大工17秋《鋼結(jié)構(gòu)》大作業(yè)及要求題目一：壓彎桿計(jì)算150mm，一側(cè)。桿長(zhǎng)如下圖所示的偏心受壓柱，壓力F=900kN（設(shè)計(jì)值）。靜力荷載，偏心距150mm，一側(cè)。桿長(zhǎng)e2=100mm。焊接T形截面，翼緣為焰切邊。壓力作用于對(duì)稱軸平面內(nèi)翼緣8m,兩端鉸接，桿中央在側(cè)向（垂直于對(duì)稱軸平面）有一支點(diǎn)。鋼材Q235。試問(wèn)，試求出壓彎桿件的Nex。答：解：（1）截面幾何特性計(jì)算1xbh3=1x300x201xbh3=1x300x203=20x104mm412 12=—xbh3=—x18x3403=5895.6x104mm412 12a=101—10=91(mm)慣性矩：a=259—170=89(mm)a2A=6000x912=4968.6x104mm411a2A=6120x892=4847.6x104mm422I=(I1+a2A)+(I2+a2A)=1.57x108mm4回轉(zhuǎn)半徑：，二回轉(zhuǎn)半徑：，二XH1.57x10412120=113.8(mm)（2）歐拉臨界應(yīng)力計(jì)算10x=N10，對(duì)于梁端鉸接，R=1，l=1.0x8=8(m)0x「二=8000=70.3xi113.8Q235鋼的彈性模量E=2.05x105Mpaz兀2x2.05x105x12120=4.5x10=4.5x106N=4500KNEx1.1x70.32(1)桿件彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算M=Ne=900x103x150=1.35x108N.mmM2=Ne2=900x103x100=9.0x107N.mm查表得翼緣為焰切邊的焊接T形截面，對(duì)X軸屈曲時(shí)為b類截面，查表得①=0.774九xj工^=70.3x—66x\235丫235mI1.57x108W—r― —1.55x106m31xy101巾I 1.57x108-W—r― ―6.06x105m32x y2 259查表得丫x1—1.05/x2—1.2M 90x107p―0.65+0.35x2—0.65+0.35x-— —0.883mx M 1.35x1081受壓側(cè)穩(wěn)定性計(jì)算；TOC\o"1-5"\h\zN pM + mx x ①AyW(1-0.8N/N')x x11x EX900x103 0.883x1.35x108 + 0.774x12120 9x1051.05x1.55x106(1-0.8x )4.5x106,―95.9+87.20―183.1N/mm2<f―205Mpa受拉側(cè)穩(wěn)定性計(jì)算：N pM mxxAyW(1—1.25N/N')n x22x EX900x103 0.883x1.35x108二 12170 1.2x6.06x105x(1—1.25x9x105/4.5x106)=144.6<f=205Mpa（2） 強(qiáng)度驗(yàn)算NM NM + x-An yx1W1x900x103 1.35x108 + 12120 1.05x1.55x106=157.2Mpa(壓)<205MpaNM - xNM - x-An yx2W2x900x103121201.35x1081.2x6.06x105=—111.3Mpa(拉)<205Mpa強(qiáng)度滿足要求題目二：角焊縫連接計(jì)算。試設(shè)計(jì)一雙蓋板的角焊縫對(duì)接接頭。已知鋼板截面為300mmX14mm,承受軸心力設(shè)計(jì)值N=800KN（靜力荷載）。鋼材Q235-B,手工焊，焊條E43型，如圖（a）所示。若改成如圖（b）所示的菱形蓋板，驗(yàn)算連接強(qiáng)度。圖a圖aNN圖b答：(1)設(shè)計(jì)一雙蓋板的角焊縫對(duì)接接頭對(duì)接鋼板的截面面積為300義14=4200mm2，選取與其截面積接近的鋼板截面積為Q235鋼材2—260x8。角焊縫設(shè)計(jì)fw=160Mpa根據(jù)對(duì)接鋼板和蓋板厚度確定角焊縫的焊腳尺寸h =t-(1~2)mm=8-(1~2)mm=(7~6)mm且h =1.5、tt=1.5x<14=5.6mm，因此取h=6mmfmax %'2 f采用三面圍焊：雙面正面角焊縫長(zhǎng)度l=2x260=520mmw3N3=pfhl3fw=1.22x0.7x6x520x160=426.3KN所需側(cè)面角焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度為、7N-N (800-426.3)乙l= 3= =556mmwhfw0.7x6x160ef一條側(cè)面角焊縫所需實(shí)際長(zhǎng)度,Zl, 556l= ^+h= +6=145mm，取一條側(cè)面焊縫長(zhǎng)度l=150mm，所需蓋板長(zhǎng)度4f4L=21+10=2x150+10=310mm設(shè)計(jì)的蓋板圖形為下圖：(2)改成圖示所示的菱形蓋板的強(qiáng)度驗(yàn)算正面角焊縫能承受的內(nèi)力為：N1=2x0.7"pfw=2x0.7x6x100x1.22x160=164KN焊縫能承受的內(nèi)力為P=—1 _=— ] =1.03:sin0 : 1浮0?廣—L3(而)2N2=2x2x0.7hj2Pfw=2x2x0.7x6x197x1.03x160=545KN側(cè)面角焊縫能承受的內(nèi)力為：N3=2x2x0.7hl3Pf=2x2x0.7x6x(50-6)x160=118KN接頭一側(cè)能承受的內(nèi)力為：￡N=N+N+N=164+545+118=827KN>N=800KN123連接強(qiáng)度滿足要求。題目三：螺栓連接計(jì)算。試設(shè)計(jì)如下圖所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接頭。其截面為：翼緣一380mmX20mm,腹板一1000mmX10mm,鋼號(hào)Q345。采用摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓，接觸面噴砂處理，接頭處的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值為M=800KN?m,V=600KN。驗(yàn)算，上、下翼緣的拼接接頭需要的螺栓數(shù)目。螺栓要求為10.9級(jí)M22螺栓。與右側(cè)排；；：：：:列、尺寸均一致::::答：解：（1）摩擦型連接一個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算查表得：抗滑移系數(shù)r=0.5，一個(gè)10.9級(jí)、M22的高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力P=190KN,傳力摩擦面數(shù)目nf=1則一個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值為:Nb=0.9nrP=0.9xlx0.5x190=85.5KN（2）上下翼緣所需螺栓數(shù)假設(shè)翼緣板所受截面上的全部彎矩由翼緣拼接板傳遞軸力號(hào)二線善二784.3KN每邊需要傳遞此力的高強(qiáng)度螺栓數(shù)為:n二N二784.3KN=9.17取10個(gè)。Nb 85.5KNV(3)驗(yàn)算腹板高強(qiáng)螺栓強(qiáng)度全截面慣性矩1 1020I= x10x10003+2x380x20x( )2=4.03x109mm4x12 2腹板慣性矩1I= x10x10003=0.083x109mm4x12在剪力作用下每個(gè)螺栓受力V=K=600=30KN1n20把剪力V移到一邊的螺栓群形心處引起的彎矩增量為AM=V.e=600x0.13=78KN.m拼接右側(cè)螺栓群承受總彎矩為M=78+16.46=94.48KN.mw每側(cè)螺栓最大彎矩為：T=Mwymax=32.21KN12y2受力組大螺栓在V1和T1共同作用下受力為.V;+42二』02+32.212:44.02KN<Nb=85.5KN腹板螺栓驗(yàn)算合格。題目四：鋼結(jié)構(gòu)中，實(shí)腹式壓彎構(gòu)件截面選擇的具體步驟？（1）確定壓彎構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，包括彎矩、軸心壓力、剪力。（2）選擇截面的形式，實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面可以參考規(guī)范給出的形式。（3）確定鋼材及其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。（4）計(jì)算彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長(zhǎng)度10，y。（5）結(jié)合經(jīng)驗(yàn)或參照已有資料，初選截面尺寸。（6）驗(yàn)算截面，包括強(qiáng)度驗(yàn)算、彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算、彎矩作用平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、局部穩(wěn)定驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算等。由于壓彎構(gòu)件的驗(yàn)算公式中所牽涉到的未知量較多，根據(jù)估計(jì)所初選的截面尺寸不一定合