西南交大土木项目工程(项目工程造价)结构设计基础原理(钢结构)第4,5次课后复习

1、2014 2015 第二学期离线作业目:结构设计原理（钢结构）名:口号:业:土木工程（工程造价）西南交通大学远程与继续教育学院直属学习中心结构设计原理(钢结构)本学期的第4次作业二、主观题(共13道小题)10.极限状态法按预定功能划分为哪几种极限状态?答:11.钢管混凝土中，为什么混凝土的强度能提高?极限状态法按预定功能划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。答：因为在较高应力状态下，混凝土的泊松比大于钢材泊松比，这样钢管对其内的混凝土形成横向“套箍作用”。12.为什么以钢材的屈服强度作为静力强度设计指标?答:有强化阶段作为安全储备;不致产生工程中不允许的过大变形;13.答:14.答:(3)

2、(4)实测值较为可靠;可以近似沿用虎克定律。为什么伸长率试验时要规定标距长度?因为不同标距的试件测出的伸长率大小不同。防止脆性断裂的措施有哪些?(1)采用性能较好的钢材;(2)减少应力集中程度;(3)采用较薄厚度的钢板组成构件。15.什么叫钢材的硬化?答:钢材因加工等原因使其强度提高，塑性降低的现象。16.应力集中如何影响钢材的性能?答:17.什么叫钢材的塑性破坏?应力集中会导致三向同号受力，与单向受力相比，三向同好受力更容易发生脆性断裂。答:18.影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些?答:(1)钢材本身的质量;(2)应力集中程度;钢材应力达到或超过其屈服强度，破坏前有明显变形给以预兆，破坏不突然

3、。应力比;应力循环次数;应力幅。19.钢板厚度如何影响钢材脆性断裂?答:钢板厚度越大，因应力集中引起（三向同号受力中）板厚方向的应力就越大，主剪应力就越小, 正应力就越有可能起控制作用，所以钢板越厚，越有可能发生度如何影响钢脆性断裂。20.各级焊缝的实际强度与母材强度的相对大小关系如何？规范规定如何取值?答：各级焊缝的抗压强度没有明显差异，可抗拉、抗剪就不同了。试验表明一、二级焊缝的实际强 度高于母材强度，规范取母材强度；三级焊缝的拉、剪强度低于母材强度，规范专门规定了其取值。21.某简支梁.钢材为Q23灵跨度为/=2m.承受均布静力荷载设计施工时 g腹板长度不够，需要在跨S方向粤左支座处设对

4、接焊謹煌逼质量III级，手工埠， 焊条E43型，试验算该对接焊缠是否満足强S要茨。己知77 =1*养N nini煮-125 N曲1皿注“=(59 kN/iiilO答：1)焊缝截面内力计算4支座反力;A=-,/=-x69xl2 = 414VJ屮剪力,/二 414-69x3.5 二弯矩:心"5亍曲一叱叫(2)焊缝截面特性参数计算芒I =_x8xl00(Z+ 2x280x16x508 = 2.978 x 10° 加惯性矩：12卫面积矩:5 =280x16x508 + 8x500x250 = 2276x10 + 1,0x10 =3.276xl0SM/nS 二280x16x508 =

5、 2.276x10附朋 1握進强度聆皇7由于只S求对庠缝强度进行验算所以.无需计算截面上下览缘的最犬弯抽正应力。P 焊鐘最大莺曲正应力翼缘与腹恆交界处)，有4里 1= 1%4"巧 5001 MN i 皿 f 185N/ 片加I r 2.978x10刃V工9和loy.r =邑=23-7*兰兰=165川/肋"”53J76"+3t = J1T2.¥ + 3 x16.手=174-7?V/mm' < 1.= 1.1 x IR弓二 204A/ ftim'悄匙彊庫满足要求I22.下厘所示为宏角钢组戍苗T形截面袖心受拉构件与节点极采田侧焊缝诈接，箱

6、钢为2L110 X10,节点板享< f = 10 imn ,羽材为E43型手工埠（真' =160NWa人替力W=£<S0kN, 库缝正边尺寸斤=8mm （在最大最小焊缝正边尺寸之间人试计篦所S肢背、K尖焊缝长度JIirC）计算肢背、肢尖;埠缝受力*N = &N 0.7 X 660 二 462阳VN严斤0 皿3X66CIT98AN 賊C2）计算肢背、肢尖焊缝长度甘亠+462x102%f； j十 2x8 二274用m2xO.7x8x 160二旦+亠址+ 2心枷2 札 £/ 2x0.7xSxl60取 U i=2S0iniiL 30nini.卫焊缝长夏满

7、足最大最小长度要求，验算从略，4本学期的第5次作业 一、主观题（共22道小题）1. 焊缝质量控制分为哪几级?答：一、二及三级焊缝质量控制。2. 对接焊缝不需要进行强度计算的情况有哪些?答：（1）同时满足：保证焊缝质量（焊缝为一、二级）；采用引弧板（保证焊缝的有效截面）1.5。（2）采用斜焊缝，且焊缝的长度方向与受力方向的夹角的正切小于等于3. 为什么要规定角焊缝焊脚尺寸最大值和最小值?答：焊脚尺寸过小，施焊时冷却速度过快而产生淬硬组织；焊脚尺寸过，会使母材形成“过烧”现 象。4. 为什么要规定侧面角焊缝的最大长度和最小长度？其值为多少?答：（1）侧焊缝长度过小，焊件局部加热严重，且起落弧应力集

8、中相互影响。所以，规范规定侧焊缝长度不小于8hf和40mm （ 2）侧面角焊缝的长度过长，焊缝有效截面上剪应力沿其长度方向的应力分布严重不均匀，规范规定，侧焊缝长度不超过60hf，如超过，超过部分不计算其承载力。5. 焊接残余应力对结构性能有何影响?答：焊接残余应力对钢构件的静力强度无影响；焊接残余应力对钢结构的疲劳、刚度、稳定等其他 方面都不利。6. 为什么摩擦型高强度螺栓连接时因螺栓孔对强度承载力的削弱比其他栓钉连接时小?答：因为栓孔圆心截面已通过摩擦力将部分力传递走了。7. 提咼轴心受压构件整体稳定性的措施有哪些?答：（1）采用宽展的截面以增加惯性矩；（2）增加约束以减少计算长度。8.

9、为什么轴心受压构件的柱子曲线有多条?答：因为考虑了残余应力的影响。9. 提高钢材强度等级是否能明显提高轴心受压构件的整体稳定性？为什么?f成正比，但答：不能明显提高。简单从整体稳定计算公式来看，似乎整体稳定与钢材强度设计值 稳定系数0却随钢材强度等级的提高而降低。10. 宽厚比限制值的确定原则是什么?答：(1)等稳定原则(对“细长柱”，局部稳定临界应力不低于整体稳定临界应力)；(2)局部稳定临界应力足够大(对“粗短柱”，局部稳定临界应力不低于0.95倍钢材屈服强度。11.宽大截面腹板局部稳定有哪几种处理方法?答:(1)增加腹板厚度使其满足宽厚比的限制要求;(2)设置纵向加劲肋;(3)任其局部失

10、稳。12.双肢轴心受压构件设计时，如何确定分肢之间的距离?答：根据绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定分肢之间的距离。13.钢梁整体稳定计算时，为什么在稳定系数料0,6时要用处代替轴？答：因为稳定系数是按弹ft计算的.当小6时，说明钢梁在弹塑性阶段整体夫稳，所以要用必 代替14.在钢梁局部稳定中，为什么翼缘是限制宽厚比，而腹板通常是设置加劲肋?答：翼缘主要抵抗弯矩产生的应力， 从提高抗弯来看，愿意增加翼缘厚度使其满足宽厚比限制要求;对腹板，它主要抵抗剪力产生的剪应力， 它一般不起控制作用，另一方面， 腹板高度对抗弯至为重 要，换句话说，腹板高而薄，以增加板厚来保证其局部稳定不经济，通常是设置加劲肋。1

11、5下Hl所示一牛腿钢板两边冃角焊缝与取tt连按其尺寸如圏所示：钢材为Q235：手工埠、 E羽悍条（77= 16。MPa ），焊K尺寸=10 nw；假设e=100 mm<试计算该连接能承受 的最夫静力荷载设计值？屮解：内力计算4焊缝所受内力有H、M=Ne=100NeJC2）焊缝有»截面參数计»4Tw = 2xOJ/i督=2x0.7x10x(220-2x10)=2300和wr AFJ =2 冥一衣 0.7 如 f： =2x-x0.7xLOx(22Gi-2xW/ = 93.3x10 WWW<3)g內力产生的应力计直祕N N壬 =f X 2800$屮M IOOjV NT

12、 IT； 93.3x10"933 W疋r N VI J.22x«3j +_C4）计W该连接能徹g的最大静力荷载设计值恥 由角焊缝基本计算公式，有AN Y一 <160丿眦丿,解之得 K<168. 7X10=168.故计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N=16乩7kN.神16.一连爰枸造图如卞图所示.两块N板用三级对接埠缝己知T=85Nmn£ 125 N nmv与立柱焊接，B板与A板用8个£径为d=22 mm预拉力P=190 kN的皐攥型 高强度蝎栓连=构件材料为Q23灵 试计篡焊軽连犊所能桑受荷報设计值厂提示，由于 只要求计算導縫连接的率載力

13、设计値.蝮栓连接的»况不管)4解:(1)对接焊缠所g内力存 勇力QF,弯矩-1尸2丸甩 (卸抗弯强度确定冉/=2xxlOxSSO =91.45x 10® mti?*12/91.45x10'"空竺型J拓拥個*250x190所以ICQ-2>cl0xl90x361x10-2rs 36ixirr T M 艾 1 7 S iJ/?1.45xl020 心彎"J肿ZSKN-361x10最后得悍缝连接的孚载力设计值为F=3,gkN。T17.騷算下图肝示角焊缝连接的S度卫知:静力荷载作用力设计值F = 500kN.e=100.hlOinrt.抠材为 Q235

14、；为已3 型.77 =i(iQNhmr.解：焊缝内力计算杆竖向轴心力V=Fs ioi吐353悶k肛水平轴心力H二氏。討51353. 55k肛弯矩 M=He=353_55X 0, 1=35. 36kU.叱C2)各内力在焊缝截面最不刑处产生应力计算A353,55x10V*42x0.7x10x(400-2x10)3皿皿T532035.36x1035.36x10® = 104.9 玉WPa炉讯 2x-x0.7xlOx(400-2xW)3369d361.226646 + 104.95 +6646, =15,43旳Pa< 打18.某轴心受压柱，设计内力N二2000帆1=二亦（强轴）4円m

15、C弱轴），钢材Q345 （f=3, 采用两块翼缘板2C250X 12和一块腹板250 X 10焊成工字形截面，截面无削弱.试验算 其强度和刚度（"二150）。我Cl）截面几何特性dJ = 25x12x2 + 25KCL8=8Ck;购'杆I = x（l .2x：25x2 + 25x0.8h=3126cwi 丁 12J严店巫=11卫伽280型2_ = 30冲311.91,300 C2 =4 J'625（2）强度验算因截面无削弱，所几b = = 2°°°N/ - ilOJVy/nwr强度安全）A 80 X 100（3）刚度验算2= inaA（兀

16、兔）=50.4 < 2 = 15。t 刚度通过s接构造图如下图所示-两块虫板用三级对接焊縫与立柱焊接，丑板与板用8个直径矩 为Gf = 22mni预拉力/= 190 kN的摩擦型高强度轉栓连接，摩擦系数为赵=0.33，构件村料抗 为Q235试计算螺栓连接所能承受荷载设计值（提示：由于只要求计算螺栓连接的承载 力设计值，焊缝连接的情况不管。扭矩作用下，最不利jJS栓的受力计算公式为, 评=）屮""5 " I（o;）i旷rb 11 烛 I 即 - I 1 = -!解:2）螺栓所受內力. 剪力扭矩T= 155F*（2最不刑一个螺栓所受剪力计草闻=一“25八V(xf

17、 + V*) = 8x35* + 4x00： +130*) = 87 400 号一页"Joao沁35x155?-V« +；) S7 400嚎= 孑 r = 35心化 0.062 ir ”' 工(石+片)fi-400兀g弋殆m唏沪036 9八（3）单个摩掠型高强度螺栓抗剪承载力设卄值d= 0 9吟pP = 0® 址 W 0 55 冥 190 = 119 kN 4根据册2注疋，得F403.2kN.20.解:（1）抗弯强屢验算卓6= 一= =12戈6甘/用亦/ = 2口兀/胸詣C抗弯强度満足）.FT 692 X 10M 130x10（2）抗剪强度验算”89x10

18、心等=諾7矿册阮曲伽强鳞足）21.己知某楼盖次梁I40a（Q235B）,跨中承受集中静力荷载设计值P= 160 kN.试进行各项强 度验算。集中荷载在跨度方向的分布长度为"90 mm,计算跨度戶6 口梁自重67.6 kgm （已知/ = 215NFn?、兀= 125N：'ttm?）屮P l60iN工1 I浮4 "g jnt>-kU<£>UOaj /=16.5 mm, r-2.5 mm/*三 1(X5 mm.=21 72ll cmZi<Vi -34 I cm(1)基*数据准备屮hy =+尸=16.5 +12.5 = 29 mm,厶=兀

19、=90+5 x 29 = 235 niui 毎=ft - 2此=400 -2x29 = 342 mm, y = h/2h, =171 mm 討 自重设计值.gl.2xe7.6x9.Sx 1 屮=0.795kN m门支座反力（剪力）屮扣=字+扌心沁皿跨中苣矩/=S24x-1x0.755x6' =24S.6 fcK*2£2 S跨中勇力屮ygoz（2）跨中抗弯强度验算1U（3）支座抗剪强度验算（4）局部承压强度验算.10.5x235215 N/mi宀（5）折算应力验算“匹竺啤5七1靑N1 匚八 2172glL由于型钢表中没有给出弘 近似取厂】="仏厂怙"3乂妙此4 = 22）恥灿也 则一% = Jb； +迅'-巧忑+孔:=J19i.E' +64.S' -191.SX64.S+ 3x22.3* =1733 K/mm" i'<>q/1.1x215 = 236.5 nun&