哈工大2009春季钢结构基本原理及设计试题参考答案1

试题：钢结构基本原理及设计 班号: 姓名:试题：钢结构基本原理及设计 班号: 姓名:第页（共11页）3、如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢1对y轴惯性矩为Ii,分肢2对y轴惯性矩为I2,轴力N作用在虚轴（x轴）上，由轴力产生的弯矩My作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢1所受轴力和弯矩的大小。（5分）分肢22 y2x轴力作用点x分肢22 y2x轴力作用点x1y1My分肢1轴心压力N的分配:与分肢轴线至虚轴的距离成反比 （1分）弯矩My的分配：与分肢对实轴的惯性矩成正比，（1分）与分肢至虚轴的距离成反比（1分）轴心力：N1=Ny2!a（1分）11y1My1 ——My弯矩： I1'y1+I2y2 （1分）四、计算题：（共42分）1、如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，hf=10mm；钢板长400mm,钢材Q235B,焊条为E43系列，ffw=160N/mm2;钢板承受一个竖向集中荷载F的作用（静力荷载），荷载作用点至工字形柱翼缘外表面的距离为 150mm。试确定该T形连接所能承担的最大竖向荷载Fo（9分）V=F（1分）M=150F（1分）Lw=400-2hf=380mmWx=20.7hfLW0.7hfLW 0.7103802=336933mm3MhM150FIx2 Wx Wx（2分）20.7hfLw20.7hfLw（2分）卜i50F[+1F\-fWx 20.7h卜i50F[+1F\-fWx 20.7hfLw<fwf（3分）=389.8kN160150 2 11.22336933 20.7103802、验算如图所示的螺栓连接的强度。 4个C级螺栓M20,所用钢材为Q235-B已知对于C-M20:A=244.8mm2;ftb=170N/mm2;fvb=140N/mm2;fcb=305N/mm2（8分）N=160kNNv=sin孙/4=160M必，2X1/4=28.3kN（1分）Nt=cos&jN,，4=160次闾2父1/4=28.3kN（1分）对于C-M20:TOC\o"1-5"\h\zA=244.8mm2;ftb=170N/mm2;fvb=140N/mm2;f：=305N/mmne v c4bb 6Ntb=Aeftb=244.8X170=41.6kN（1分）d2 6N；=Aefvb=?fvb=jtX20M20/4M140=44.0kN（1分）0Nb^dZtUfcb=20X16X305=97.6kN （1分）"J而樨不可=0.94<1Q分）Y（NTj V144.0）«1.6,lNv=28.3kN<Ncb=97.6kN （1分）故C级螺栓M20螺栓满足要求。3、如图所示一双肢槽钢格构式轴心受压缀板柱，轴心压力设计值 N=1450kN（包括柱身等构造自重），所有钢材均选用Q345,f=310N/mm2,计算长度尿=6000mm,10y=3000mm,柱截面无削弱。已知：2[18b的截面面积A=2X29.3=5860mm2,iy=68.4mm；满足同一截面缀板线刚度大于较大柱肢线刚度6倍的要求；分肢对自身1-1轴的惯性矩I1=1110000mm4,回转半径i1=19.5mm；h=320mm,b=180mm,c=283.2mm；其他相关参数见图。验算该柱的整体稳定（包括分肢稳定）是否满足要求（可不进行缀材验算）。（12分）（1）绕实轴（y轴）的整体稳定%=l0y/iy=3000/68.4=43.86（1分）查表得•=0.8423N145010 2 2293.9Nmm:：f=310NmmA0.8425860（1分）（2）绕虚轴（（1）绕实轴（y轴）的整体稳定%=l0y/iy=3000/68.4=43.86（1分）查表得•=0.8423N145010 2 2293.9Nmm:：f=310NmmA0.8425860（1分）（2）绕虚轴（x轴）的整体稳定=血=侬=22.05（1分）i1 19.5Ix=211100002930141.62=1.1972108mm4（1分）1.1972108 =142.9mm（1分）5860Xix6000142.9=41.99（1分）c=283.2h=320^y31-bn36=— T-200X8\2[18b%x=收十，;=J41.992+22.052=47.43（2分） 18.4,查表得®=0.820（1分） /,18.4“"2353035404550556065707580850.9360.9180.8990.8780.8560.8330.8070.7800.7510.7200.6880.655

1450103

0.8201450103

0.8205860=301.8Nmm2<f=310N/mm2（1分）（3）分肢稳定九=22.05<0.5九max=23.7才口40,故满足规范要求。（2分）4、已知一焊接工字形截面简支梁，计算跨度为6m,在跨中位置作用一静力集中荷载F,荷载作用处未设置加劲肋，但设有一块垫板，该垫板在沿梁跨度方向支承长度为160mm。钢材为Q235B,钢材的强度设计值 f=215N/mm2,fv=125N/mm；审=1.05,巾=1.0。在梁跨中截面处上、下翼缘各开有2个直径为20mm的孔。毛截面惯性矩 Ix=211026cm4,截面对中和轴的最大面积矩S=2918cm3,上翼缘对中和轴的面积矩S1=1958cm3。式求该简支梁由截面强度控制所能承受的最大集中荷载F（13分）。Fl4v=F2Inx=Ix-20x16^（400+82x4=189719cm4lz=a5hf=160516=240mmwnx=2Inx.wnx=2Inx.h=218971983.2=4561cm3（1分）2款=段32受=686.4小（2分）

TmaxVSFS2IxtwTmaxVSFS2IxtwfvIxtw2Ixtw=2169.6kN（2分）,F Ltwfcrc=——EfTF3M上」=619.2kN（2分）clztw 3四=也=六6000"00 .163M101（1分）Inx41nx41897191043VS FSi F195810 5上=^^= __U——=3.866X10^F（1分）Ixtw 2Ixtw221102610412,F

lztw,F

lztw1.0F24012=3.47210-F（1分）二zs=.；二2・二2一二一-c32 1fzs c c=JFly1+HF—Fly1"+3'-^1MP1f=1.1M215=236.5N/mm2\\4Inx/ [lztw/4Inxlztw \^2Ixtw）=〃3.163父10=2+（3.472M10“F2-3