《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》／試題庫(含答案)

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理試題庫一、 填空題1. 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算的兩種極限狀態(tài)是2. 鋼結(jié)構(gòu)具有、禾n 3. 鋼材的破壞形式有 4. 影響鋼材性能的主要因素有等特點(diǎn)。禾n5. 影響鋼材疲勞的主要因素有 _6. 建筑鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是和7. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有8. 角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于禾n，也不得小于 O。側(cè)面角焊縫承受靜載時(shí)，其9. 普通螺栓抗剪連接中，即、 、10. 高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值與 11. 軸心壓桿可能的屈曲形式有 12. 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 與13. 提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效途徑是禾n14. 影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有 和O15. 焊接組合工字梁，翼緣的局部穩(wěn)定常

2、采用穩(wěn)定則常采用的方法來解決。問答題鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)？鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍是什么？鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能有哪些要求？鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是什么？各由什么試驗(yàn)得到? 影響鋼材性能的主要因素是什么？什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要因素有哪些? 選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 焊縫可能存在的缺陷有哪些？1.2.3.4.5.6.7.&9.其破壞有五種可能的形式，、和有關(guān)。、和 o和有關(guān)。的方法來保證，而腹板的局部10. 焊縫的質(zhì)量級(jí)別有幾級(jí)？各有哪些具體檢驗(yàn)要求？11. 對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？12. 角焊縫的計(jì)算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？13. 焊

3、接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形對(duì)結(jié) 構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？14. 普通螺栓連接和摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形 式有何不同？15. 螺栓的排列有哪些構(gòu)造要求？16.17.18.19.20.21.22.23.24.普通螺栓抗剪連接中，有可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？具體設(shè)計(jì)時(shí)，哪些破壞形式是 通過計(jì)算來防止的？哪些是通過構(gòu)造措施來防止的？如何防止？高強(qiáng)度螺栓的8.8級(jí)和10.9級(jí)代表什么含義？軸心壓桿有哪些屈曲形式？在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮哪些初始缺陷的影響？在計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定

4、時(shí)，對(duì)虛軸為什么要采用換算長(zhǎng)細(xì)比？ 什么叫鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體 穩(wěn)定的有效措施是什么？什么叫鋼梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？怎樣驗(yàn)算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？ 壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？ 壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？1.計(jì)算題試驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱連接的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。荷載設(shè)計(jì)值F=220kN。鋼材Q235,焊條E43,手工焊，無引弧板，焊縫質(zhì)量三級(jí)。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值-w2f c =215 N/mm，2.ftw=185 N/mm2。（假定剪力全部由腹板上的焊縫承受）試計(jì)算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強(qiáng)度。已知N=390

5、kN （設(shè)計(jì)值），與焊縫之間的夾角60。鋼材Q235,焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffW=160N/mm。3.設(shè)計(jì)雙角鋼拉桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度Li=?,L2=?已知：采用三面圍焊：hf=6mm,fwf=160N/mm 2,N=529kN（靜載設(shè)計(jì)值）iTCrn4.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用三面圍焊連接的平接接頭。軸心拉力N = 1250kN ,（靜載設(shè)計(jì)值），鋼材Q235,焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？=215 N/mm2,fWf=160N/mm 2。圖示尺寸單位 mm.（焊縫Lw2實(shí)際長(zhǎng)度取cm整數(shù)）5.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用普通螺栓連接的平接接頭。（如圖所示，單位mm

6、）。已知軸心拉力設(shè)計(jì)值 N=600KN,有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：？ bv=130N/mm, ?：=305 N/mm2, ? =215N/mnio粗制螺栓d=20mm孔徑止=21.5口0。6.圖示一用M20普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為 Q235, ? = 215 N/mm。試計(jì)算接頭 所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值。螺栓 M20,孔徑21.5mm, ?bv=130N/mni, ?bc=305 N/mm。7.若上題的拼接接頭改用 10.9級(jí)M20磨擦型高強(qiáng)度螺栓，接觸面處理采用鋼絲刷清除 浮銹。接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值能增大多少？已知高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P=155kN,接觸面抗滑移系數(shù)0.3。N。Q

7、235A8. 計(jì)算圖示連接的承載力設(shè)計(jì)值螺栓M20，孔21.5mm,材料 已知：？= 215N/mm2, ?bv=130 N/mm 2, ? bc=305 N/mm 2 。9. 試計(jì)算下圖所示連接中C級(jí)螺栓的強(qiáng)度。已知荷載設(shè)計(jì)值F=60KN,螺栓M20,孔徑y(tǒng)1 11/ xW4-4+21.5mm, ?bv=130N/mni, ?bc=305 N/mm2.10.兩端鉸接軸心受壓柱，高9.6m,鋼材為Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值？ =215N/mm，采用圖示截面，尺寸單位mm計(jì)算可承受外荷載設(shè)計(jì)值N=?注：不計(jì)自重穩(wěn)定系數(shù)：7273747576777879800.7390.7320.7260.7200.7

8、140.7070.7010.6940.688I,Ggb11.已知一兩端鉸支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱，長(zhǎng)10.0m,截面由2I32a組成，兩肢件之間的距離300cm,如圖所示，尺寸單位 mm試求該柱最大長(zhǎng)細(xì)比。2注： 一個(gè)132a的截面面積 A=67cm慣性矩 I y=11080cmx1=460cniIX1-*.- 12m，跨間無側(cè)向支承點(diǎn),均布荷載大小亦相同，均作用在梁的上翼緣，鋼材為Q235,試比較梁的穩(wěn)定系數(shù)b，說明何者的穩(wěn)定性更好?a)b)-16X300-20X240liOiK1200X20)i24013. 一簡(jiǎn)支梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，截面采用普通工字鋼阻止梁端截面的扭轉(zhuǎn)外，跨中無任何側(cè)向支承點(diǎn)

9、，試按整體穩(wěn)定確定荷載 值，不計(jì)自重）已知：鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 215N/mm2l50a，材料為Q235，除兩端支承處能P的大?。ㄔO(shè)計(jì)12.如圖所示為二簡(jiǎn)支梁截面，其截面面積大小相同，跨度均為 150a 的 |x= 46470cm,W1860cm,y = 1120cm, Wl= 142cm整體穩(wěn)定系數(shù)：b集中荷載作用于上翼緣均布荷載作用于上翼緣0.50.44，已知梁截面為熱軋普通工字鋼x=1430cmy=114cmr-.TTJ, 賓0?* 皿02）加 * 起：T15.如圖所示的拉彎構(gòu)件，間接承受動(dòng)力荷載。橫向均布荷載的設(shè)計(jì)值為8kN/m。截面為I22a ,無削弱。試確定桿能承受的最大軸心拉

10、力設(shè)計(jì)值。已知：232A 42cm , Wx 309cm , ix 8.99cm, ?=215 N/mm 。q8kX/jii26000”16.用軋制工字鋼I36a（材料Q235）作成的10m長(zhǎng)兩端鉸接柱，軸心壓力的設(shè)計(jì)值為 650kN, 在腹板平面承受均布荷載設(shè)計(jì)值q = 6.24kN/m。試計(jì)算此壓彎柱在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定2N/mm 。有無保證？為保證彎矩作用平面外的穩(wěn)定需設(shè)置幾個(gè)側(cè)向中間支承點(diǎn)？已知：A 76.3cm2,Wx 875cm3,ix 14.4cm,i y 2.69cm, ?=215iiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiuiiiiiiiiiiiiCi鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題參

11、考答案、填空題1承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài) 2.輕質(zhì)高強(qiáng)、材質(zhì)均勻，韌性和塑性良好、裝配程度高，施工周期短、密閉性好、耐熱不耐火、易銹蝕。3塑性破壞、脆性破壞 4化學(xué)成分、鋼材缺陷、冶煉，澆注，軋制、鋼材硬化、溫度、應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、重復(fù)荷載作用、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)5應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)） 6屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性、冷彎性能 7焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接 8 8hf 、 40mm 60 hf 9螺栓剪壞、孔壁擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、端部鋼板被剪壞、螺栓彎曲破壞 10螺栓材質(zhì)、螺栓有效面積 11彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲 12殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏

12、心、長(zhǎng)細(xì)比 13加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn) 14荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件 15限制寬厚比、設(shè)置加勁肋二、問答題1 鋼結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)： 1 鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕 2 鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性 鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火 鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用大。2 鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍： 1 重型廠房結(jié)構(gòu) 2 大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu) 3 高層及多層建 筑 輕型鋼結(jié)構(gòu) 塔桅結(jié)構(gòu) 板殼結(jié)構(gòu) 橋梁結(jié)構(gòu) 移動(dòng)式結(jié)構(gòu)3.鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求：較高的抗拉強(qiáng)度fu和屈服點(diǎn)fy較好的塑性、韌性及耐疲勞

13、性能 3 良好的加工性能4 鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性、冷彎性能。其中冷彎性能是由冷彎試驗(yàn)顯示屈服點(diǎn)、 抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率由一次靜力單向均勻拉伸試驗(yàn)得到； 出來；沖擊韌性是由沖擊試驗(yàn)使試件斷裂來測(cè)定。5 影響鋼材性能的主要因素有： 1 化學(xué)成分 2 鋼材缺陷 3 冶煉，澆注，軋制 4 鋼材 硬化溫度應(yīng)力集中 殘余應(yīng)力 重復(fù)荷載作用6 鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強(qiáng)度，甚至還低于屈服點(diǎn)時(shí)也 會(huì)發(fā)生斷裂破壞， 這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。 影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力集 中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7 選

14、用鋼材通?？紤]的因素有： 1 結(jié)構(gòu)的重要性 2 荷載特征 3 連接方法 4 結(jié)構(gòu)的工 作環(huán)境溫度 5 結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)8 鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。焊接的優(yōu)點(diǎn)： 1 不需打孔， 省工省時(shí)； 2 任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；3 氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好。焊接的缺點(diǎn) : 1 焊縫附近有熱影響區(qū)， 材質(zhì)變脆； 2 焊接的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化；3 焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生，便容易擴(kuò)展。鉚釘連接的優(yōu)點(diǎn) : 塑性、韌性較好，傳力可靠，連接質(zhì)量易于檢查。鉚釘連接的缺點(diǎn) : 因在構(gòu)件上需打孔，削弱構(gòu)件截面；且鉚接工

15、藝復(fù)雜，技術(shù)要求高。螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)： 具備鉚釘連接塑性、 韌性好， 傳力可靠的優(yōu)點(diǎn)， 又兼?zhèn)浒惭b拆卸方便，可以多次重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，且連接變形小。9 焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。10 焊縫質(zhì)量分為三個(gè)等級(jí)。三級(jí)質(zhì)量檢查只對(duì)全部焊縫進(jìn)行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)要求；二級(jí)質(zhì)量檢查除對(duì)外觀進(jìn)行檢查并達(dá)到二級(jí)質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線探傷20 %焊縫，達(dá)到 B級(jí)檢驗(yàn)川級(jí)合格要求； 一級(jí)質(zhì)量檢查除外觀進(jìn)行檢查并符合一級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線對(duì)焊縫100%探傷，達(dá)到B級(jí)檢驗(yàn)n級(jí)合格要求；（見鋼結(jié)構(gòu)工程施

16、工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001）11. 對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求有： 一般的對(duì)接焊多采用焊透縫，只有當(dāng)板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時(shí)，可采用未焊透的對(duì)接縫。 為保證對(duì)接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。2t （t為較小焊件厚度）。起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，因此除承受動(dòng)力荷載外，一般不用引弧板，而是計(jì)算時(shí)為對(duì)接焊縫將焊縫長(zhǎng)度減對(duì)于變厚度（或變寬度）板的對(duì)接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免應(yīng)力集中。當(dāng)鋼板在縱橫兩方向進(jìn)行對(duì)接焊時(shí)，焊縫可采用十字形或T形交叉對(duì)接，當(dāng)用 T形交叉時(shí)，交叉點(diǎn)的間距不

17、得小于200mm12.角焊縫的計(jì)算假定是：破壞沿有效載面； 破壞面上應(yīng)力均勻分布。裏6-1構(gòu)適要琨上艇焊腳尺寸A/下限瘁肆長(zhǎng)度上限附（謝甘緒枸除外hat ihfi 對(duì)板邊tfG 時(shí)Cl 2）nimeOAjr動(dòng)燼町可 Lee期單 面T形埠hf應(yīng)加Imm* I為焊件厚度.內(nèi)力沿W繾全檢均勾分布看不限說度目與和40mm桿靖與節(jié)點(diǎn)板 帛兩惻而A焊 魅述tJh如右毎吒l&h(L12inin 時(shí)h 心做MH WWlZmm時(shí)5J| 及 25nun在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力,13.鋼材在施焊過程中會(huì)在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場(chǎng),低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。 這

18、 種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形, 稱為焊接殘余變形。焊接殘余應(yīng)力的影響：降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力;脆性破壞。對(duì)塑性較好的材料，對(duì)靜力強(qiáng)度無影響；降低構(gòu)件的剛度;降低結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度； 在低溫條件下承載，加速構(gòu)件的焊接殘余變形的影響：變形若超出了施工驗(yàn)收規(guī)范所容許的范圍， 將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對(duì)過大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法：合理設(shè)計(jì)：選擇適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、 焊縫布置應(yīng)盡可能對(duì)稱、 進(jìn)行合理的焊接工藝設(shè)計(jì)， 選擇合理的施焊順序。 正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴(yán)格施焊，避免

19、隨意性；盡量采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊，手工焊時(shí)避免仰焊。14 普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。當(dāng)受剪螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。高強(qiáng)螺栓連接中的抗剪螺栓連接時(shí)， 通過擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力，同時(shí)也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。15. 螺栓排列的構(gòu)造要求：受力要求：端距限制一一防止孔端鋼板剪斷，2do；螺孔中距限制一限制下限以防止孔間板破裂即保證3do,限制上限以防止板間翹曲。構(gòu)

20、造要求：防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。施工要求：為便于擰緊螺栓，宜留適當(dāng)間距。衰&3*4栓我鉀釘?shù)膄i大、小睿許歴離名稱詵和方向*大容許距*1臨兩者的較小慎、燉小容許外AM垂S內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向 或 I2t中中i11垂直內(nèi)力方向茁血或2牡心間1構(gòu)杵覺壓力懇內(nèi)力片向構(gòu)件受拉力j沿時(shí)角線方向- 1頗內(nèi)力方向中心至W切邊邊構(gòu)件邊4% 或 8f1+ 5%內(nèi)力軋制邊、（1動(dòng)弋劃高鶴度*樽對(duì)向或錯(cuò)制邊其他暮栓或1肌1ftU d為悴我#釘?shù)目讖綖橥鈱虞^薄板杵的岸度，2倒戡邊縹與剛性構(gòu)杵如倉鋼、槽窮弟棚連的繰檢或懈燈酣最大同蛇.町按中闔排的值采用16.普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：螺栓

21、被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算來防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來保證。一般當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于2do時(shí)，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺栓夾緊長(zhǎng)度不超過其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過大的彎曲變形。17. 級(jí)別代號(hào)中，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度,小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字是材料的屈強(qiáng)比（fy/fu ）。8.8 級(jí)為：fu 800N/mm2 fy/fu=0.810.9 級(jí)為：fu 1000N/mm2 fy/fu =0.918.受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢胶鉅?/p>

22、態(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝的失穩(wěn)問題稱為第一類穩(wěn)定問題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同,在軸心壓力作用下可能發(fā)生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。19.在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。20.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力必須通過綴材來傳遞。但因綴材本身比較柔細(xì)，傳遞剪力時(shí)所產(chǎn)生的變形較大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形，并降低穩(wěn)定臨界力。所以在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸要采用換算長(zhǎng)細(xì)比（通過加大長(zhǎng)細(xì)比的方法來考慮綴材變形對(duì)降低穩(wěn)定臨界力的影響）。21.鋼梁在彎矩較小時(shí)

23、，梁的側(cè)向保持平直而無側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力,其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣 的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然離開最大剛度平面向如彎側(cè)向彎曲，并同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn)。 這時(shí)即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失, 矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn)。22. 在鋼梁中，當(dāng)

24、腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^大時(shí)，就有可能在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪這種現(xiàn)象稱為失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來平面位置的波狀屈曲, 鋼梁的局部失穩(wěn)。組合鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性的計(jì)算:I梁受壓翼緣自由外伸寬度 b1與其厚度t之比的限值： 也 15 f空5 t W fy箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間的寬度bo與其厚度t之比的限值:bot40學(xué)V fy組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定的計(jì)算僅用橫向加勁肋加強(qiáng)的腹板:(cr)2c,cr()21cr 同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板:a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格I )：cr1c,cr1()2cr1b受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格11）

25、:#（cr2卓)2()21c,cr2cr2 同時(shí)用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加強(qiáng)的腹板:a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 I ）:cr1()2 1c,cr1cr1b受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 II ）： 二 CL.）2（一）21 cr2c,cr2cr223.軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件的幾何形狀和尺寸（長(zhǎng)度和截面幾何特征）、桿端的約束程度和與之相關(guān)的屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲或彎扭屈曲）及屈曲方向等。另外，構(gòu)件的初始缺陷（殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性等不同工作階段的性能,在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)， 都需要考慮到。因此，在對(duì)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定性時(shí),引入了整體

26、穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算公式為:N f。在計(jì)算時(shí)，根據(jù)截面形式、屈曲方向（對(duì)應(yīng)軸）A和加工條件，即可根據(jù)正確地查取 值計(jì)算。壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)可能為彎矩作用平面內(nèi)（彎矩通常繞截面強(qiáng)軸作用） 時(shí)的彎曲屈曲,但當(dāng)構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的剛度不足時(shí)，也可發(fā)生因側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)使構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲，即彎矩作用平面外失穩(wěn)。 在計(jì)算其穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，除要考慮軸心受壓時(shí)所需考慮的因素外，還需考慮荷載類型及其在截面上的作用點(diǎn)位置、端部及側(cè)向支承的約束情況等。面內(nèi)失穩(wěn)計(jì)算中，弓I入等效彎矩系數(shù)mx，截面考慮塑性發(fā)展，對(duì)于實(shí)腹式壓彎構(gòu)件,計(jì)算mxM xN公式為rxWix（i o.8n/nex） f。平面外失穩(wěn)計(jì)算，同樣引入等

27、效彎矩系數(shù)tx ,計(jì)算公式為f Oy AbW|x可見，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜。軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承載能力時(shí)，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響,將其做為壓彎構(gòu)件，但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對(duì)壓彎構(gòu)件而言，彎矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能力，同時(shí)使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用,立即產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達(dá)臨界力時(shí)才突然由直變彎的平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問題,其極限承載力應(yīng)按最大強(qiáng)度理論進(jìn)行分析。24.局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)定問題，應(yīng)應(yīng)用薄板穩(wěn)

28、定理論，通過限制翼緣和腹板的寬厚比所保證的。確定限值的原則：組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體穩(wěn)定失穩(wěn),者兩者等穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件中，板件處于均勻受壓狀態(tài)； 壓彎構(gòu)件中，板件處于多種應(yīng)力狀態(tài)下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力等的單獨(dú)作用和各種應(yīng)力的聯(lián)合作用），彈性或彈塑性性能,同時(shí)還有在腹板屈曲后強(qiáng)度的利用問題。三、計(jì)算題:1.解:一、確定對(duì)接焊縫計(jì)算截面的幾何特性1.計(jì)算中和軸的位置（對(duì)水平焊縫的形心位置取矩）y (30 1) 1 15.5Ya(30 1) 1(20 1) 10.59.9cm319.9 21.icm2.焊縫計(jì)算截面的幾何

29、特性全部焊縫計(jì)算截面的慣性矩Iw 112 1 (30 1)3 (301)6.12(201) 19.424790cm4全部焊縫計(jì)算截面的抵抗矩Wa1 4790 484cm3Ya 9.9Wwb腹板焊縫計(jì)算截面的面積AW(30驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度1.a220 20 104484 10390.9N / mm2479021.11) 12.b點(diǎn)220 20 104227 cm329cm2185N/mm2(滿足)FAW227 103220 1032193.8N /mm2 . _ 2r 75.9N / mm29 10折算應(yīng)力V193.82 375.922. 解:NxN sin390sin 60NyN cos390co

30、s60ffW234.2N / mm2337.7kN195kN2185N /mm2(滿足)1.1 fcw 236.5N / mm2Nx337.7 1033.解:N3N1N2I1I22helwNy2helw=)2f0.7hfKiNK2NN14.解:端縫:N1側(cè)向:N2Lw22 0.7 8(200 10)195 1032 0.7 8(200 10)2 I 158.7、2Lw3f ffWN3N320.7hf ffwN20.7hf ffw2bheN10.7 5290.3 529304.791.62158.7N/mm291.6N/mm20.7 6131.2/2159m Pa ffw 160m Pa (滿足

31、)131.2/21032 0.7 6 16093.1 1032 0.7 6 160f ffw 2 3201250160 1.22 160 10 3131.2kN304.7kN93.1kN227mm69mm0.7 6524.7725.3kN1.22 160 10 3524.7kNN24 0.7hfffw725.3 1030.7 6160 5275mm 28cm蓋板全長(zhǎng)2Lw21cm2857 cm5.解:a)20 213010 381 .7 kNtfcb201830510 3109 .8 kNmin81 .7 KN44600b)c)Nbmin81f亠取.7中距3d064.5取80端距2d043.0

32、取50邊距d。32.25取40排列d)凈截面驗(yàn)算An(160 221.5)182106mm2An600 1032106285MPa 215MPae)25mm鋼板。l 225038010690 mm說明凈截面強(qiáng)度不夠，接頭不能承受600kN的拉力,經(jīng)驗(yàn)算，蓋板應(yīng)采用12mm厚鋼板，被連接板應(yīng)采用拼接板長(zhǎng)6.解:、螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值Nbnv22413010訕心）單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nbt fcb1.4 305 1085.4kN連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值N nN min 9 81.6734.4kN+III I II IV VI II IV VI If

33、I I5二、構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值FT+ + II十十十十II+ + II|I-I截面凈截面面積為An （bnid0)t(2521 2.15) 1.4 32cm11-11截面凈截面面積為An2e, (n11)Ja enid0t 2 5(31)J_7.52 3 2.15 1.4 29.46cm2III-III截面凈截面面積為aJ(b niiido)t(252 2.15) 1.428.98cm2三個(gè)截面的承載設(shè)計(jì)值分別為I - I截面：NAnf32 102215688000 N688kNII - II 截面：NA f 29.46 102 215633400N 633.4kNIII III

34、截面:因前面I - I截面已有n1個(gè)螺栓傳走了（ n/n ）N的力，故有（1西）NAnI fnN心nt(1 -)n228.98 102215701000N701kN(1 1/9)構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按II-II 截面 N 633.4kN三、連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按V-V截面確定）0.8 29.68cm2通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值應(yīng)按構(gòu)件II - II截面的承載能力取值，即Nmax633.4kN。再者，若連接蓋板不取 2塊8mm厚鋼板而去2塊7mm即與構(gòu)件A (b nvd0)t (25 3 2.15) 2N A；f 29.68 102 215 638100N

35、 638.1kN等厚，則會(huì)因開孔最多其承載力最小。7. 解:、摩擦型高強(qiáng)度螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值N： 0.9nf P 0.9 2 0.3 155 83.7kN連接一側(cè)螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值nN min 9 83.7753.3kN二、構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值752.5kN毛截面：N Af 250 14 215752500NI -1截面凈截面面積為An（b n1d0）t （2521 2.15) 1.4 32cmrij1, n 9根據(jù)(1n110.5n32 汙 728500N728.5kN911-11截面凈截面面積為2e, (n11)Ja2e2n1d0t

36、2 5 (3 1)j4.52 7.523 2.15 1.429.46cm2A, f10.5也n29.461020.5-215760100 N 760.1kN1HI-HI截面凈截面面積為(b ni iido)t(25 2 2.15)1.428.98cm2因前面I I截面已有n1個(gè)螺栓傳走了（ ndn ）N的力，故有（1n1A” fN (1 0.5 M)(1 1/9nn228.98 102150.5 -)9801100N801.1kN構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按IIII 截面 N 728.5kN連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按V-V截面確定）(b nvd0)t(25 3 2.15) 229.

37、68 102 21510.5 3920.829.68cm nv3,nA：f10.5 匹n765700N765.7kN通過比較可見,N 728.5解:接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值為633.495.1kN。單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值N：nvd2 f b4 v單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nbt fcb連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值Nmax2241.0 305N nN min 4 61728.5kN。與上題比較增13011010 81.7kN61kN244kN節(jié)點(diǎn)板凈截面抗拉承載力：N10 (400421.5) 215675kN故連接的承載力為 N 244kN9.解:單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值N：nv2

38、2130140.8kN10單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nbt fcb2.0 305110122kN故應(yīng)按NmX： 40.8kN進(jìn)行驗(yàn)算偏心力F的水平及豎直分力和對(duì)螺栓群轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離分別為:453560 48kN, ex60 36kN,eyNeyVex487.5扭矩T作用下螺栓“1”18cm7.5cm36 18 1008kN cm承受的剪力在X，y兩方向的分力:N；Ty12用 23.26kXN1TyTxi2 2XyiI008 5215.51kN4 54 7.5軸心力N、剪力V作用下每個(gè)螺栓承受的水平和豎直剪力:M NN1X48 12kN4NiVy Vn36 9kN4螺栓1”承受的合力:N max(

39、Nl nE)2 (N： N；)27(23.26 12)2(15.51 9)21x42.94kN Nm.40.8kN (不滿足)10.解:Ixix2(20 500) 500 8丄812舊V A35002 20”435 106V 24000IyiyryVa11.解:iyIx2(1x1ixJ2AIxIx1OXjx12.224000mm2500 260245mm36420 500416.7 10 mm416.7 10624000132mm1435ixiy106mm49600 39.2245轡 72.7O.739 尹.739f 0.7340.732)0.734maxy解:24000215 3787440

40、N3787.44kN111080V 672A 15 )310701/2 67|460第一截面:12.86cm2 (46015.23cm2.62cmJ65.66277.781截面幾何特征:Ix2(16 300) 120011210 12003 26730.5321016Iy16 3003127.2丄y Iy152)iyLo172.41澧 77.78431070cm21600mm2300 60827410 mm100015.23802.624.9965.6630.53109mm49Wx499_18.1 106mm38100cm3616iyIyAlii；J2 1057.7mm 5.77cmV 2160012000 ccc20857.72.梁的穩(wěn)定系數(shù):O.69 O.13 - O.6