金属结构期末真题及答案

金属结构的发展概况1

A.图片

♦：♦鸟巢

♦:♦南京长江大桥；

❖正在建设中的多层轻钢结构厂房

❖Left,Top等。

B.金属结构的定义

以金属材料轧制的型钢（角钢、工字钢、槽钢、钢管等）和钢板作为基木元件，通过

焊接、螺栓或钾钉等方式，按一定的规律连接起来制成基本构件后，再用焊接、螺栓或

钾接将基本构件连接成能够承受外载荷的结构物称为金属结构。

C.金属结构的发展

材料上：铸铁f锻铁f钢T铝合金（高强低重）；

连接方式上：销钉->钾钉f焊接f高强度螺栓；

D.金属结构的应用范围

现代工厂厂房；

大跨结构:武汉长江大桥、南京长江大桥等；

高耸结构：上海电视塔、气象塔；

高层建筑：上海国贸中心大厦、京光中心大厦（208m）、美国世贸中心；

板壳结构：油库、油罐；

特种结构：栈桥、井架等；

轻型钢结构：

△建筑工程机械：塔机、起重机、挖掘机、推土机等。

其它基本概念

金属结构的分类

A金属结构根据其几何特征分类

■※杆系结构

V

'※板结构

B金属结构根据其外形分类

臂架结构:塔机、轮胎式起重机臂架等

车架结构:轮胎式起重机、汽车起重机等

塔架结构:塔机等

（人字架转台:轮胎式起重机

门架结构:龙门起重机门架

C金属结构根据其连接方式分类

r较接结构

<刚接结构

L混合结构

I）金属结构根据外载荷与结构杆件在空间的相互位置不同分类

「平面结构

•I空间结构

E三大受力构件2

受弯构件

受压构件

压弯构件

金属结构的特点

A、强度高、重量轻；

B、塑性和韧性好；

C、材质均匀:与工程力学所采用的基本假定较符合

D、制造方便，具有良好的装配性；

E、密封性好：焊接；

F、耐高温性差；

G、耐腐蚀性差.

金属结构设计的基本要求和金属结构的研究方向

A.金属结构设计的基本要求

(1)必须符合整机设计要求；

(2)必须具备足够的承载能力；

(3)还应具有足够的静态刚性和动态刚性：

(4)要求结构自重尽量轻；

(5)应尽量使构造合理；

(6)应尽量使造型美观、大方

B.金属结构设计的特点

1.金属结构由基本元件组成构件和由构件组成结构都要通过连接(焊接、抑接和栓接)，

所以连接设计和计算是金属结构设计的一个重要内容；

2.金属结构中有很多元件属于细长杆件或薄壁构件,所以必须进行局部稳定性和整体稳

定性的计算；

3.结构自身重量远远超过工作载荷，所以自重的估计非常重要；

4.载荷复杂，工况多，必须进行正确的载荷组合。

C.建筑工程机械金属结构设计制造的理论水平以及研究方向和趋势：

1.研究和改进设计理论及计算方法

建筑工程机械金属结构的设计和计算，至今我国无专门的设计规范，大多参考《起重机

设计规范》(GB3811-2008)、《塔式起重机设计规范》(GB"13752-92)和《钢结构设计规

范》(GB5007-2003)等，采用许用应力计算法。

极限状态计算法：《钢结构设计规范》(GB5007-2003)应用于建筑钢结构

2.二、改进现有的结构形式和开发新颖的结构形式；

3.研究采用新材.料：每减轻100kg起重机自重，可提

高30kg的起重量。

4.改进制造工艺；

5.金属结构的标准化和系列化.

金属结构的主要力学性能

A.钢材单向受力状态下的性能3

1.弹性阶段（0—A）

2.弹塑性阶段（A—B）

3.塑性阶段（B—C）

4.强化阶段（C—D）

5.颈缩阶段（D—E

B.钢材复杂受力状态下的性能

根据第四强度理论，可获得钢材在复杂应力状态卜.由弹性状态转变为塑性状态的判别式：

cr.t>q塑性状态,

er*<q弹性状态.

WJ+（7产二+4%）+3（《+4+&

0■内=收+（平面应力状态）

。=JbFd（梁）

C.钢材在连续反复载荷作用下的性能——疲劳

1.疲劳定义一钢材在连续反复载荷作用下，即使其最大应力低于抗拉强度，甚至低于屈

服点，也可能发生脆性破坏，此现象称为疲劳。

2.疲劳破坏的特点：

疲劳破坏与塑性破坏完全不同，往往是突然发生的脆性断裂，在破坏前不出现显著

的变形和局部收缩。

脆性破坏•般发生在应力比较集中的区域，如截面突变处、焊缝连接处、钢材表面缺口

处等。由于疲劳强度直接影响了结构的安全可靠性，故是金属结构设计的主要指标之一。

3.影响疲劳强度的因素

钢材标号、连接接头形式、结构特征、应力变化幅度以及载荷重复次数等。

钢材的脆性破坏

A.影响金属结构脆性破坏主要因素有：

1.化学成分

碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性降低，可焊性

降低，抗腐蚀性降低。一般控制在0.12%〜0.2%,在0.2%以下时，可焊性良好

硫（S）：热脆性，不得超过0.05%

磷（P）：冷脆性。抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。不得超过0.045%

镐（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS,熔点为

1600℃,可以消除•部分S的有害作用。

硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。

氧（O）：有害杂质，效果同S。

氮（N）：有害杂质，效果同P。

2.应力集中

构造缺陷：构件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变等4

应力集中：由于构造缺陷，应力不均匀，力线变曲折，

缺陷处有高峰应力。

应力集中的危害：塑性降低，脆性增加

构造设计时应避免截面突变和尖锐角的情况

3.加工硬化

概念：

钢材在常温下经过冲孔、剪切、冷拉、校直等冷加工后，会产生局部或整体硬

化，使钢材的强度和硬度提高，塑性和韧性下降，这种现象称加工硬化。

现象：

在硬化区域中，钢材易出现裂缝、损伤和应力集中现象，导致钢材变脆；

解决方案：

常需作退火处理

4.温度

正温和负温

钢材的标号、规格及其选择原则

A钢材的标号

1.碳素结构钢

Q195、Q215、Q235、Q255和Q275

限｝[F、b、⑵]

Q235

[C][(Z)]

[D]KTZ)]

---------脱氧方法

质量等级

2.低合金钢

1.Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

2.Q345（如16Mn）是金属结构常用的钢种。

分为：

Q345A、Q345B、Q345C、Q345D和Q345E。

A级：保证抗拉强度、屈服点和伸长率及硫、磷含量

B、C、D级：保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性（分别为20℃、0

℃、-20℃）及碳、硅、镒、硫、磷含量

E级：除满足D级的要求外，还要求-40C时的冲击韧性

3.优质碳素结构钢

优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，含杂质元素较少，硫、磷含量都不

大于0.035%,并且严格限制其他缺陷。所以这种钢材具有较好的综合性能。

制造高强度螺栓的45号优质碳素钢

B.钢材的规格

1.钢板

钢板有薄钢板、厚钢板、特厚钢板和扁钢（带钢）：

图纸中对钢板规格采用“一宽X厚X长”或“一宽X厚”表示，如800X10X6000,450

X8。

2.角钢

角钢分等边角钢和不等边角钢两种。

角钢用符号1_以及肢宽、肢厚、长度表示。

等边角钢：1-50X50X5-3000或1-50X5-3000表示肢宽为50mm、肢厚为5mm、长

为3000mmo

不等边角钢：L160X100X12-4000,表示长肢宽为160mm、短肢宽为100mm、肢

厚为12mm、长度为4000mmo

3.工字钢

工字钢分普通工字钢和轻型工字钢两种。

普通工字钢用号数表示，号数即为其截面高度的厘米数，20号以上工字钢，同一

号数有三种腹板厚度，分别为a,b,c三类。a类腹板最薄、翼缘最窄，b类较厚较

宽，c类最厚最宽。例如I20a-5000,表示截面高度为20cm、腹板为a类、长度为5m

的工字钢。

轻型工字钢可用汉语拼音符号“Q”表示，如QI40,即表示截面高度为40cm的轻型工

字钢。

4.H型钢分热轧和焊接两种。热轧H型钢分为宽翼缘H型钢（代号为HW）、中

翼缘H型钢（HM）、窄翼缘H型钢（HN）和H型钢柱（HP）等四类。

H型钢规格标记为高度（H）X宽度（B）义腹板厚度（tl）X翼缘厚度（t2）,如

H340X250X9X14,表示高度为340mm,宽度为250mm,腹板厚度为9mm，翼缘厚

度为14mm。

5.T型钢

T型钢由H型钢剖分而成，分为宽翼缘剖分T型钢（TW）、中翼缘剖分T型钢（TM

和窄翼缘剖分T型钢（TN）等三类。

剖分T型钢规格标记采用高度（〃）X宽度（8）X腹板厚度（〃）X翼缘厚度（/2）

表示，如T248X199X9X14,表示高度为248mm,宽度为199mm,腹板厚度为9mm,

翼缘厚度为14mm。它是窄翼缘T型钢。

6.钢管

钢管分无缝钢管和焊接钢管两种，焊接钢管由钢板卷焊而成，又分为直缝焊钢管

和螺旋焊钢管两类。钢管的规格以外径（mm）X壁厚（mm）来表示；冠以符号帆如外径

60mm、壁厚10mm、长度10m的无缝钢管。可表示为<|>60X10-10000«

B.钢材的选择原则

1.结构的重要程度和使用要求

2.载荷的性质：动载荷选优质钢材

3.连接方式：焊接对钢材要求高

4.结构的工作温度：注意低温脆断

5.结构的受力性质：拉应力5

作用在金属结构上的载荷及其组合6

A.载荷种类

1.自重载荷

自重载荷是指机械的结构、机构和电气设备等的重力。

2.工作载荷一机械结构在工作状态中承受的载荷

3.惯性载荷

惯性载荷又称惯性力，通常包括：机械的变幅机构非稳定运动时作变速运动的

质量惯性力、回转机构工作时回转质量的法向惯性力和回转机构非稳定运动时回转

质量的切向惯性力、机械自身质量等的水平惯性力等。

4.冲击载荷

是指运行机构沿道路或轨道行使时，由于道路不平或轨道接头的影响，对结构

产生的垂直方向的最大振动惯性力。

5.自然载荷一风、雪、冰、温度变化和地震等载荷

6.其他载荷

它载荷包括结构在运输或安装过程中产生的振动冲击力、捆扎力、吊装力等特

殊载荷

B.载荷组合

根据上述载荷的不同特点和载荷出现的频繁程度，也可将载荷划分为基本载荷、

附加载荷和特殊载荷三大类。

1.基本载荷——机械主要承受的载荷，是始终或经常作用在结构上的，包括自重载

荷、工作载荷、惯性载荷和冲击载荷；

2.附加载荷——机械在正常工作状态下结构所受到的非经常性作用的载荷，包括工

作状态下的风载、机械运行过程中引起的水平侧向力等；

3.特殊载荷——指机械处于非工作状态或试验状态下的载荷，包括风载、安装载荷、

地震载荷、试验载荷、碰撞我荷、湿度我荷等。

金属结构的设计计算方法

A.总安全系数的许用应力计算法

考虑到各种不利因素影响，用一个总安全系数K来解决，即将钢材可以使用的最大

强度（如屈服强度）除以一个笼统的安全系数。作为结构的计算时容许达到的最大应力-

许用应力。

B.三个系数的极限状态计算法

C.以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的许用应力计算法

YNi

⑻=S=S

K&K2K3

D.以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法

极限状态的概率设计法是把各种参数（载荷效应、材料抗力）作为随机变量，

运用概率分析法并考虑其变异性来确定设计采用值。这种把概率分析引入结构设计

的方法显然比许用应力设计法先进。

连接类型

A.焊接

优点：构造简单、省材料、易加工，易采用自动化作业，可用于复杂形状构件的连接等。

缺点：质量检验费事，连接刚度大，会引起结构的变形和产生残余应力。

B.螺栓连接

优点：装配便利、迅速，可用于结构安装连接或可拆卸式结构中。

缺点：是构件截面削弱，易松动。

分类：分为普通螺栓和高强度螺栓连接两种

普通螺栓又分粗制螺栓和精制螺栓。

C.例钉连接

优点：塑性和韧性较好，便于质量检查，故经常用于承受动力载荷的结构中。

缺点：制造费工、用料多，钉孔削弱构件截面，因此目前在机械制造中已逐步由焊接所

取代。

C.销轴连接

焊缝连接

A.焊接接头的型式和焊缝种类

焊接接头的型式主要有四种：对接、搭接、T型接和角接。

B.焊缝种类

按不同分类方法焊缝可分为以下几种形式：

①按空间位置可分为俯焊缝、横焊缝、立焊缝及仰焊缝；

②按焊缝断续情况可分为连续焊缝和断续焊缝；

③按结合方式可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝；

④按承载方式可分为工作焊缝和联系焊缝。

C.焊缝符号标注

焊缝符号主要由基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号和指引线等组成。

D.对接焊缝的计算

1）在轴心力作用下

2）在剪力和弯矩共同作用下

。=；4同］或［七

3）在轴心力N、剪力Q和弯矩M共同作用下

。=卜*何］或［吟7

<[r；']

心=V（T2+3T2<1.门或1.195

E.角焊缝的构造和计算

1）角焊缝在轴心力N作用下的计算（N可以垂直于焊缝长度也可以平行于焊缝长度）

r,v=—=---之一<［力

2）角焊缝在剪力Q和弯矩M共同作用下的计算

3）角焊缝在轴心力N、剪力Q和弯矩M共同作用下的计算

<［7；］

4）贴角焊缝在扭矩Mt和剪力Q共同作用下的计算

.。

rQ0.701

9

q=My,=Mj,

的=J(%+%)2+%2wWi

高强螺栓计算

A.高强螺栓连接的原理

第一种是摩擦型连接，利用高强度螺栓的强大预拉力将连接构件夹紧，依靠构件接触面间的

摩擦阻力来传递构件的内力

第二种是承压型连接，摩擦力、螺栓剪力和承压力三者共同作用

第三种是轴向受拉连接，螺栓轴向受拉

B.高强螺栓连接的预拉力和摩擦系数

表3-8高强度螺栓预拉力值（KN）

规格

M20M22M24

1号

45铜120150175

40硼钢160200230

表3-9摩擦系数/值

构件的纲号

在连接处构件接触面的处理方法

3号钢16砧锅

嗔妙0.450.55

喷砂，或酸洗）后涂无机富梓漆0.350.40

轧制表面、布纥刷清印部区（或未经处

再但轧制衣而卜净）0.300.35

C.高强螺栓连接的承载能力

1）单个高强螺栓的抗剪许用承载能力

[N']=OJnm-f-P

2）单个高强螺栓抗剪、抗拉的许用承载能力

NWO.7P

W]=0.7〃,J（P-1.4N）

3）承受轴心力N作用时的计算

4）承受弯矩作用时的计算

蜘

N\10

NWO.7P

5）受轴心力N、Q和扭矩M作用下的计算

扭矩M作用下

M

N：=

育+z”

山M

N\=、2,v*2X[

/,xi+〉J

N。=2

n

/、2/

zNMQM

Mnax=[―2.V1―2"y1+Vs―2.V1一

6)构件净截面强度计算

构件净截面所受力

N'=N-0.4x〃|x—=N(l-0.42)

nn

构件净截面强度

cr=—<[cy]

Aj

构件毛截面强度

<T=—<fcr]

A

普通螺栓连接

A.普通螺栓的种类和连接特点

粗制螺栓（C级螺栓），Q235钢热压而成，螺孔直径一般比螺栓直径大1〜2mm精度差，一

般只能用作拉力螺栓，不宜用作剪力螺栓。孔采用H类孔。

精制螺栓（A、B级螺栓），Q235或35号钢车制而成，表面光滑，尺寸准确，螺孔直径•

般比螺杆直径仅大0.2〜0.3mm。常用作剪力螺栓。对螺孔制作要求很高，应为I类孔。

B.螺栓连接的型式和布置

1）按受力性质，普通螺栓分为剪力螺栓、拉力螺栓和拉剪螺栓。

并列错列

C.剪力螺栓连接的计算

1）剪力螺栓连接的破坏形式

螺栓杆被剪断而破坏；

构件孔壁被螺栓杆挤压而产生破坏；

截面被拉断而破坏

2）单个受剪螺栓的承载力计算

螺栓抗剪：［N；］=勺弓-［尸］

孔壁承压：［M］=dZa

最大承载力：=

3）受轴心力作用的受剪螺栓连接计算11

4）受轴心力N、Q和扭矩M作用下的计算12

泊

1仲外『、N

h.—,„•、Z■—一•一］一■\

I0令b<>'M

/\2z

7NMQM

7V=--1------------v+--\-----------

1（〃工尤,+工乂）（〃*x,+2%

D.拉力螺栓连接的计算

1）单个拉力螺栓连接的承载能力计算

W]=苧【切

2）受轴心拉力N的受拉螺栓连接计算

W1

3）受力矩M作用的受拉螺栓连接计算

气='=善£31

4）受轴心拉力N和力矩M同时作用的受拉螺栓连接计算:

先假定构件绕螺栓群形心转动

」此

皿，〃"

13

mm〃E/

Nmin^O时，说明螺栓受拉，构件绕形心转动，应对螺栓群中心取距，必须满足：

1N=N.=—+<[A^/]

max，〃z-2一I'/」

Nnin<。时，说明连接下部受压，构件绕底排螺栓转动，应对底排螺栓取距，必须满足:

2>，

梁的强度、刚度

A.强度验算

1）正应力

单向弯曲。="《[司

WJ

MM,

双向弯曲cr=--+一-<[cr]

%%

2）剪应力T=

13

pp

3）局部挤压应力==<[o']

o-zo（a+2hv）

z=a+2hy

a=50mm

4)折算应力14

%=标+优-(7.+3y<

B.刚度验算

f=5"

384E/

梁的整体稳定性

(r=-^-<[cr]

1)对压制工字钢整体稳定性系数，按表查取

2)轧制槽钢简支梁的整体稳定系数

自由长度Z（m）

项次载荷情况工字例型号

2345678910

10〜202.01.300.990.800.680.580.530.480.43

1MF上翼绿22〜322.41.481.090.860.720.620.540.490.45

中36〜632.81.601.070.830.680.560.500.450.40

无

10-203.11.951.341.010.820.690.630.570.52

向

2下翼绿22〜40-2.801.341.371.070.860.730.640.56

45-63——2.301.621.200.960.800.690.60

10〜201.71.120.840.630.570.500i440.410.37

上翼缘1.300.930.730.600.510.450.400.36

3跨22〜402.1

中45〜632.61.450.970.730.590.500.440.380.35

无

向10〜202.51.551.080.830.680.560.520.470.42

向

4下翼绿22〜40一2.201.451.100.850.700.600.520.40

45〜63一—1.801.250.950.780.650.550.49

跨中有侧向10-202.21.391.010.790.660.570.520.470.42

5支承点的梁《不论22〜403.01.801.240.960.76U.650.560.490.43

戴荷作用于何处）45〜63—2.201.381.010.800.660.560.490.43

注：①项次1,2中集中簌荷的含义见表46的注，

②对3号相和2号铜，应按表中的%值取用，对16隹钢和16镒桥钢，表中的外值应乘以管;

③未写出的数值均大于3.60.

5704240

lher.

3）对组合工字形截面的双轴对称悬臂梁和简支梁（无论是双轴对称或单轴对称截面）

„„It,.I,h、2240

…（…盛工v\）、

组合梁的截面设计

A.组合梁的截面选择

1）梁高h的确定

①梁的最大高度6max，由总体设计时给出。

②梁的最小高度心血应满足刚度条件。

集中载荷作用力min

6可［

均布载荷作用储m=芸制

?或%=7折—30cm

③梁的经济高度々4K

h<A</?

④最终梁的高度"'15

hr

2）腹板尺寸的确定16

腹板的高度60稍小于梁高〃，并应符合钢板规格，取5mm或10mm的倍数

腹板厚度应尽可能取得小一些，以减轻梁的自重

2h

工字形梁：3=6+——mm

1000

2h

箱形梁：5=4+——mm

1000

3）翼缘尺寸的确定

为力

B.组合梁的变截面设计

通常采用如下两种改变截面尺寸的方法:

一是改变梁高，即改变腹板高度h0；

二是改变翼缘尺寸b

1）改变梁的高度

图4-14改变高度的变截面梁

对均布载荷简支梁：d=(

对同时承受移动集中载荷P和均布载荷q的简支梁

2(〃+尸)士40+P)2-3鼠2+P)l

d=-----------------------------------Z--------

6q

改变后的梁高

2)改变梁的翼缘尺寸

梁的局部稳定性

A.组合梁局部稳定性的概念

薄板的局部区域由原来的平面状态变成鼓曲状态的现象称为梁的局部失稳

B.板局部稳定的临界应力

1)板在各种应力单独作用下的弹性临界应力

临界压缩应力crlc,r=小晨加

临界剪切应力rcr=/KQE

临界局部挤压应力。皿=xKm(yR

外2

«19(1003/

%12(1-〃2)与，

2)四边简支板在弯曲应力、剪切应力T和局部挤压应力6n共同作用下临界复合应力

计算17

,。：+或一。巴,+3尸

18

苧*件(厂

巧

当临界复合应力超过0.75os时，应按下式折减复合应力

*=b,(l-)

5.3巧,"

3)局部稳定性许用应力计算

临界复合应力不超过0.75G时，[4/=%”

临界复合应力超过0.75G时，[%,]=5。

n

4)局部稳定验算

5=荷+城一叫,+3,<[4,]

C.翼缘宽厚比和腹板的高厚比

1)翼缘的宽厚比

⑴工字形截面梁的翼缘宽厚比

h

(2)箱形截面梁的翼缘宽厚比e

2)腹板的高厚比

240

(1)在弯曲应力。作用下<135

h

(2)在剪切应力t作用下，<84.1

(3)在局部挤压应力作用下

D.保证梁局部稳定的措施

(1)增加板的厚度t或6控制板的宽厚比或高厚比,主要用于梁的翼缘板.

(2)配置加劲肋，减少板的边长或宽度。

(3)将截面中有可能失去局部稳定的部分视为无效部分，按剩余的有效截面，来验证梁的强

度和整体稳定性。

由此可见，翼缘板的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证；而腹板的局部稳定条件常采

用配置加劲肋的方法来解决。19

表4-6组合梁的计算公式

计算内容计算公式

最大正应力：(44)

。=M4卬]

双向弯曲应力：(4-2)

<7=-+^-<[(7]d

强度

最大剪应力：

局部挤压应力：(4-4)

4=料可

折算应力：(4-5)

=府+31<1,1[<7]

(4-27)

M〃，若外>0.8，用或代替；若弘22.5，则不

。=—Q

整体稳定

必脸算；若受压翼缘有刚性铺板或工字形截面—<

A

表4-5中数值，也不必验售.

受压翼绫八4，//240

外伸部分：-W16(_(4-22)

，s[240

箱也截面在两腹板之间的部分：—<49—(4-23)

tRq

局部稳定

(1)在弯曲应力c作用下：—<135星

腹板(4-24)

«V

(2)在剪切应力t作用下：^.<84.1^1

(4-25)

(3)在局部挤压应力作用下：，4763后(4-26)

轴心受力构件的种类和截面型式

A.受力特点

轴向内力通过截面形心且与构件轴线相平行，使截面上产生均匀拉应力或压应力

B.种类

根据截面形式分为：实腹式和格构式20

轴心受力构件强度和刚度

A.强度验算

B.刚度计算

A<[A]

2=L

整体稳定性

A.临界载荷N0=NE=巴与

22

NE_7TEI_71E

B.临界应力er。=<T£

AQA/I2

N

C.满足条件<y<--<[CT]

(pA

单肢稳定性条件

N

7N

4J

r\

实腹式轴心受力构件的局部稳定性

A.局部稳定性控制条件21

+0.U

(h)

图5-7实腹式压杆截面几何尺寸

B保证局部稳定性的措施

(1)增加翼缘板厚t

⑵加置纵向加劲肋

采用有效截面计算，腹板截面面积仅考虑两侧宽度各为2三40

(3)

格构式轴心受压构件缀材的计算

A.构件剪力计算

(a)

S5-10剪力Q在各级材平面内的分配

B.缀条和缀板的计算

1）缀条计算

单缀条式：

cosa

交叉缀条式：。“=—心

2cosa

计算长度的确定

A.等截面构件的计算长度

带中间支承的等截面压杆的计算长度系数u22

\4

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

前图\

序号\

图a2.001.871.731.6。1.471.R41.221.IS1.061.011.00

图b2.001.851.701.55L401.26Lil0.980.850.760.70

图＜•n.70n.65060056052050052o560.60065070

图d0.700.650.590.540.4;)0.440.410.410.440.470.50

图e0.500.460.430.390.360.350.360.390.430.460.50

图f0.500.470.440.410.410・440.490.540.590.650.70

带中间支承的等截面压杆的计算长度系数口

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

序x号\

图a2.001.871.731.fi()1.471.R41.2ai.ia1.061.011.00

图b2.001.851.701.551.401.261.110.980.850.760.70

图「0.70A.650600.560.520500520560.60065070

图＜10.700.650.590.540.490.440.410.410.440.470.50

图G0.500.460.430.390.360.350.360.300.430.460.50

图f0.500.470.440.410.410.440.490.540.590.650.70

B.具有非保向力构件的计算长度

由非保向力作用的压杆计算长度系数〃值23

K7r00.10.20.30.40.50.60.7

2.001.921.831.751.651.551.441.34

KT0.80.91.01.11.21.52.000

1.211.111.000.900.850.770.7450.70

压杆承受的总压力为N,其中网为非保向力，(1—K)N为保向力，K为小于1的系数。

已知如图所示工字形截面轴心压杆，杆长l=4m,两端钱支，轴心压

力N=600kN,钢材为Q235B钢，焊条为E43型，试验算构件的强度、

刚度、整体稳定和局部稳定性。(6]=170MPa)

解：1、截面儿何特性

2

4=4+A2-40+10.8=50.8c/w

1,,13180+10

I=—x0.6xl8+2x—x20xl+2x(20xl)x(-------),

12122

=291.6+3.3+180500=180794.9cw

180794.9

------------=59.1cm

50.8

2x—xlx203=1330cm424

12

25

2、许用应力及许用长细比

查表2-2,1416得：q=235N/nwT

查表3-11载荷组合B得：安全系数n=1.34

许用应力：=235/1.34=175N/mm2。

查表4-1得：W=150

3、刚度校核

由于机=/。了，而心>白，故截面仅需对V轴作刚度和稳定控制。

2,.=-^=—=78.5<[A]=150

rv5.11

构件刚度满足要求

3、稳定性校核

由力，查表4-3截面属于b类，查附录四表4-2的稳定系数9=8696

N600x1(?，,,

-----=----------------------=169.7N/mm~<[tr]

(pA0.696x50.8xlO2

构件整体稳定性满足要求。

由于构件没有截面削弱，强度必然满足要求。

故：构件的强度、刚度及整体稳定性满足要求。

例题4-2

如图4-6所示一两端钱支的缀条式轴心受压构件，杆

长为8m,主肢为[36b,主肢外边缘尺寸360mm,?缀条为

L50x4,缀条与水平成45%按载荷组合A计1二

算压力

N=1740kN,闪=120,材料主肢和缀条均为Q235B,试

验算构件的整体稳定。

I

解：1、截面特性

按附录型钢表查得：

[36b的截面特性为：A=68.09cm2,_

rxl=l3.63cm,ry1=2.7cm,zO=2.37cm,Iylj=496.7cm;

L50x4的截面特性为：Al=3.897cm,rl=0.99cm

A=2x68.09=136.18cm2,

茂瑞=58.7—0

/,=2/I+24.方

也J5.3皿

35

=2x496.7+2x68.09x(——2.37)2=32167cw42x68.09

2

查表3-2,f416得：cr=235N/nim2

查表2-11载荷组合A的安全系数为：1.48

[b]=234/1.48=158N//W〃2

3、稳定性校核

由于4,，＜〃，故只要按小计算的稳定应力满足，按乙，计算的稳定应力也必定满足。

由4=58.7,查表4-3截面属于b类，查附录四表4-2,得9=0.815

构件对实轴的整体稳定应力:

_N_1740x1()3

=156.8^/ww2<[cr]

~(pA~0.815x2x6809x1()2

故构件整体稳定性满足要求。

偏心受力构件的种类和截面形式

A.受力特点

轴向力不通过构件截面形心而具有偏心距，以致产生偏心弯矩;

轴心力随通过截面形心，但构件又同时承受横向力作用。

B.偏心受力构件的截面形式

偏心受力构件的计算26

A.强度计算

轴向力N和单向弯矩M作用下:

*电±旦d]

轴心拉力N和双向弯矩Mx,My作用时:

My

a工+L+<[<T]

AJ-

B.刚度计算丸＜U]

27

C.整体稳定性

《起重机设计规范》(GB3811-2008)把构件单向偏心受压时弯矩作用平面内和弯矩作用平

面外的稳定、双向偏心受压时的弯扭屈曲计算统一起来，采用三项式表示。

+

N+1uAuAnxfix/rIiI

----------77--------------------------------------&Ib1

A(PW]N(pwWx

0.9NE

N,1CQMX+CHXM1CoM—/

my

A(pw]NWx]NWY~

0.9N及