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 2X1/ （0.75 6） =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

2、算：檩条线荷载：Pk=0.37 X.808+0.1+0.50 0X5=0.774 kN/mP=1.2 6.37+0.808+0.1）+1.4 0.5X 0.75=1.004 kN/mPx=psi n21.8C°=0.373 kN/mPy=pcos21.8C°=0.932 kN/m弯矩设计值：Mx=pyl2/8=0.932 X/8=4.19kN.m My=pxl2/32=0.373 X/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=14.2cm3,Wymin=6.5cm3,lx=173.9cm4，ix=3.9

3、9cm，iy=1.37cm。计算截面有孔洞削弱， 考虑0.9的折减系数，则净截面模量为：Wnx=0.9 X4.8=31.30 cm3，33Wnymax=0.9 X4.2=12.78 cm，Wnymin=0.9 X.5=5.85 cm。屋面能阻止檩条失稳和扭2 2=187.2N/mm <215 N/mm(T b=M/ xVnx+My/ yWnymax=4.19 X0/(1.05 36.32 X0 )+0.42 X0 /(1.05 1X.78 X0 )2 2=158.7N/mm <215 N/mm(3) 挠度计算0434u y=5/3840.774 Eos21.8 X6000 )/(2

4、060 %73.9 10)=33.85mm<l/150=40mm (无积灰)(4) 构造要求入 x=600/3.99=150.4<20,入 y=300/1.37=219.0>200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 o1）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AD 在桁架平面外的计

5、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：1/2 1/21) 解：卩=0.5(1+N 0/N)=0.5(1+250/250)=1.01=2.828,则平面外：l0=yl=2.828m1/21/22) 解：卩=0.5(1 -3N 0/4N)=0.5(1-3 >150/4 X150)=0.35 V 0.5取 卩=0.5，丨0=讪=0.5 X828=1.414m3) 解：斜杆BC :承受250-150=100 kN 压力斜杆AD :承受250+150=400 kN 压力1/2 1/2卩=0.5(1+N 0/N)

6、=0.5(1+100/400)=0.79110=讪=0.791 X828=2.236m3、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 入 y=60查表 © y=0.807则 A>N/© f=1500000/0.807 X215=8645mm选 236a 查表得 A=47.8cm2 h=2.73cm iy=13.96cm h=455cm4验算：刚度 «=l0y/iy=7500/139.6=53.7<入=150©=0.839, N/ © A=1

7、500000/0.839 X 47.8 X 2X 100=18f=25N/mm2(2) 确定分肢间距令 d=心"0.5 *=26.85 则 入 xy-Fx)0% ( fy-匕)°.5= 46.5ix=l ox/ fX=7500/46.5=161.3则 a=2(i2x-i2i)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：2 2lx=2l1+A(a/2)2=2 >455+47.8 (32/2)2=25383.6cm40 50 5ix=(Ix/A) . =25383.6/(2 4>8) . =16.3cm&qu

8、ot;l0x/ix=75000/163=462 2 «|0.5220.5 t?0x= fx+ 入 1 =46 +26.85 =53.3查表 © x=0.8412 2N/ & A=1500000/(0.841 47.8 >>00)=186.6N/mm vf=205N/mm(3) 缀板设计|01=?1 i1=26.85 >7.3=73.3mmd>2a/3=213mm 取 d=220mmt >a/40=8mm,取 t=10mm 即采用缀板为-220 >0L1=220+733=953mm3343Kb=2 X1/12 >0 >2

9、203/320=55458.3mm3>611/11 =6 >455 >04/953=28620mm3 缀板与肢件的连接焊缝设计：v =-9Svft 23056j5x!B32x320=343316#_ a vi 230566x953-M = Tx = = 549321 l_125(iV- mm)244取 hf=8mm lw=200mm34332.62= 30.65X/mm0.7x8x200坊=""493211 爭=U7N/mni0.7x8x 200*+(«)2 =124.4N/mffP<fiw =lG0N/m综上缀板式格构截面肢件为236a,

10、缀板为-320 X20X0。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。2Bo(1 )计算底面尺寸:1500xl(P9.6156250mm1故采用350x500的钢板，设锚栓的直径为 24mm，则螺栓孔的直径为26mrn°螺栓构造如下图所示。4 = 350x 500- 2122_8=172877JW41728772(2 )确定底板厚度： 区格：M 二列=0_0422x8_68x2«03 =28717XWm区格:缪歸1朋7 TUMS3M=aP=00483x8 68x2703 = 305

11、625# mmM = -x8«8x355 二第 MLSMmm3区格：2板厚:= 30bnm，故取 / 30nun(3)靴梁设计:取叮- XNlrnm亠=1500曲现F O.7fcz/7 0.7x8x160i1674 44J =+2*. = +2x8 = 434j53ww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：人二门5川曲f二25川品区格所受的力与其范围内的力近似由靴梁承受?=8.68x(115+10+25)=1302#/mm忆=115x1302=149730#=149730x= 8«O!M75#(2th 10x450=</； = 25W

12、/mm26x86094758X4502"A= 31-89iV/mw2 <f=215Nfm50G5、某焊接字形截面简支梁楼盖主梁，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。r1 -300X20解：（一）截面几何特征：1、改变前截面几何特征：J-2x30x 2+1x120 = 240cm3

13、 ； f =- 120> = 59 06x10*on4；12 122、改变后截面几何特征：4= 2x15x2+1x120 =仝空一空竺=3673x10*12 12陷=厶 /(fc / 2)=5S2W；=15x2x61=1 S30cm（二）确定截面理论断点位置 1/ 在离支座z处（图a）截面的弯矩设计值为：*14?*-1（122+1. Y = 666" 5豊F2 2按抗弯强度条件，截面改变后所能抵抗的弯矩设计值A'lt为：Ma =71JV=1-O5x5924xW5x2O5 =1275xlOJV mm由见239m=>z=9.«lmI-取z lAm或9_bn；

14、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，应缝位置到梁端的距离分别在宽度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二为：03-015可二x4二2加C）。梁截面理论变截面和实际变截面位置及形状如图（三）在z 2Am处改变梁翼缘截面后的补充验算：i在z lAm处腹板计算高度边缘处折算应力验算：在e 1"处截面的弯矩设计值伽在2 2_ljn处截面的剪力设计值K =-t(1卫轨 +l_4gt> = 399_6iiV腹板计算高度边缘处的弯曲正应力 0为："一 /伸2）- 367280x10*2腹板计算高度边缘处的剪应力为：&quo

15、t;签严如1严切一"J 367280x104x10梁的翼缘改变后;2 Im折算应力为：心* 沪二 211M/材 u Af 二 11x215 二 2365川材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:u=3 J=< uy="400 = 30mm>WEIXI 25 打丿=10mm < 巧J 二 /500 = 24mm=综上：梁在？2.1m处改变翼缘是满足要求的。（一）焊缝的构

16、造要求：hg =1_5 = l_5x /20 = 6_7mm；=lJf=1.2x10 =12mm所以取hf（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 卩为：2S=S = lS30c7n2 J=2rt=3672MCTB4 由剪力卩产生的焊缝中水平力为：鱼二666迥XI孕占關一IA 367280x10*由均布荷载产生的焊缝中竖向力为：q =l_2gt +L4 升=111V/ mm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:为:最大剪力发生在梁端，剪力设计值卩=£（1坯+1如二66硼£由剪力F产生的焊缝中水平力为：-二3二 412J

17、UV/ jnm590560x10焊缝强度验算为:+(412_8f=37JN/=160W mm2.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Pkma>=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Q345C钢制作，焊条采用E50型。图中长度单位为 mm1400p7Q034001700 11400325 32596000)毛載首1炉8504泊5卅 MS Wh=7829x10W 栩 WK=5658dOWb)在竖向平面内，起重机梁

18、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，丫 x取1.0。642Mx/ 丫 xWnx=14442.5 10/(1.0 5858X0)=246.5N/mm(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= a Pkma>=0.1 X355=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1.4.33F=1.1 X1.4 >355X10 N=546.7 X0 Nlz=a+5hy+2hR=50+5 >45+2 Xl50=575mm32(T c= F/twlz=1.35 X46.7 X03/(18 575)=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