTi
VL
2
24535930
5.704106Nmm
取焊脚尺寸hf8mm，采用绕角焊，则焊缝计算长度为lw180mm
44705
0.78180
44.4Mpa，
验算焊缝：
f
2f
（188.6）2
（1.22）
44.42
160Mpa
65.704106
7188.6Mpa
0.78180
ffw160Mpa
第五章
5.1一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。
设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.0kN/m2。
试选择次梁截面，钢材
解：
1、
普通工字形钢
2.
m
W
X
X
rfX
qk
（220）3
为Q345钢
66kN/m
M
扁2
191.2
62
410.4kN
X
8
8
q（1.221.420）
391.2kN/m
m
m
Wx
xrf
x
410.4106
1.05295
1324939
mm
1324.939
3cm
选I45a
3
WX1433cm
Ix32241cm4
3、验算:
1）强度
Mx
410.4106
3
272.8Mpapf
295Mpa
rxWX
1.05143310
2）
挠度
v
5
qkl45
66
60004
384
Elx3842.06
105
32241
104
16.77mmf[v]15mm
重选I50a
lx46472cm4
5qkI456660004
v384Eg3842.0610546472104
3）整稳：
不必计算。
4）局稳：
因为是型钢，不必验算。
5.3解：
图5.54（a）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b）],材
料为Q235B钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）
F=160kN（设计值）的作用下，梁能否保证其整体稳定性？
1、计算梁自重
30
104
max
2、
yi
Ix
WX
180
104
ql2
G8
2
0.8101104cm
76.980.8kN/m
PI…0.81221.2
4
16012497.3kNm
计算中和轴位置
800.840.510181「
0.5
301800.8101
1
33.2cm
12
Ix
32
0.880（82/233.2）
800.8301
22
（33.20.5）101（48.80.5）
4
93440cm
934402810cm3
33.2
1334
yL130110）2330cm
Iy
.'2330
4.7cm
y•
.A
■104
yl1/iy
600/4.7
127.7
bh/（h
I2）（1
303）/12
0.96
2330
b0-8（2
b1）0.8（20.961）
3、
查附表3.1
I
i
0.74
b
Ah
yt1
b1.75
y1
求b
4320b2~
y
2
4.4h
235
b~~
1.75攀
127.72
104
82
127.71
2810
4.482
0.74
235
235
2.5f0.6
b1.07吨1.07
0.282
2.5
0.957
4、梁整体稳定计算
497.3106
3184.9Mpapf
bW<0.957281010
215Mpa（满足）
5.4解：
设计习题5.1的中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面、计算翼缘焊缝、
确定腹板加劲肋的间距。
钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）
解:
qk66KN/mq91.2KN/m
Fk666396KN
F91.26547.2KN
V-547.21368KN
2
（1）试选截面:
M
Wx
1368
Mx
「xf
9547.2（63）7387.2KN
7387.2106
1.05295
23849103mm3
hmin
l2
295
1.34106
40018000
1585mm
he2Wx0.4
2（23849
103）o.4
1786mm
取梁腹板高
h0仃00mm
V
1368
103
tw1.2二~
1.2
5.7mm
hofv
1700
170
1.34106
[Vt]
twho/3.511.8mm
取tw12mm
翼缘AWxtwh。
2384910312仃00
翼缘fh0617006
10629mm
bf
h5〜h317005~17003
（340〜567）mm
取bf500mm
则tf1062950021.2mm
取tf24mm
（2）强度验算:
E4
1700
E4
500
Sx
（170012170050024862）1.468107mm"
24
lx—（5001748488170（?
）2.271010mm412
WX%2.27101%742.597107mm3
MxrxWx
37
13681031.468107
10
2.271012
7387.2106
1.052.597107
270.9Mpapf
73.7Mpap
295mMpa
fv170Mpa
（3）整稳验算：
hb13000/5006p16不需验算.
（4）刚度验算：
（5）翼缘和腹板的连接焊缝计算:
qk
v
hf
5Fk5396
110kNm
110（18000）4
18
18
5
5
q」4
384
EIx
384
510
2.061052.2710
32mmp[v]
1368103（50024862）
Vs
1.4IxffW
10
1.42.2710200
2.2mm
丄
400
A50024217001244400mm2
取hf8mmf1.5tmax1.5J247.3mm
（6）主梁加劲肋设计
ho/tw1700/12142,
80p142p仃0,宜设置横向加劲肋
（——）2+-^（—）21
crc,crcr
间距a0.5h00.51700850mmp2h0217003400mm
取a3000mm,设在集中荷载作用处
I区格:
vI1368KN
MI13681.52052KNm
mM|
WT
h205210：
僭76.8Mpa
h2.5971071748
Vi
I
Zw
II区格:
VI
136810367.1Mpa
170012
820.8KN
Mi
13684.5547.21.55335.2
Mihb5335.2
——76.8199.68MPa
WXh2052
8208103
40.24MPa
170012
273.6KN
1368
7.5547.2（4.51.5）6976.8kNm
76.8
6976.8
261.12MPa
273.6
2052
13.41
MPa
170012
计算
cr
cr
0.85p
cr
ah0
cr
h
fy
235
b177
3450.97
234
1700,12
177
p1.25
[1
3000
.1700
0.75（b
0.85）]f
1.77f1.0
41；5.344（h0a）2
[1
fy
235
1.1fVs21.11701.6272
0.75（0.970.85）]295268.45MPa
1.627f1.2
70.6MPa
I区格：
）2（^671）20.0820.9030.985p1
格:
268.4570.6
II区格：
（199.68
（268.45
-）2
（40.24）2
（70.6）
0.553
0.325
0.878
P1
（261.12
13.41、2
0.946
0.036
0.985
P1
m区格:
（268.45
-）2
（70.6）
bs
ts
Iz
ho
30
生
15
1
12
10.4
40
140
75
1700
^q"
4097mm,取140
9.3mm取10mm
3140
140314010（-
2
106mm4f3hotw331700
10
mm
1238.8106mm4
横向加劲助尺寸:
中部支承加劲助:
1000
214010360127120mm2
1
10（140212）32.07107mm4
12
A
53.9mm
Iz
N=1368+547.2-竺1700—12475.2kN
i2
170053.932
0.929
475.2103
2A0.9297120
支座支承加劲助验算
71.8MPap
f295MPa
5472
N13681641.6kN
2
采用18016板
2180
16（180100）
12
9120mm2
Iz
（180212）3
6.86
107mm4
ce
hf
12
1?
16
6・8610786.7
9120
170086.720
1641.6103
20.970
0.9709120
1641.6103
185.6MPap
295MPa
2（18040）16
366.4MPa
1641.6103
40.7（1700250）200
p
升级会员 