综合分析题答案

1、综合分析题1、设计资料： 屋面材料为石棉水泥波形瓦，干铺油毡一层，20厚木望板，屋面坡度1/2.5，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条，水平檩距0.75m，沿坡向斜距0.808m。钢材Q235。永久荷载标准值：石棉瓦（含防水及木基层）0.37kN/m2，檩条（包括拉条、支撑）自重设为0.1kN/m。可变荷载：屋面雪荷载为0.4 kN/m2，均布荷载为0.5 kN/m2，风荷载较小不考虑，由于检修集中荷载1.0 kN的等效均布荷载为21/（0.756）=0.444 kN/m2，小于屋面均布活荷载，故可变荷载采用0.5 kN/m2。要求：根据以上条件进行檩条设计。解：（1）内力计算：檩条线荷载：pk=

2、0.370.808+0.1+0.500.75=0.774 kN/m P=1.2 (0.37+0.808+0.1)+1.4 0.50 0.75=1.004 kN/m Px=psin21.800=0.373 kN/m Py=pcos21.800=0.932 kN/m弯矩设计值：Mx=pyl2/8=0.93262/8=4.19kN.m My=pxl2/32=0.37362/32=0.42kN.m(2)截面选择及强度验算选择轻型槽钢10，如图所示。Wx=34.8cm3，Wymax=14.2 cm3,Wymin=6.5cm3,Ix=173.9cm4，ix=3.99cm，iy=1.37cm。计算截面有孔洞

3、削弱，考虑0.9的折减系数，则净截面模量为：Wnx=0.934.8=31.30 cm3，Wnymax=0.914.2=12.78 cm3，Wnymin=0.96.5=5.85 cm3。屋面能阻止檩条失稳和扭转，截面的塑性发展系数x=1.05，y=1.20，计算截面a、b点的强度为：a=Mx/xWnx+ My/yWnymin=4.19106/(1.0531.32103)+0.42106/(1.25.85103)=187.2N/mm2215 N/mm2b=Mx/xWnx+ My/yWnymax=4.19106/(1.0531.32103)+0.42106/(1.0512.78103)=158.7N

4、/mm2215 N/mm2(3)挠度计算y=5/384(0.774cos21.8060004)/（206103173.9104）=33.85mml/150=40mm(无积灰)（4）构造要求x=600/3.99=150.4200故此檩条不可兼作屋面平面内的支撑竖杆或刚性系杆，只可兼作柔性系杆。2、条件：下图所示超静定桁架、两斜杆截面相同，承受竖向荷载P，因竖杆压缩而在两斜杆中产生压力250kN。桁架的水平荷载则使两斜杆分别产生拉力和压力150kN。 1）两斜杆在交叉点均不中断。当仅承受竖向荷载时，确定斜杆AD在桁架平面外的计算长度（m）?2）两斜杆在交叉点均不中断。当仅承受水平荷载时，确定斜杆A

5、D在桁架平面外的计算长度（m）?3）两斜杆在交叉点均不中断。同时作用有竖向荷载和水平荷载时，确定斜杆AD在桁架平面外的计算长度（m）?解：1）解：=0.5(1+N0/N)1/2=0.5(1+250/250)1/2=1.0 l=2.828，则平面外：l0=l=2.828m2）解：=0.5(1-3N0/4N)1/2=0.5(1-3150/4150)1/2=0.350.5取=0.5，l0=l=0.52.828=1.414m 3）解：斜杆BC：承受250-150=100 kN 压力斜杆AD：承受250+150=400 kN 压力=0.5(1+N0/N)1/2=0.5(1+100/400)1/2=0.7

6、91l0=l=0.7912.828=2.236m 3、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，钢材为Q235-B，截面无削弱。解：（1） 肢件的选择设y=60 查表y=0.807 则AN/f=/0.807215=8645mm2选236a查表得A=47.8cm2 i1=2.73cm iy=13.96cm I1=455cm4验算：刚度y=l0y/iy=7500/139.6=53.7=150y=0.839, N/A=/0.83947.82100=187N/mm2 f=205N/mm2(2) 确定分肢间距令ox=y， 1=0.5y=26.85 则x=(2y-2x)

7、0.5= (2y-2x)0.5= 46.5 ix=l0x/x=7500/46.5=161.3则a=2(i2x-i21)0.5=2(161.32-27.32)0.5=318mm取a=320mm验算对虚轴的刚度级稳定性:Ix=2I1+A(a/2)2=2455+47.8(32/2)2=25383.6cm4ix=(Ix/A)0.5=25383.6/(247.8)0.5=16.3cmx=l0x/ix=75000/163=460x=2x+210.5=462+26.8520.5=53.3查表x=0.841 N/x A=/(0.84147.82100)=186.6N/mm2 6I1/l1=6455104/95

8、3=28620mm3缀板与肢件的连接焊缝设计：取hf=8mm lw=200mm综上缀板式格构截面肢件为236a，缀板为-32022010。4、如图所示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，钢材为Q235-B，截面无削弱。设计该缀板柱柱脚。（1） 计算底面尺寸：故采用的钢板，设锚栓的直径为，则螺栓孔的直径为。螺栓构造如下图所示。 （2） 确定底板厚度：区格：区格： 区格：板厚：，故取（3） 靴梁设计：取故每条焊缝的长度：故靴梁高度取450mm。（4） 验算靴梁抗弯抗剪承载力：区格所受的力与其范围内的力近似由靴梁承受故满足要求。 5、某焊接字形截面简支梁楼盖主梁，

9、跨中截面尺寸如图(b)所示，梁端尺寸如图（c），截面无孔眼削弱。梁整体稳定有保证。承受均布永久荷载标准值gk=40kN/m（包括梁自重）和可变荷载设计值qk=45 kN/m。两种荷载作用在梁的上翼缘板上。钢材为Q235B、F。试求梁变截面的理论位置，并画出实际变截面位置。若梁的翼缘与腹板采用角焊缝连接，手工焊、E43型焊条，试设计焊缝。解：（一）截面几何特征：1、改变前截面几何特征：2、改变后截面几何特征：（二）确定截面理论断点位置在离支座z处（图a）截面的弯矩设计值为：按抗弯强度条件，截面改变后所能抵抗的弯矩设计值为：由取或；为了避免因翼圆截面的突然改变而引起该处较大的应力集中，应分别在宽度

10、方向两侧做成坡度不大于1：2.5的斜面（图c），因而时间边截面拼接的对接焊缝位置到梁端的距离为： 梁截面理论变截面和实际变截面位置及形状如图（c）。（三）在处改变梁翼缘截面后的补充验算：1、在处腹板计算高度边缘处折算应力验算：在处截面的弯矩设计值在处截面的剪力设计值为：腹板计算高度边缘处的弯曲正应力为：腹板计算高度边缘处的剪应力为：梁的翼缘改变后折算应力为：2、翼缘截面改变后梁的整体稳定性验算 由于在本题中，梁整体稳定性有保证，所以不需要计算截面改变后梁的整体稳定性。3、翼缘截面改变后梁的刚度验算对于改变翼缘截面的简支梁，在均布荷载或多个集中荷载作用下，其挠度可采用如下近似计算公式：综上：梁在

11、处改变翼缘是满足要求的。（一）焊缝的构造要求：所以取（二）梁端至翼缘截面改变处焊缝强度计算：最大剪力发生在梁端，剪力设计值为：由剪力产生的焊缝中水平力为： 由均布荷载产生的焊缝中竖向力为：焊缝强度验算为：（三）翼缘截面改变处至另一支座端焊缝强度计算：最大剪力发生在梁端，剪力设计值为：由剪力产生的焊缝中水平力为：焊缝强度验算为：故焊缝强度能满足要求。6、某单层工业厂房为钢结构，厂房柱距21m，设置有两台重级工作制的软钩桥式起重机，起重机每侧有四个车轮，最大轮压标准值Pkmax=355kN,起重机轨道高度hR=150mm。每台起重机的轮压分布如图a所示。起重机梁为焊接工字形截面如图b所示，采用Q3

12、45C钢制作，焊条采用E50型。图中长度单位为mm。(1)在竖向平面内，起重机梁的最大弯矩设计值Mmax=14442.5kN.m。试问，强度计算中，仅考虑Mmax作用时起重机梁下翼缘的最大拉应力设计值。解：梁需考虑疲劳，x取1.0。Mx/xWnx=14442.5106/(1.05858104)=246.5N/mm2(2)在计算起重机梁的强度、稳定性及连接强度时，应考虑由起重机摆动引起的横向水平力。试问，作用在每个起重机轮处由起重机摆动引起的横向水平力标准值Hk(kN)。解：Hk=Pkmax=0.1355=35.5kN(3)在起重机最大轮压作用下，试问，起重机梁在腹板计算高度上边缘的局部压应力设计值。解：动力系数取1.1，分项系数为1.4.F=1.11.4355103N=546.7103Nlz=a+5hy+2hR=50+545+2150=575mmc=F/twlz=1.35546.7103/(18575)=71.3 N/mm2(4)假定起重机梁采用突缘支座，支座端板与起重机梁腹板采用双面角焊缝连接，焊缝高度hf=10mm。支座剪力设计值V=3141.7kN。试问，该角焊缝的剪应力设计值为多少？解：lw=2425-210=2405mmf=V/(2hf0.7lw)=3041.7103