20xx西南大學網絡教育《鋼結構設計》答案-文庫吧

【正文】 算外，還要按半跨荷載進行計算？答：因為對梯形屋架、人字形屋架、平行弦屋架等的少數斜腹桿（一般為跨中每側各兩根斜腹桿）可能在半跨荷載作用下產生最大內力或引起內力變號，所以對這些屋架還應根據使用和施工過程的荷載分布情況考慮半跨荷載的作用。2試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。答：上弦橫向水平支撐的作用：為屋架上弦提供側身支撐，承受山墻傳來的風荷載等。上弦橫向水平支撐的布置要求：上弦橫向水平支撐最好設置在屋蓋兩端或溫度區段的第一柱間。，也常設在端部第二柱間。上弦橫向水平支撐的間距不宜超過60m。當房屋縱向長度較大時，應在房屋長度中間再加設置橫向水平支撐。2選擇軸心受壓實腹柱的截面時應考慮哪些原則？答：，以增加截面的慣性矩和回轉半徑，提高柱的整體穩定性和剛度；，以達到經濟效果；；，制造省工，取材方便。2簡述柱間支撐的作用？答：：作用于山墻上的風荷載、吊車縱向水平荷載、縱向地震力等。段落格式 字號糾錯二、計算題論述題 題目說明:（ 分）某機械廠單跨廠房，內有2臺Q=20/5t軟鉤吊車，工作級別A6（重級工作制），每臺吊車有4輪。求：作用在一邊吊車梁上所有的橫向水平荷載標準值。，每臺轎車吊車有兩輪，共有四輪，吊車橫向水平荷載取橫行小車重量與額定起重量的10%，在乘以重力加速度，每臺吊車按四輪分配。∑TTK=2*2**(+20)/4*=(KN)一鋼桁架的受壓腹桿，采用填板連接而成的雙角鋼T形截面構件，角鋼用2L50、下弦桿的節點板上，角鋼截面特性如圖所示。確定在節點板間連接兩角鋼的填板數。.解：用填板連接而成的雙角鋼 T 形截面受壓構件，若按實腹式受壓構件進行計算，則填板間距 S≤40i，對于雙角鋼 T 形截面時，i 取一個角鋼與填板平行的形心軸的回轉半徑。同時規定受壓構件的兩個側向支承點之間的填板數不得少于 2 個。由于 S≤40i=40ix=40 =，只需設置 1 塊，而受壓構件設置的最小數是 2 塊，故該受壓 腹桿應設置 2 塊。如圖所示上弦桿與腹桿之間的節點板，上弦桿為2L10010，節點板厚t=12mm。承受集中力P=，弦桿內力差△N=421200N，為了便于在上弦擱置大型屋面板，節點板的上邊緣可縮進肢背8mm，用塞縫連接。求：上弦桿角鋼趾部角焊縫的焊腳尺寸。，上弦桿為2L10010，節點板厚t=12mm。承受集中力P=，弦桿內力差△N=421200N，為了便于在上弦擱置大型屋面板，節點板的上邊緣可縮進肢背8mm，用塞縫連接。求：上弦桿角鋼趾部角焊縫的焊腳尺寸。解：肢背：hf=t/2=6mm，lw=36012=348mm。承受集中力P=，則：τf=P/2lw=37440/(26348)=13 N/mm2肢尖：肢尖焊縫承擔弦桿內力差421200N，偏心距e==，偏心彎矩： M=△N e=42120075=31590000Nmm，hf =8mm，則τ△N =△N/(2 hf lw)=421200/(28348)=108 N/mm2 σM=M/WW=631590000/(283482)=140 N/mm2[τ2△N+(σM/)2]1/2=[1072+(138/)2]1/2=158 N/mm2連接處鋼材接觸表面的處理方法為噴砂后涂無機富鋅漆，其連接方式如圖所示，考慮了連接偏心的不利影響后，取次梁端部剪力設計值V=,連接所需的高強度螺栓數量（個）？：根據《鋼規》，式（）： Nbv==1100=高強度螺栓數量計算：n=V/ Nbv =，取4個。某受壓構件采用熱軋H型鋼HN7003001324，其腹板與翼緣相接處兩側圓弧半徑γ=28mm。試問，進行局部穩定驗算時，腹板計算高度h0與其厚度tw之比值？： 根據《鋼結構設計規范》（GB500172003）： h0=7002(24+28)=596mm，h0/tw=596/13=寫出下圖人字形支撐內力N1和N2的公式。寫出下圖人字形支撐內力N1和N2的公式。H+W1=(N1N2)cosθ則：N1= N2=（H+W1）/2cosθ 式中：N1—斜拉桿承載力設計值； N2—斜壓桿承載力設計值；N2=N1如圖所示吊車梁跨度10m，作用有兩臺吊車，求該吊車梁的絕對最大彎矩。解：如圖所示，絕對最大彎矩將發生在荷載F2或F3下面的截面。1)梁上荷載的合力：FR=824=328KN 2)確定FR和Fk的間距a 由于F1=F2=F3=F4，故其合力FR和F3的間距應相等，可求得a=。3)確定Fk作用點位置由Fk與FR合力應位于梁中點兩側的對稱位置上，因而Fk=F2距跨中為a/2=。三、綜合分析題 論述題 題目說明:綜合分析題設計資料：屋面材料為石棉水泥波形瓦，干鋪油氈一層，20厚木望板，屋面坡度1/，檁條跨度6m，于跨中設一道拉條。鋼材Q235。永久荷載標準值：石棉瓦（含防水及木基層），檁條（包括拉條、支撐）。可變荷載： kN/m2， kN/m2，風荷載較小不考慮， kN的等效均布荷載為21/（6）= kN/m2，小于屋面均布活荷載， kN/m2。要求：根據以上條件進行檁條設計。：（1）內力計算： 檁條線荷載：pk=++= kN/m P= (++)+ = kN/m Px== kN/m Py== kN/m 彎矩設計值：Mx=pyl2/8=62/8= My=pxl2/32=62/32=(2)截面選擇及強度驗算選擇輕型槽鋼[10，如圖所示。Wx=，Wymax=,Wymin=,Ix=，ix=，iy=。計算截面有孔洞削弱，則凈截面模量為：Wnx== cm3，Wnymax== cm3，Wnymin== cm3。屋面能阻止檁條失穩和扭轉，截面的塑性發展系數γx=，γ=，計算截面a、b點的強度為： σa=Mx/γxWnx+ My/γyWnymin=106/(103)+106/(103)=υy=5/384(60004）/（206103104=λx=600/= 故此檁條不可兼作屋面平面內的支撐豎桿或剛性系桿，只可兼作柔性系桿。條件：下圖所示超靜定桁架、兩斜桿截面相同，承受豎向荷載P，因豎桿壓縮而在兩斜桿中產生壓力250kN。桁架的水平荷載則使兩斜桿分別產生拉力和壓力150kN。1）兩斜桿在交叉點均不中斷。當僅承受豎向荷載時，確定斜桿AD在桁架平面外的計算長度（m）? 2）兩斜桿在交叉點均不中斷。當僅承受水平荷載時，確定斜桿AD在桁架平面外的計算長度（m）? 3）兩斜桿在交叉點均不中斷。同時作用有豎向荷載和水平荷載時，確定斜桿AD在桁架平面外的計算長度（m）?解：1）解：μ=[(1+N0/N)]1/2=[(1+250/250)]1/2= l=，則平面外：l0=μl=2）解：μ=[(13N0/4N)]1/2=[(13150/4150)]1/2=＜ 取μ=，l0=μl==3）解：斜桿BC：承受250150=100 kN 壓力 斜桿AD：承受250+150=400 kN 壓力μ=[(1+N0/N)]1/2=[(1+100/400）]1/2= l0=μl==、設計由兩槽鋼組成的綴板柱，兩端鉸接，設計軸心壓力為1500kN，鋼材為Q235B，截面無削弱。解：（1）肢件的選擇設λy=60 查表φy= 則A≥N/φf=1500000/215=8645mm2 選2[36a查表得A= i1= iy= I1=455cm4 驗算：剛度λy=l0y/iy=7500/=令λox=λy，λ1== 則λx=(λ2yλ2x)=(λ2yλ2x)= ix=l0x/λx=7500/==2(i2xi21)=2()=318mm 取a=320mm 驗算對虛軸的剛度級穩定性: Ix=2[I1+A(a/2)2]=2[455+(32/2)2]= ix=(Ix/A)=[(2)]= λx=l0x/ix=75000/163=46 λ0x=[λ2x+λ21]=[462+]= 查表φx=N/φx A=1500000/(2100)=455104/953=28620mm3 綴板與肢件的連接焊縫設計： 取hf=8mm lw=200mm 綜上綴板式格構截面肢件為2[36a，綴板為32022010。如圖所示兩槽鋼組成的綴板柱，兩端鉸接，設計軸心壓力為1500kN，鋼材為Q235B，截面無削弱。設計該綴板柱柱腳。，柱長 ，兩端鉸接，設計軸心壓力為 1500KN，鋼材為 Q235B，截面無削弱。l=解：⑴選擇截面尺寸（1）初選截面：設 λ = 70 ? ? y = （b 類）1500 103 則A= = = 9289mm 2 = 2，? y f 215 N 選 2［32a，其面積 A = 2 = 97cm，i y = （2）驗算實軸的整體穩定λy =l0 y iy=7500 = 60 ≤ [ λ ] = 150，b 類截面，查表得 ? y = N 1500 103 = = Mpa ≤ f = 215Mpa，繞實軸的整體穩定滿足。σ= ? y A 97 102（3）確定柱寬 設 λ1 = 30 ?λx = λy2 ? λ12 = 602 ? 302 = 52 ? ix = l0 xλx=7500 = ，52b=ix = = mm ? 取 b=330mm，（4）驗算虛軸的整體穩定15z0 = ，I1 = 4，i1 = 截面對虛軸的參數：I x = 2 [ + (ix = 2)] = 16402cm4 = 107 mm 4 2 Ix l 107 7500 = = 130mm，λx = 0 x = = 58，A 4850 2 133 ix 130 λox = λx2 + λ12 = 582 + 302 = 65 ≤ [λ ] = 150 ? ? x = σ=N 1500 103 = = ≤ f = 215Mpa，繞虛軸的整體穩定滿足。? x A 97 102（5）綴板的設計l01 = λ1i1 = 30 = = 753mm選用綴板尺寸為260 180 8，則 l1 = l01 + 180 = 753 + 180 = 933mm，取 l1 = 930mm，分支線剛度 k1 = 綴板線剛度 kb = I1 10 4 = = 3276mm3 l1 930 Ib 1 1 = ( 8 1803 2)= 30470mm3 a 12 則kb 30470 = = ≥ 6 k1 3267 Af 85 fy 235 = 97 102 215 = 24535 N 85 橫向剪力 V = Vl T = 11 = a 24535 930 2 = 44705 N 24535 930 a V1l1 2 M =T ? = = = 106 N ? mm 2 2 2 取焊腳尺寸 h f = 8mm，采用繞角焊，則焊縫計算長度為 lw = 180mm 驗算焊縫： τ f = 44705 6 106 = Mpa，σ f = = Mpa 8 180 8 1802σf 2 2 2()+τ f =()+ = 160 Mpa = f fw = 160 Mpa 某焊接字形截面簡支梁樓蓋主梁，跨中截面尺寸如圖(b)所示，梁端尺寸如圖（c），截面無孔眼削弱。梁整體穩定有保證。承受均布永久荷載標準值gk=40kN/m（包括梁自重）和可變荷載設計值qk=45 kN/m。兩種荷載作用在梁的上翼緣板上。鋼材為Q235B、F。①試求梁變截面的理論位置，并畫出實際變截面位置。②若梁的翼緣與腹板采用角焊縫連接，手工焊、E43型焊條，試設計焊縫。：①（一）截面幾何特征：改變前截面幾何特征：改變后截面幾何特征：（二）確定截面理論斷點位置在離支座z處（圖a）截面的彎矩設計值為：按抗彎強度條件，截面改變后所能抵抗的彎矩設計值為：由取或；為了避免因翼圓截面的突然改變而引起該處較大的應力集中，應分別在寬度方向兩側做成坡度不大于1：（圖c），因而時間邊截面拼接的對接焊縫位置到梁端的距離為：梁截面理論變截面和實際變截面位置及形狀如圖（c）。（三）在在在在處改變梁翼緣截面后的補充驗算： 處腹板計算高度邊緣處折算應力驗算： 處截面的彎矩設計值處截面的剪力設計值為：腹板計算高度邊緣處的彎曲正應力為：腹板計算高度邊緣處的剪應力為：梁的翼緣改變后折算應力為：翼緣截面改變后梁的整體穩定性驗算由于在本題中，梁整體穩定性有保證，所以不需要計算截面改變后梁的整體穩定性。翼緣截面改變后梁的剛度驗算對于改變翼緣截面的簡支梁，在均布荷載或多個集中荷載作用下，其撓度可采用如下近似計算公式：綜上：梁在②解：（一）焊縫的構造要求：所以取 處改變翼緣是滿足要求的。（二）梁端至翼緣截面改變處焊縫強度計算： 最大剪力發生在梁端，剪力設計值為：由剪力產生的焊縫中水平力為：由均布荷載產生的焊縫中豎向力為：焊縫強度驗算為：（三）翼緣截面改變處至另一支座端焊縫強度計算： 最大剪力發生在梁端，剪力設計值為：由剪力產生