鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案剖析

1、鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案3.1 題 ：答：（ 1）按制作方法的不同分為型鋼截面和組合截面兩大類；型鋼截 面又可分為熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼兩種；組合截面按連接方法和使用材料的不同，可分為焊接組合截面（焊接截面）、鉚接組合截面、鋼和混凝土組合截面等； （ 2）型鋼和組合截面應(yīng)優(yōu)先選用型鋼截面， 它具有加工便利和成本較低的優(yōu)點(diǎn)；3.7 題 ：解：由附錄1 中附表1 可得 i20a 的截面積為3550mm2，扣除孔洞后的凈面積為 a n355021.5723249 mm2；工字鋼較厚板件的厚度為11.4mm，故由附錄4 可得 q235 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f215n/mm 2，構(gòu)件的壓應(yīng)力為n450103

2、138.5215 n/mm2，即該柱的強(qiáng)度滿a n3249足要求；新版教材工字鋼為豎放，故應(yīng)計(jì)入工字鋼的自重；工字鋼 i20a 的重度為27.9kg/m，故n g27.969.811.21971 n；構(gòu)件的拉應(yīng)力為nn ga n45010332491971139.11215 n/mm2 ，即該柱的強(qiáng)度滿意要求；3.8 題 ：解： 1、初選截面1假定截面鋼板厚度小于16mm，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取f215 ， f v125；可變荷載掌握組合：q1.210.21.42547.24kn ，永久荷載掌握組合：q1.3510.21.40.72538.27kn簡(jiǎn)支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）rql/2129.91k

3、n，跨中的最大彎矩為m max1 ql28147.2485.52178.63knm ，梁所需凈截面抗擊矩為wmnxmax178.63106791274mm3 ，x f1.05215梁的高度在凈空方面無限值條件；依剛度要求， 簡(jiǎn)支梁的容許擾度為l/250，參照表3-2 可知其容許最小高度為hminl55002424229mm ，按體會(huì)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為he73 wx30073 791274300347mm ，由凈截面抗擊矩、 最小高度和經(jīng)濟(jì)高度，按附錄1 中附表 1 取工字鋼i36a ， 相 應(yīng) 的 截 面 抵 抗 矩w nx875000791274mm3 ， 截 面 高 度h360229m

4、m且和經(jīng)濟(jì)高度接近；按附錄1 中 附表5 取窄翼緣h型鋼hn400×150×8×13，截面抗擊矩wnx942000791274mm3 ，截面高度 h400229mm ；一般工字鋼梁翼緣的外伸寬度為b113610 / 2b163mm ，t6315.83.9913235/ f y13 ，故翼緣板的局部穩(wěn)固可以保證，且截面可考慮部分塑性進(jìn)展；2窄翼緣型鋼梁的翼緣的外伸寬度為b11508 / 2b171mm，t715.461313235/ f y13，故翼緣板的局部穩(wěn)固可以保證，且截面可考慮部分塑性進(jìn)展；2、驗(yàn)算截面3（ 1）一般工字鋼i36a 截面的實(shí)際幾何性質(zhì)運(yùn)算：x

5、a7630mm 2 ， i157600000mm4， w x875000mm，i xsx307mm，梁自重估算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為78.5kn/m3，梁的自重為g763010-61.278.50.719kn/ m ， 修正為g763010-678.50.60kn / m自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為m10.60g81.25.522.72knm ，式中 1.2 為可變荷載掌握組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)；跨中最大總彎矩為m x178.632.72181.35knm ，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為181.35106197.39f215n/mmt max15.81621.05875000b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為vm

6、ax47.240.601.25.5 / 2131.89kn131.893071031042.96f v125n/mm2 tmax15.816故由以上分析可知，該一般工字鋼等截面鋼梁滿意強(qiáng)度要求；33（ 2）窄翼緣型鋼hn400×150×8×13 截面的實(shí)際幾何性質(zhì)運(yùn)算：xa7112mm 2 ， i188000000mm4， w x942000mm，梁自重估算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為78.5kn/m3，梁的自重為g711210-61.278.50.670kn/ m ， 修正為g711210-678.50.56kn / m自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為mg10.5681

7、.25.522.54knm ，式中 1.2 為可變荷載掌握組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)；跨中最大總彎矩為m x178.632.54181.17knm ，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為181.17106183.17f215n/mm2 tmax13161.05942000b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為vmax47.240.561.25.5 / 2131.76kn，面積矩可近似運(yùn)算如下sx15013 400/ 213/ 220013 28 / 2517201mm3 ，131.7610351720145.31f125n/mm 2 t135.8161.881088vmax故由以上分析可知，該窄翼緣型鋼等截面鋼梁滿意強(qiáng)度要求；比較

8、一般工字鋼和窄翼緣型鋼可發(fā)覺，在相同的運(yùn)算條件下采納窄翼緣型鋼更加經(jīng)濟(jì)；3.9 題 ：解：強(qiáng)度驗(yàn)算部位：a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力；b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力；c 點(diǎn)的折算應(yīng)力； d 點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力；4rp300kn ， m max3002600knm ，梁截面的相關(guān)參數(shù)：a800828010212000mm2 ，xi1 280128203- 2728003 1259920000mm4 ，腹板軸線處的面積矩s2801040540082001774000mm3 ，腹板邊緣處的面積矩s280104051134000mm3 ；梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值g1200010-678.51.21.1304kn/m（也可按課本

9、的方法運(yùn)算，此處直接采納荷規(guī)附錄a 供應(yīng)的重度），gm11.130481021.216.956knm ，跨中最大總彎矩m x60016.956616.956knm ；a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為：由于翼緣自由外伸的寬厚比為，280813.61323513，故取x對(duì)軸的部分塑性進(jìn)展系數(shù)210fyx1.0 ；616.956106410200.77f215n/mm2 tmax10161.01259920000b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為：vmax3001.21.130410 / 2306.78kn306.78103177400053.99f v125n/mm2 tmax81612599200008c 點(diǎn)的折算應(yīng)力為

10、：m306.7820.51.1304221.2610.85knm ，v306.781.21.13042304.07kn ，5304.07103113400034.21n/mm2 ，12599200008610.85106400193.93n/mm2，折算應(yīng)力為12599200003zs22202.781.1f236.5n/mm2 ；d 點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力f1.0300103c250n /mm 2f215mpa ；t w l z8150d點(diǎn)正應(yīng)力為壓應(yīng)力，其值大小為193.93n/mm2；剪應(yīng)力向下，2大小為34.21n/mm2 ；代入折算應(yīng)力運(yùn)算公式可得，22zscc3234.811.1

11、f236.5n/mm2 ，即 d 點(diǎn)的折算應(yīng)力滿意強(qiáng)度要求，但局部壓應(yīng)力不滿意強(qiáng)度要求；故由以上分析可知，該焊接工字型等截面鋼梁不滿意強(qiáng)度要求；3.10 題 ：解： 1、初選截面假定截面鋼板厚度小于16mm，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取f215 ， f v125，簡(jiǎn)支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）rp/2750kn ，跨中的最大彎矩為 m max75043000knm ，梁所需凈截面抗擊矩為wnxm maxx f30001.051062151.3289107 mm3 ，梁的高度在凈空方面無限值條件；按體會(huì)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為he73 wx30073 1.32891073001358mm，考慮到梁截面高度大一些

12、，更有利于增加剛度， 初選梁的腹板高度為hw1400mm ；腹板厚度按支點(diǎn)處最大剪力需要確定，6t1.5vw1.57501036.43mm，按體會(huì)公式估算h w f vth ww1114001400111253.40mm，應(yīng)選用腹板厚度為t w10mm ；修正為：th w1401.076cm10.76mmw，應(yīng)選用腹板厚度為1111t w10mm ；按近似公式運(yùn)算所需翼緣板面積wth1.3289107101400hw614006btxww7159mm2，初選翼緣板寬度為400mm，就所需厚度為t715940017.9mm ；考慮到公式的近似性和鋼梁的自重作用等因素，選用t20mm；梁翼緣的外伸

13、寬度為b1 40010 / 2b1195mm，t195209.7513235/ f y13，故翼緣板的局部穩(wěn)固可以保證，且截面可考慮部分塑性進(jìn)展；2、驗(yàn)算截面截面的實(shí)際幾何性質(zhì)運(yùn)算：a14001040020230000mm2 ，ix1 4001214403- 39014003 1.03531010 mm4 ，w1.0353x72010101.4379107 mm 3 ，腹板軸線處的面積矩s40020710700103508.13106 mm3 ，腹板邊緣處的面積矩7s400207105.68106 mm3 ；梁自重估算，由荷規(guī)附錄a 得鋼的重度為78.5kn/m3，梁的自重為g3000010-

14、61.278.52.826kn/ m ，自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為gm12.82681.28227.13knm ，式中1.2 為可變荷載掌握組合對(duì)應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)；跨中最大總彎矩為m x300027.133027.13knm ，a 點(diǎn)的最大正應(yīng)力為3027.13106200.50f205n/mm2 翼緣處 t20161.051.4379107b 點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為vmax7501.22.8268 / 2763.56kn763.561038.131061059.96f v125n/mm2 腹板處 t10161.03531010c 點(diǎn)的折算應(yīng)力為302767n/mm2 ，1.03531010763.561035.6810641.89n/mm 2 ，1.0353101010按能量理論的折算應(yīng)力為3zs22217.151.1f236.5n/mm2 腹板邊緣處 t1016 ；故由以上分析可知，該焊接工字型等截面鋼梁滿意強(qiáng)度要求；3.11 題 ：解：由附錄 1 的附表 1 可得 i45a 的截面積為10200mm2，單位質(zhì)量為 80.4kg/m，抗擊矩為1430000mm3，翼緣平均厚度18mm>16mm，鋼8材的強(qiáng)