4.1驗(yàn)算由2∟63×5組成的水平放置的軸心拉桿的強(qiáng)度和長(zhǎng)細(xì)比。軸心拉力的設(shè)計(jì)值為270kN，只承受靜力作用，計(jì)算長(zhǎng)度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼，用于螺栓承壓型連接。鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應(yīng)改用什麼角鋼？計(jì)算時(shí)忽略連接偏心和桿件自重的影響。解：拉桿2L63×5，查附表7.4單角鋼毛面積為：6.14cm2故：鋼材Q235,強(qiáng)度驗(yàn)算：該拉桿強(qiáng)度不滿足。試改用2∟70×6單角鋼毛面積為：8.16cm2故：強(qiáng)度驗(yàn)算：強(qiáng)度滿足要求。靜力作用只需驗(yàn)算豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，按一般建筑結(jié)構(gòu)系桿考慮，容許長(zhǎng)細(xì)比為400(或按其他構(gòu)件300、350)；由附表7.4長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算：長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。點(diǎn)評(píng)：1、實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)多方案，在滿足要求的方案中選重量最輕的。如果選用的規(guī)格是所有角鋼規(guī)格中最輕的就是最優(yōu)設(shè)計(jì)。OK4.3驗(yàn)算圖示高強(qiáng)螺栓摩擦型連接的鋼板凈截面強(qiáng)度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235-A.F，承受軸心拉力N=600kN(設(shè)計(jì)值)。解：鋼板厚度14mm，拼接板厚度2×10mmQ235—A.F查表得鋼板最外列螺栓處：==600(1-0.5×3/9)=500kN驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度：鋼板凈截面強(qiáng)度滿足要求。OK點(diǎn)評(píng)：本題只要求驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度。實(shí)際工程設(shè)計(jì)還應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：鋼板強(qiáng)度滿足要求。實(shí)際工程設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮拼接板的強(qiáng)度，拼接板的厚度為2×10大于鋼板厚度14，故不需驗(yàn)算。END4.5某車間工作平臺(tái)柱高2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。如果柱采用I16熱軋工字鋼，試計(jì)算解答：⑴鋼材采用Q235鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力？⑵鋼材用Q345鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力提高？⑶如果軸心壓力為330kN(設(shè)計(jì)值),I16能否滿足要求?如不滿足,從構(gòu)造上采取什麼措施就能滿足要求?解：該題為求整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)承載力N。⑴由附表7.1查得：翼緣厚度t=9.9mm，鋼材為Q235故f=215N/mm2翼緣寬度b=88mm，截面高h(yuǎn)=160mmb/h=88/160=0.55＜0.8由表5.3對(duì)X軸，屬a類截面對(duì)Y軸，屬b類截面構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比：＜＜鋼種調(diào)整：=39.6由附表4.1 ：查得=0.942=137.6由附表4.2 ：查得=0.355故穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值為：⑵鋼材改用Q345后：截面類別不變長(zhǎng)細(xì)比不變鋼種調(diào)整：由附表4.1 查得=0.921由附表4.2 查得=0.257故穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值變?yōu)椋撼休d力N提高(208-199.2)/199.2=8.8/199.2=4.4﹪提高甚少，不足5﹪，極不顯著。⑶當(dāng)軸心壓力為330KN時(shí)，由上述計(jì)算顯見(jiàn)I16不能滿足要求。加固方案：在強(qiáng)軸平面內(nèi)設(shè)支撐，減小繞弱軸的計(jì)算長(zhǎng)度：，鋼材仍采用Q235。可行性研究：鋼種調(diào)整：查附表4.2穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值為：故該方案可行。點(diǎn)評(píng)：本題訓(xùn)練基本能力是多方面的；本題加深對(duì)“整體穩(wěn)定”基本概念的理解；本題是解決鋼結(jié)構(gòu)工程問(wèn)題(加固措施)的開(kāi)始，訓(xùn)練運(yùn)用基本概念指導(dǎo)工程實(shí)踐；方案很多---可行入選---評(píng)比選優(yōu)：兩軸的回轉(zhuǎn)半徑相差懸殊，計(jì)算長(zhǎng)度相同顯然不會(huì)經(jīng)濟(jì)，布置支撐減小繞弱軸的計(jì)算長(zhǎng)度是合理的。大家提出的方案(加大截面、加強(qiáng)端部約束、施加預(yù)應(yīng)力等)都有實(shí)際意義，應(yīng)根據(jù)工程具體情況選用。END4.6設(shè)某工業(yè)平臺(tái)柱承受軸心壓力5000kN(設(shè)計(jì)值)，柱高8m，兩端鉸接。要求設(shè)計(jì)一H型鋼或焊接工字形截面柱及其柱腳(鋼材為Q235)?；A(chǔ)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C15(fcc=7.5N/mm2)。解；㈠、設(shè)計(jì)熱軋H型鋼截面柱：試選截面：由附表7.2，試用：HW，其，截面驗(yàn)算：Q235鋼，軸心受力，最大厚度28mm，故f=205N/mm2因截面無(wú)削弱，故不需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。又因采用熱軋型鋼，亦可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定。 只需驗(yàn)算整體穩(wěn)定和剛度。長(zhǎng)細(xì)比：由表5.2知容許長(zhǎng)細(xì)比為150.截面滿足剛度要求。由表5.3，軋制b/h=405/414=0.978＞0.8故對(duì)x、y軸均屬b類。故由查附表4.2，(fy=235、78.4)得：＞ 截面不滿足整體穩(wěn)定要求。再試：HW428×407×20×35由附表7.2其經(jīng)驗(yàn)算剛度、整體穩(wěn)定均滿足。柱腳設(shè)計(jì)參見(jiàn)教材P141例題5.4點(diǎn)評(píng):滿足要求看誰(shuí)的柱腳最輕.END4.7圖示a、b兩種工形截面(焰切邊緣)的截面面積相等，鋼材均為Q235鋼。當(dāng)用作長(zhǎng)度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時(shí)，是否能安全承受設(shè)計(jì)荷載3200kN？解：本題實(shí)際上是求兩個(gè)構(gòu)件的承載力。a截面——相對(duì)b板件比較寬、比較薄。①截面幾何特性計(jì)算=143600㎝441667cm4②整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算：長(zhǎng)細(xì)比：剛度滿足。該柱為焊接組合截面，較厚鋼板的厚度為20mm＞16～40，故設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)=205N/mm2。翼緣板為焰切邊，由表5.3知，對(duì)x軸和y軸均屬b類。故由較大值查附表4.2得：整體穩(wěn)定承載力：0.715×24000×205=3517.8kN大于設(shè)計(jì)荷載3200kN③局部穩(wěn)定驗(yàn)算：翼緣外伸：=17.58腹板局部穩(wěn)定：=25+75.8/2=62.9局部穩(wěn)定滿足要求。④截面無(wú)削弱不需驗(yàn)算強(qiáng)度；構(gòu)造要求已滿足。 該柱能安全承受設(shè)計(jì)荷載3200kN OK b截面——相對(duì)a板件比較窄、比較厚。①截面幾何特性計(jì)算：=95646㎝4=26670㎝4②整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算：長(zhǎng)細(xì)比：剛度滿足。該柱為焊接組合截面，較厚鋼板的厚度為25mm＞16～40，故設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)=205N/mm2。翼緣板為焰切邊，由表5.3知，對(duì)x軸和y軸均屬b類。故由較大值查附表4.2得：整體穩(wěn)定承載力：0.587×24000×205=2888.kN小于設(shè)計(jì)荷載3200kN故該柱雖截面面積與a截面相同，但布置不擴(kuò)展使回轉(zhuǎn)半徑小，不能安全承受3200kN。強(qiáng)度、板件局穩(wěn)、構(gòu)造驗(yàn)算無(wú)意義了。beginning4.8設(shè)計(jì)由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長(zhǎng)7.5m，兩端鉸接，設(shè)計(jì)軸心壓力為1500kN，鋼材為Q235-B，截面無(wú)削弱。解：本題是設(shè)計(jì)題，由題意：柱的計(jì)算長(zhǎng)度為：（1）按繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定選擇柱肢的截面由表5.3，格構(gòu)式對(duì)兩軸均屬b類。驗(yàn)算整體穩(wěn)定性：剛度滿足。由附表4.2，Q235、，查得0.807繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定滿足。（2）確定柱寬b假定，令=60則柱截面需要的回轉(zhuǎn)半徑為：又由表5.6回轉(zhuǎn)半徑與柱寬的近似關(guān)系為：故取由附表7.3單個(gè)槽鋼的截面數(shù)據(jù)：整個(gè)柱截面對(duì)虛軸的數(shù)據(jù)：兩肢件軸線間距離：a=330-2×22.4=285.2mm=28.52cm4剛度滿足。由附表4.2，Q235、查得繞虛軸的整體穩(wěn)定滿足。（3）綴板綴板寬度：285.2×2/3=190mm綴板厚度：285.2/40=7.13mm綴板與柱肢搭接30mm故綴板長(zhǎng)度：330-2(88-30)=214mm綴板采用-8×220×220綴板凈距：綴板中距：中距采用95㎝分肢線剛度：兩側(cè)綴板線剛度之和：綴板線剛度符合要求。橫向剪力：一個(gè)綴材面剪力：綴板與分肢連接處的內(nèi)力為：取焊角尺寸不考慮焊縫繞角部分長(zhǎng)，采用剪力T產(chǎn)生的剪應(yīng)力（順焊縫長(zhǎng)度方向）：彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力（垂直焊縫長(zhǎng)度方向）：驗(yàn)算合應(yīng)力：焊縫滿