钢结构第4章作业参考答案供参考Word文件下载.docx
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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。
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。
螺栓直径20mm,孔径22mm,钢材为Q235AF,承受轴心拉力N=600KN(设计值)。
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
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×
10
4.5某车间工作平台柱高2.6m,按两端铰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?
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:
,
对Q345钢而言:
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:
①、查表:
,初步假定其长细比为λ=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
②、设计此柱柱脚
⑴、底板尺寸
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:
⑵、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①(四边支承):
428/325=1.32,查表得:
α=0.0691
区格②(三边支承):
150/428=0.35,查表得:
β=0.034
区格③、④(三边支承):
171/325=0.526,查表得:
β=0.060
取,计算板厚:
,取
⑶、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
故满足抗剪承载力要求
⑷、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。
⑸、校核所需焊缝总尺寸,取
,显然满足此要求。
⑹、由于在底板外侧增加了3个加劲肋,故安装螺栓可在区格③、④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?
⑴、先验算a图构件承载力:
①,计算回转半径、及长细比、;
②、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;
③、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。
⑵、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。
⑴、选择柱截面尺寸,、
设,查表得:
选用2[28c,,,
验算截面稳定性:
,查表:
故所选截面满足要求。
⑵、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:
故所选柱宽满足要求。
⑶、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。
⑷、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)。
⑴、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
现分别计算区格内力:
区格①:
115/280=0.411,查表得:
区格②:
280/270=1.037,查表得:
区格③:
区格③与区格①、②相差太多,但由于区格③外伸太短,故不予考虑。
按计算板厚
⑶、进行靴梁计算,取焊缝尺寸、
故每条焊缝高度
取靴梁高度
⑷、验算靴梁钢材强度,其受力图如下所示,,
区格①所受的力其115mm范围内的力近似由靴梁承受
则靴梁所受的力:
故靴梁满足要求。
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