钢结构第4章作业参考答案

1、钢结构第4章作业参照答案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：计算时忽略连结独爱和杆件自重的影响。解：查表f215Nmm2,A12.28cm2有孔洞，危险截面是孔洞所在的正截面An12.2810222051028mm2此截面能承受的最大轴力为：NAnf1028215221.02KNN270KN不知足要求改用Q235，2L636，查得21.93cm,iy2.98cmA=14.58cm，ixAn14.5810222

2、051258mm2实质应力f实N270103214.6Nmm2f215Nmm2An1258长细比：l300155.4350 x1.93ixl300100.7350y2.98iy知足要求。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，解答以下问题：1）钢板1-1截面的强度够否？2）可否还需要验算2-2截面的强度？假设N力在13个螺栓中平均分派，2-2截面应怎样验算？3）拼接板的强度够否？解：查表得t=20钢板f20205Nmm2,t=12钢板f20215Nmm2在1-1截面，20厚钢

3、板A40020322206680mm2nN1350103202.1Nmm2f20205Nmm2An668012厚拼接板A2(400322)128016mm2nN1350103168.4Nmm2f12215Nmm2An8016所以，1-1截面强度知足设计要求。（2）因2-2截面螺栓较1-1截面多，截面削弱较大，所以需要验算，方法同上。厚钢板An400522205800mm2N13501031013179Nmm2f20205Nmm2An5800所以在2-2截面处亦知足要求（3）验算拼接板的强度(凑近中心处的螺栓截面)因，12厚拼接板A2(400522)126960mm2nN1350103193.9

4、7Nmm2f12215Nmm2An69604.3验算图4.39所示和摩擦型高强螺栓连结的钢板净截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）。解：查表得f215Nmm2，且因螺栓对称部署最外列螺栓形心处的竖向正截面为危险截面NN(10.5n1n)600(10.539)500KN因两块拼接板厚度之和大于受力板，所以只须验算受力板的强度A240143360mm2,A(240223)142436mm2n验算净截面N500103205.3Nmm2f215Nmm2An2436验算毛截面N600103178.6Nmm2f215Nmm2A3360所以，知足

5、要求4.4一水平放置两头铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m，截面为由2L908组成的肢尖向下的T形截面，问可否能承受设计值为870KN的轴心解：查表得2L908的A27.88cm2,ix2.76cm,iy4.09cm,f310Nmm2，按一般建筑桁架杆件考虑，350（1）强度验算N8701032略f2A27.88102312.05Nmm310Nmm（2）刚度验算对x轴l0 x900326350ix2.76对y轴l0y900220350iy4.09所以，对整体而言，刚度知足要求，强度略有不足，可采用2L90104.5某车间工作平台柱高2.6m，按两头铰接的轴心受压柱考虑。若是柱采用I16

6、（16号热轧工字钢），试经计算解答：1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？2）改用Q345钢时，设计承载力可否显然提高？3）若是轴心压力为330KN（设计值），I16可否知足要求？若是不知足，从结构上采用什么举措就能知足要求？解：查表得I16工字钢的A26.12,ix6.57,1.89,150cmcmiycm（1）当采用Q235钢时，f215Nmm2l26039.6150 x6.57ixl260137.6150y1.89iy对轧制工字钢，若对x轴失稳属于a类截面，对y轴失稳属于b类，因fy39.6，yfy137.6x235235分别查表得：cx0.943，cy0.355所以最大承载力为：

7、NN102f215Nmm2cyA0.35526.1解得，N199.2KN（2）若改为Q345，则f310Nmm2因查表得，fy39.634548，fy137.6345x235235y235166.7235cx0.921，cy0.257所以最大承载力NfcyA3100.25726.1102207.9KN和Q235钢的N199.2KN对照提高不多。（3）当N=330KN，时用Q235钢时NA330103102356.2Nmm2f215Nmm2cy0.35526.1用Q345钢时NA330103102492Nmm2f310Nmm2cy0.25726.1所以均不知足要求，能够在中间加剪刀撑，使计算长度

8、lol1.3m2此时：l13019.8150 x6.57ixl13068.8150y1.89iy对Q235钢而言：fy19.8，fy68.8x235y235查表得，cx0.981，cy0.758对Q345钢而言：fy34524，fy68.8345x23519.8y23583.4235235查表得，cx0.974，cy0.665所以，用Q235钢时NA330103166.8Nmm2f215Nmm2cy0.75826.1102用Q345钢时NA330103190.1Nmm2f310Nmm2cy0.66526.1102所以均知足要求。4.6、设某工业平台柱承受轴心压力5000KN（设计值），柱高8m

9、，两端铰接。要求设计一H型钢或焊接工字形截面柱及其柱角（钢材为Q235）。基础混凝土强度等级为C15（fc7.2n2)。mm解：、查表：f205Nmm2，初步假设其长细比为=75，选择截面尺寸：采用HW型钢，b类，查得0.720N50001032A0.7220533875.34mmf采用HW4004002035，A36065mm2、ix18.31cm、iy10.45cmlox8000mm、loy8000mm、150、g2.77KNm其截面以以下列图所示，验算其刚度及牢固性：x800043.72150183y800076.56150104.5查表得：min0.710N5000310195.27N

10、fminA0.7136065mm2故此柱知足要求、设计此柱柱脚、底板尺寸AN50001032.778103697522mm2nfc7.2初步采用宽800mm，长950mm钢板，设锚栓孔面积为3000mm2则An8009503000757000mm2，大于所求截面积。N5000103基础对底板压应力为：p6.61N2An757000mm、计算底板厚度，其部署以以下列图所示：计算单位宽度底板内的弯矩：区格（四边支承）：428/325=1.32，查表得：=0.0691M1pa20.06916.6325248171.3Nmm区格（三边支承）：150/428=0.35，查表得：=0.034M2pa20.

11、0346.6428241106.5Nmm1区格、（三边支承）：171/325=0.526，查表得：=0.060M3M40.66.61325241890.88Nmm取M148171.3Nmm，计算板厚：6M648171.3，取t38mmt37.5f205、进行隔板的计算。作用在隔板上的线荷载：(150325)6.612065.63N12mm2隔板的高度应由焊缝尺寸决定，取hf10mm，ffw160N2mm隔板所受的剪力V0.52065.63428442044.82N则焊缝的长度lw442044.82394.68mm，取隔板高h420mm0.710160进行隔板厚度计算：fv125N215Nmm2

12、、fmm2作用在隔板上的弯矩M12065.63428247298795.7Nmm8依照：Mf215Wt47298795.70.21mm，取t14mm4288.6mm，知足结构要求6420221550隔板承受的剪应力1.5442044.8112.8N2fv12514420mm故知足抗剪承载力要求、进行靴梁计算取靴梁与柱的连结角焊缝宽度hf12mm，靴梁高度应由连结角焊缝确定：lwN5000103930.06mm60hf720mm0.7hfffw40.7121604故此焊缝不知足要求，应增大焊缝取值，取hf14mm16(12)，进行计算：lwN5000103797.2mm60hf840mm0.7h

13、fffw440.714160经复算，焊缝尺寸知足要求，取靴梁高h840mm计算靴梁的厚度t，初拟其厚度t16mm，现进行验算，将其受力求绘于下方：P3q2359.77NP442044NP2442044Nmm1Vmax4420442359.77271.51082721.6N1.5V1.51082721.6120.8N2fv125N2th16840mmmmMmax2359.77271.52442044121.5140.7106Nmm2Mmax140.710674.8Nmm2f215N2w168402/6mm故此靴梁知足承载能力要求。、校核所需焊缝总尺寸，取hf12mmlw50001033100.2

14、mm，显然知足此要求。1.20.712160、由于在底板外侧增加了3个加劲肋，故安装螺栓可在区格、部署。4.7、图（a)、(b)所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为Q235钢，当用作长度为10m的两头铰接轴心受压柱时，可否能安全承受设计荷载3200KN？、先验算a图构件承载力：150，计算展转半径ix、iy及长细比x、y；A205002850024000mm2AabIx2050032500834.167108mm41212Iy2(500203205002602)850031.44109mm41212ixIx4.16710824000131.77mmAiyIy1.44109240002

15、44.95mmAxlox1000078.89150ix131.77yloy1000040.82150iy244.97、验算整体牢固，此工字钢截面为b类，查表：min0.7147、f205N2mmN3200103186.56N2f205N2A0.714724000mmmm故该柱强度及整体牢固知足要求；、验算其局部牢固b24612.3(100.1)235100.140.8214.08t20fyho500235tw62.5(250.5)250.540.8245.418fy此柱诚然强度及整体牢固知足要求，但其腹板太薄会先于整体失稳，所以该柱不能够承受3200KN的荷载。、验算b柱承载能力Ix25400

16、324001032.667108mm41212Iy2(40025325400212.52)1040039.575108mm41212ixIx2.66710824000105.42mmAiyIy9.57510824000199.74mmAxlox1000094.86150ix105.42yloy1000050.07150iy199.74验算其整体牢固性，查表：min0.5888N32001032f205NA0.5888226.45N224000mmmm所以此柱不能够承受3200KN的荷载。4.8、试设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m，设计轴心压力为1500KN，钢材为Q235B，截面无削弱。

17、、选择柱截面尺寸，ll7500mm、f215Noxoymm2设80，查表得：0.688N150010310140.62mm2A0.688215采用228c，A151.22cm2，iy10.35cm，ix2.27cm验算截面牢固性：150loy750150，查表：yix72.460.735810.35N1500103199.0Nf215NA0.735851222mm2mm2故所选截面知足要求。、确定柱宽b，假设1322272.46232265.01，lox11.53cmxy1ixx查表得：ix0.44b，所以：bix11.53262mm,取b270mm。0.440.44现将柱截面绘于以下列图，I

18、z1264.1cm4、Zo1.99cm整个截面对x轴的数据：Ix2264.151.2211.5214075.89cm4ix14075.89211.72cm51.22lox750 xix63.9911.72查表得：0.786N15001032f215NA186.29N20.78625122mmmm故所选柱宽知足要求。、进行缀板设计，拟采用20010钢板lo11i1322.2772.64cml176.242092.64cm,取l193cm分肢线刚度K1I1264.12.93cm3l193两侧缀板线刚度之和Kb1210.820346.386K117.582312横向剪力VAffy251.222151

19、02852358525911.29N则：V1V25911.2912955.65N22计算缀板内力：TV1l112955.6593052385.89Na230MTa52385.292306024308.35Nmm22取角焊缝尺寸hf8mm，不考虑饶角部分长度，验算焊缝尺寸，ffw160Nmm2f52385.846.77N282000.7mm6024308.356161.37N2f0.782002mm161.372140.30Nf)2246.772w(f1.222ff1.22mm缀板知足要求。、横隔设计横隔间距应小于92702430mm，去此间距为1000mm,知足要求。4.9、依照习题4.8的设计数据和结果，设计柱的柱脚（假设基础混凝土强度等级为C20，9.6N/mm2)。、计算底板尺寸AnN15001032fc9.6156250mm采用350500宽钢板，设锚栓孔面积为3000mm2，An172000mm2，知足要求。基础底板压应力pN15001038.72NAn172