4章例题

设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【例4.1】图4.9示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双角钢拉杆，截面为2┗100×10，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径d＝200mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为Q235钢。第4章例题设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题图4.9设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【解】查型钢表附表7.4，2∠100×10角钢，，，，角钢的厚度为10mm,在确定危险截面之前先把它按中面展开如图5.9(b)所示。正交净截面的面积为：cmix05.3cmiy52.42/215mmNf20.340.1)25.4105.4(2cmAn齿状净截面的面积为：2225.310.1)225.44105.4(2cmAn设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题危险截面是齿状截面，此拉杆所能承受的最大拉力为：231.510215677250677kNnNAfN容许的最大计算长度为：对x轴，[]35030.510675mmoxxli对y轴，[]35045.215820mmoyyli设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【例4.2】图4.21(a)所示为一管道支架，其支柱的设计压力为N=1600kN(设计值)，柱两端铰接，钢材为Q235,截面无孔眼削弱。试设计此支柱的截面：①用普通轧制工字钢；②用热轧H型钢；③用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边。设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题图4.21设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【解】支柱在两个方向的计算长度不相等,故取如图4.21(b)所示的截面朝向，将强轴顺X轴方向,弱轴顺Y轴方向。这样，柱在两个方向的计算长度分别为：600cm;300cmoxoyll1.轧制工字钢[图4.21(b)](1)试选截面假定，对于轧制工字钢，当绕x轴失稳时属于a类截面，由附表4.1查得;绕y轴失稳时属于b类截面，由附表4.2查得。90714.0x621.0y设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题需要的截面几何量为：cmlicmlicmfNAyyxx33.39030067.6906008.11910215621.010160000223min由附表7.1中不可能选出同时满足和的型号，可适当照顾到和进行选择。现试选I56a，xiA,yiAyi2135cm,22.0cm,3.18cmxyAii设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题(2)截面验算因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行整体稳定和刚度验算。长细比：150][3.9418.3300150][3.270.2260000yyyxxxilil远大于，故由查附表4.2得。xyy591.0设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题3222160010200.5N/mm205N/mm0.59113510NfA2.热轧H型钢(1)试选截面[图4.21(c)]由于热轧H型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因此长细比的假设值可适当减小，假设。60对宽翼缘H型钢，因，所以不论对x轴或y轴都属于b类截面，当时，由附表4.2查得，所需截面几何量为：60807.08.0/hb设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题3220016001092.2cm0.8072151060010.0cm603005.0cm60xxyyNAflili由附表7.2中试选HW250×250×9×14,292.18cm,10.8cm,6.29cmxyAii设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题(2)截面验算因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行整体稳定和刚度验算。长细比：150][7.4729.6300150][6.558.1060000yyyxxxilil因对x轴和y轴值均属于b类，故长细比的较大值查表得。6.55x83.0设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题3222160010209N/mm215N/mm0.8392.1810NfA3.焊接工字形截面[图4.21(d)](1)试选截面参照H型钢截面，选用截面如图5.15(d)所示，翼缘2－250×14，腹板1－250×8，其截面面积：23342251.4250.890cm1(2527.824.225)13250cm12xAI设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题34121.4253650cm121325012.13cm9036506.37cm90yxyIii(2)整体稳定和长细比验算长细比：150][1.4737.6300150][5.4913.1260000yyyxxxilil设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题因对x轴和y轴值均属于b类,故由长细比的较大值查附表4.2得。859.03222160010207N/mm215N/mm0.8599010NfA(3)局部稳定验算翼缘外伸部分：95.14235)1.010(9.84.15.12yftb设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题腹板的局部稳定：75.49235)5.025(25.318.0250ywfth截面无孔眼削弱，不必验算强度。(4)构造因腹板高厚比小于80，故不必设置横向加劲肋。翼缘与腹板的连接焊缝最小焊脚尺寸为：min1.51.5145.6mmfht采用。6mmfh设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【例4.3】（注册结构师考题题型）封闭式通廊的中间支架如图4.22所示，通廊和支架均采用钢结构,材料为Q235B钢,焊条采用E43型。支架柱肢的中心距为7m和4m，支架的交叉腹杆按单杆受拉考虑。（1）已知支架受压柱肢的压力设计值N=26989kN，柱肢采用热轧H型钢HW394×398×11×18，，柱肢近似作为桁架的弦杆，按轴心受压杆件设计,其整体稳定计算数值（）与（）最接近。提示：按b类截面查轴心压杆稳定系数。（A）191.5（B）179.2（C）163.1（D）214.3218760mm,173mmxAi100mmyi2Nmm218760mm,173mmxAi设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题图4.22例4.3图设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题答案（A）主要作答过程：700070100y查附表4.2得0.751y322269810191.5Nmm205Nmm0.75118760yNA（2）同上题条件,用焊接钢管代替H型钢,钢管Φ15010215400mm,173mm,Ai其由强度计算所得的压应力和整体稳定计算数值2(Nmm)2(Nmm)分别为：（A）175.2，185.8（B）152.3，185.8（C）175.2，195.3（D）152.3，195.3提示：按b类截面查轴心压杆稳定系数。设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题答案（C）。主要作答过程：322269810175.2Nmm215Nmm15400nNA2、整体稳定计算700040.5173y查附表4.2得0.897322269810195.3Nmm215Nmm0.89715400NA1、强度验算：设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【例4.4】设计一缀板柱，柱高6m，两端铰接，轴心压力为1000kN(设计值),钢材为Q235钢，截面无孔眼削弱。设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【解】柱的计算长度为。006mxyll1.按实轴的整体稳定选择柱的截面3221000106190mm61.9cm0.751215yNAf假设,查附表4.2(b类截面)得，需要的截面面积为：70y751.0y选用2［22a，，。263.6cmA8.67cmyi设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题验算整体稳定性：150][2.6967.86000yyyil3222100010208N/mm215N/mm0.75663.610yNfA查表得756.0y设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题2.确定柱宽b假定(约等于)，351y5.022221069.23559.760010.05cm59.7xyxxxli采用图4.23的截面形式，，故，取。230mmb/0.4422.8cmxbibix44.0单个槽钢的截面数据(图4.23)40112.1cm,158cm,2.23cmzIi设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题整个截面对虚轴的数据：242222012(15831.89.4)5936cm59369.66cm63.660062.19.6662.13571.3[]150xxxxxIi3222100010212N/mm215N/mm0.74363.610xNfA查得743.0x设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题3.缀板和横隔cmil1.7823.2351101选用一180×8，，采用。cml1.96181.781cml961分肢线刚度311164.196158cmlIK两侧缀板线刚度之和:313384.9636.41188.012128.181cmKcmaIKbb设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题横向剪力:2163.61021516090N85235858045N2yfAfVVV缀板与分肢连接处的内力为:11611804596041080N18880459603.8610Nmm222VlTaVlaMT设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题取角焊缝的焊脚尺寸，不考虑焊缝绕角部分长[图4.21(b)]，采用。剪力T产生的剪应力（顺焊缝长度方向）：mmhf6mmlw1802/3.5418067.041080mmNf弯矩M产生的应力(垂直焊缝长度方向)：226/2.17018067.01086.36mmNf设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题合应力：222222/160/1503.5422.12.17022.1mmNfmmNwfff横隔采用钢板[图4.22(a)]，间距应小于9倍柱宽（即9×23＝207cm）。此柱的简图如图4.24所示。设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题xa=188x11l1al01b=230yyz0图4.23设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题图4.24横隔设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【例4.5】根据例4.2所选择的焊接工字形截面柱设计其柱脚。轴心压力的设计值为1700kN，柱脚钢材为Q235钢，焊条E43型。基础混凝土的抗压强度设计值.27.2/cfNmm设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题图4.36设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题【解】采用图4.34(b)的柱脚形式。2236111ncNAmmf1.底板尺寸需要的底板净面积：采用宽为450mm,长为600mm的底板（图4.36）,毛面积为450×600＝270000mm2，减去锚栓孔面积（约为4000mm2），大于所需净面积。设计原理钢结构第四章轴心受力构件例题基础对底板的压应力为：23/4.64000270000101700mmNANn底板的区格有三种，现分别计算其单位宽度的弯矩。区格①为四边支承板，,查表4.7,。39.1200/278/ab0744.02210