钢结构作业-答案

作业1一连接如下图所示，承受荷载设计值N为2000kN，钢材为Q235钢，手工焊，不考虑弧坑影响，三面围焊，试确定该连接中所需的最小焊脚尺寸hf。解：每条端缝所承担的力为N1，则w1ffw1ff0.71.220.730016040992fNfhlhh每条侧缝所承担的力为N2，则w1fw1fff0.70.742016047040Nhlfhh由题意，得1224NNN2409924470402000000ffhh解得hf≥7.4mm又由max1.51.5206.7fhtmmmin1.21.21214.4fhtmm(1~2)12(1~2)10~11fhtmmmmmm所以取hf＝8mmNNhhff作业2两截面为－20×340的钢板，采用双盖板和普通螺栓拼接（见下图），螺栓为M22，d0=24mm，钢材为Q235，f=205N/mm2，fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2，试问此连接能承受多大的轴心力N？解：⑴由螺栓连接确定N单个螺栓受剪承载力设计值为22322214010106.444bbvvvdNnfkN单个螺栓承压承载力设计值为3222030510134.2bbccNdtfkNmin106.4bNkNmin9106.4957.6bNnNkN⑵由连接板件的净截面强度确定N1-1净截面面积为2(340324)205360nAmm536020510988001098.8nNAfNkN故该连接最大轴心力为957.6kN。作业3验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8×12的Q235热轧中翼缘H型钢，其受轴心力N=1000kN，截面内有两个安装螺栓，孔径为d0＝23mm（如图所示）。解：(1)截面特性查型钢表得HM294×200×8×12的截面特性如下：A=73.03cm2，ix=12.5cm，iy=4.69cm(2)验算强度2n730382526903Amm22n1000000144.9/215/6903NNmmfNmmA（满足）(3)验算构件整体稳定依题意可知：0x9.0lm，0y3.0lm，x0xx900012572li（a类）查得0.829y0yy300046.964li（b类）查得0.786221000000174.2/215/0.7867303NNmmfNmmA（满足）经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。50020205004002525400810作业4试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。解：第一种截面：(1)算截面特性2500850020224000Amm334(500540492500)/121436000000xImm34220500/12416666667yImm/244.6xxiIAmm，/131.8yyiIAmm(2)由整体稳定确定承载力1000040.9[]150244.6x，1000075.9[]150131.8y由maxx75.9查b类截面得0.71530.71524000205103518NAfkN(3)验算局部稳定1max500823512.3(100.1)220(100.175.9)17.6ybtf（满足）0max50023562.5(250.5)8(250.575.9)62.95wyhtf（满足）故该截面柱承载力为3518kN。第二种截面：(1)计算截面特性224000Amm334(400450390400)/12957500000xImm34225400/12266666667yImm/199.7xxiIAmm，/105.4yyiIAmm(2)由整体稳定确定承载力1000050.07[]150199.8x，1000094.9[]150105.4y由maxx94.9查b类截面得0.58930.58924000205102898NAfkN(3)验算局部稳定1max400102357.8(100.1)225(100.194.9)19.5ybtf（满足）0max40023540(250.5)10(250.594.9)72.5wyhtf（满足）故该截面柱承载力为2898kN。作业5一焊接工字型截面等截面简支梁，跨中承受集中荷载P=300kN（包含梁自重），钢材为Q235，梁的跨度和几何尺寸如图所示，支座处和集中荷载作用处都设置支承加劲肋，试验算该梁的正应力、剪应力和折算应力是否满足要求，并指明相应的计算位置。解：(1)计算截面特性：2600823401212960Amm；3384(340624332600)/129.0810xImm；6322.9110xxIWmmh33401230630081501608480Smm(2)验算正应力：梁跨中集中力作用点处弯矩最大，正应力最大值位于该截面的最外翼缘处。max300860044PlMkNm因为1340813.813235/13212ybft，故1.0x622max660010206.2/215/1.02.9110xxMNmmfNmmW（满足）(3)验算剪应力：梁中所有截面上的剪力相等，其剪应力最大值位于腹板中部。max30015022PVkN322max815010160848033.2/125/9.08108vxwVSNmmfNmmIt（满足）(4)折算应力：梁跨中集中力作用点处既有弯矩又有剪力，腹板与翼缘相交处既有较大剪应力又有正应力，需验算其折算应力31340123061248480Smm21300206.2198.3/312Nmm或621860010300198.3/9.0810xMyNmmI21124848033.225.8/1608480Nmm或32max1815010124848025.8/9.08108xwVSNmmIt222222113198.3325.8200.0/1.1236.5/NmmfNmm（满足）203.3！作业6焊接简支工字型梁(图示)上翼缘受均布荷载作用，其设计值q=40kN（包括自重），跨度为10m，跨中5m处梁上翼缘有简支侧向支撑，材料为Q345，f=310N/mm2，试验算该梁的整体稳定是否满足要求？解：(1)判断是否需要验算整体稳定因为1150002013250lb，应验算整体稳定。(2)计算截面特性2600825012210800Amm334(250624242600)/12705888000xImm34212250/1231250000yImm/53.8yyiIAmm32/7058880002/6242262462xxWIhmm15lm，500092.953.8y又已知1.15b，0b21222432023514.443201080062492.9122351.151022624624.462434592.91.260.6ybbbxyytAhWhf'1.070.282/1.260.846b22401050088qlMkNm622'50010261.2/310/0.8462262462bxMNmmfNmmW故梁满足稳定要求。