钢结构第4章作业参考答案

1、钢结构第4章作业参考答案 4.1 验算由2L63×5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：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解：查表 有孔洞， 危险截面是孔洞所在的正截面 此截面能承受的最大轴力为：不满足要求改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm2，长细比： 满足要求。 4.2 一块400×20的钢板用两块拼接板400×12进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢

2、板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题：（1）钢板1-1截面的强度够否？（2）是否还需要验算2-2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？ 解：查表得t=20钢板,t=12钢板 (1)在1-1截面， 20厚钢板 12厚拼接板 所以，1-1截面强度满足设计要求。 （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。 20厚钢板 所以在2-2截面处亦满足要求 （3）验算拼接板的强度(靠近中心处的螺栓截面) 因，12厚拼接板 4.3 验算图4.39所示和摩擦型高强螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直

3、径20mm，孔径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）。解：查表得，且因螺栓对称布置 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 验算净截面 验算毛截面 所以，满足要求4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m，截面为由2L90×8组成的肢尖向下的T形截面，问是否能承受设计值为870KN的轴心 解：查表得2L90×8的，按一般建筑桁架杆件考虑，（1） 强度验算 （2）刚度验算 对x轴 对y轴 所以，对整体而言，刚度满足要求，强度略有不足，可选用2L90×104.5 某车间工作平台柱高2.6m，按两端铰

4、接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（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，设计承载力是否显著提高？（3） 如果轴心压力为330KN（设计值），I16能否满足要求？如果不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？解：查表得I16工字钢的（1） 当采用Q235钢时， 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 ， 分别查表得： ，所以最大承载力为： 解得，（2） 若改为Q345，则 因 ， 查表得， ，所以最大承载力 和Q235钢的相比提高不多。（3） 当N=330KN，时用Q235钢时 用Q345钢时 所以

5、均不满足要求，可以在中间加剪刀撑，使计算长度此时： 对Q235钢而言： ， 查表得， ，对Q345钢而言： ， 查表得， ，所以，用Q235钢时 用Q345钢时 所以均满足要求。4.6、设某工业平台柱承受轴心压力5000KN（设计值），柱高8m，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（)。 解：、查表：，初步假定其长细比为=75，选择截面尺寸： 选用HW型钢，b类，查得 选用HW400×400×20×35，、 、 其截面如下图所示，验算其刚度及稳定性： 查表得： 故此柱满足要求 、设计此柱柱脚 、底板尺寸

6、 初步选用宽800mm，长950mm钢板，设锚栓孔面积为 则，大于所求截面积。 基础对底板压应力为： 、计算底板厚度，其布置如下图所示： 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：=0.0691 区格（三边支承）：150/428=0.35，查表得：=0.034 区格、（三边支承）：171/325=0.526，查表得：=0.060 取，计算板厚： ，取、进行隔板的计算。 作用在隔板上的线荷载： 隔板的高度应由焊缝尺寸决定，取， 隔板所受的剪力 则焊缝的长度 ，取隔板高 进行隔板厚度计算：、 作用在隔板上的弯矩 根据： ，取，满足构造要求 隔板承受的剪应力 故

7、满足抗剪承载力要求、进行靴梁计算 取靴梁与柱的连接角焊缝宽度，靴梁高度应由连接角焊缝确定： 故此焊缝不满足要求，应增大焊缝取值，取，进行计算： 经复算，焊缝尺寸满足要求，取靴梁高 计算靴梁的厚度t，初拟其厚度，现进行验算，将其受力图绘于下方： 故此靴梁满足承载能力要求。 、校核所需焊缝总尺寸，取 ，显然满足此要求。 、由于在底板外侧增加了3个加劲肋，故安装螺栓可在区格、布置。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的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载3200KN？ 、先验算a图构件承载力： ，计算回转半径、及长细比、； 、

8、验算整体稳定，此工字钢截面为b类， 查表：、 故该柱强度及整体稳定满足要求； 、验算其局部稳定 此柱虽然强度及整体稳定满足要求，但其腹板太薄会先于整体失稳，所 以该柱不能承受3200KN的荷载。 、验算b柱承载能力 验算其整体稳定性，查表： 所以此柱不能承受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。 、选择柱截面尺寸，、 设，查表得： 选用228c， 验算截面稳定性： ，查表： 故所选截面满足要求。 、确定柱宽b，假定 ， 查表得：，所以：取。 现将柱截面绘于下图，、 整个截面对x轴的数据： 查表得： 故所选柱宽满足要求。、进行缀板设计，拟采用钢板 ,取 分肢线刚度 两侧缀板线刚度之和 横向剪力 则： 计算缀板内力： 取角焊缝尺寸，不考虑饶角部分长度，验算焊缝尺寸， 缀板满足要求。 、横隔设计横隔间距应小于，去其间距为1000mm,满足要求。4.9、根据习题4.8的设计数据和结果，设计柱的柱脚（假定基础混凝土强度等级为C20，9.6N/mm2)。 、计算底板尺寸 采用宽钢板，设锚栓孔面积为，满足要求。 基础底板压应力 、计算底板厚度，其布置如下图所示： 现分别计算区格内力： 区格：115/280=0.411，查表得： 区格：280/270=1.0