鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理張耀春版課后習(xí)題答案

1、Nlwt150010348010-2312.5N/mmftw265N/mm2,不可。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作業(yè)標(biāo)答3.連接3.8 試設(shè)計(jì)如圖所示的對(duì)接連接（直縫或斜縫）。軸力拉力設(shè)計(jì)值N=1500kN,鋼材Q345-A,焊條E50型，手工焊，焊縫質(zhì)量三級(jí)。解：三級(jí)焊縫查附表1.3:ftw265N/mm2,fvw180N/mm2不采用引弧板：lwb2t500210480mm改用斜對(duì)接焊縫：方法一：按規(guī)范取0=56°,斜縫長(zhǎng)度:lw(b/sin)2t(500/sin56)20(500/0.829)20583mmNsinCt15001030829583102213N/mm2ftw265N/mm2N

2、cos15001030.55958310.-.2144N/mmfwfv2180N/mm2設(shè)計(jì)滿足要求方法二：以8作為未知數(shù)求解所需的最小斜縫長(zhǎng)度。此時(shí)設(shè)置引弧板求解方便些。3.9 條件同習(xí)題3.8,受靜力荷載，試設(shè)計(jì)加蓋板的對(duì)接連接解：依題意設(shè)計(jì)加蓋板的對(duì)接連接，采用角焊縫連接。查附表13ffw200N/mm2試選蓋板鋼材Q345-A,E50型焊條，手工焊。設(shè)蓋板寬b=460mm,為保證蓋板與連接件等強(qiáng)，兩塊蓋板截面面積之和應(yīng)不小于構(gòu)件截面面積。所需蓋板厚度：A50010t25.4mm，取t2=6mm2b2460由于被連接板件較薄t=10mm,僅用兩側(cè)縫連接，蓋板寬b不宜大于190,要保證與母

3、材等強(qiáng)，則蓋板厚則不小于14mm。所以此蓋板連接不宜僅用兩側(cè)縫連接，先采用三面圍焊。1）確定焊腳尺寸最大焊腳尺寸：t6mm,hfmaxtmm最小焊腳尺寸：hfmin1.5t1,5,104.7mm取焊腳尺寸hf=6mm2）焊接設(shè)計(jì)：正面角焊縫承擔(dān)的軸心拉力設(shè)計(jì)值：N320.7hfbfffw20.764601.22200942816N側(cè)面角焊縫承擔(dān)的軸心拉力設(shè)計(jì)值：3N1NN3150010942816557184N4條側(cè)縫）：6172mm所需每條側(cè)面角焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度（受力的一側(cè)有.hMh557184wf40.7hfffwf40.76200取側(cè)面焊縫實(shí)際長(zhǎng)度175mm,則所需蓋板長(zhǎng)度：L=175X2

4、+10（蓋板距離）=360mm。此加蓋板的對(duì)接連接，蓋板尺寸取-360X460X6mm,焊腳尺寸hf=6mm有一支托角鋼，兩邊用角焊縫與柱相連。如圖所示，鋼材為Q345-A,焊條為E50型，手工焊，試確定焊縫厚度（焊縫有繞角，焊縫長(zhǎng)度可以不減去2hf）0已知：外力設(shè)計(jì)值N=400kN。解：已知：lw=200mm,N=400kN,ffw200N/mm1）內(nèi)力計(jì)算剪力:VN400kN彎矩：MNe400208000kN.mm2）焊腳尺寸設(shè)計(jì)6M680001036002彎矩引起的焊縫應(yīng)力：f乖22002he兄剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力：f40010310002N/mm2hw2200hehe所需焊腳尺寸：60

5、01.22he21000heffw200N/mm2he26001.2220010002005.57mmhfhe075.57T77.79mm取焊腳尺寸hf=8mm焊縫構(gòu)造要求:最大焊腳尺寸：hfmax(12)18(12)1716mm最小焊腳尺寸：hfmin1.5.t1.5.206.7mm取hf=8mm滿足焊縫構(gòu)造要求。3.11試設(shè)計(jì)如圖（P114習(xí)題3.11）所示牛腿與柱的角焊縫連接。鋼材Q235-B,焊條E43型，手工焊，外力設(shè)計(jì)值N=98kN,（靜力荷載），偏心e=120mm。（注意力N對(duì)水平焊縫也有偏心）解：查附表1.3:ffwi60N/mm1）初選焊腳尺寸最大焊腳尺寸：hfmax1.2t

6、1.212144mm最小焊腳尺寸：hfmin1.5t1.5125.2mm取hf=6mm滿足焊縫構(gòu)造要求。2）焊縫截面幾何性質(zhì)焊縫截面形心距腹板下邊緣的距離yc2R2yc(1502hf)1220012Th'20012(2002hf)2002hf,hf(1502hf)2150122hf2(2002hf)hf(15012)1220032嗎1220012620032(20012)：615012(15012)2-62(20012)6139mm全部有效焊縫對(duì)中和軸的慣性矩：一-一-2一-Ix4.2(15012)(2.11261)24.21501262(612.1)224.21881883224.2

7、188(13994)21212954006mm43)焊縫截面驗(yàn)算彎矩：MNe9812011760kNmm考慮彎矩由全部焊縫承擔(dān)彎矩引起翼緣邊緣處的應(yīng)力:11760103(61124.2)270N/mm12954006彎矩引起腹板邊緣處的應(yīng)力:117601031392126N/mm212954006剪力由腹板承擔(dān)，剪力在腹板焊縫中產(chǎn)生的剪應(yīng)力:Vhelw9810320.76188262N/mm2則腹板下邊緣處的應(yīng)力：2I2/f2J126622120N/mm2ffw160N/mm2ffV1.22f所設(shè)焊腳尺寸滿足要求。所以此牛腿與柱的連接角焊縫焊腳尺寸取hf=6mm,。3.13如圖（P115習(xí)題3

8、.13）所示梁與柱的連接中，鋼材為Q235-B,彎矩設(shè)計(jì)值M=100kN.m,剪力V=600kN,試完成下列設(shè)計(jì)和驗(yàn)算：1）剪力V由支托焊縫承受，焊條采用E43型，手工焊，求焊縫A的高度hf2）彎矩M由普通螺栓承受，螺栓直徑24mm,驗(yàn)算螺栓是否滿足要求。解：ffw160N/mm2ftb170N/mm2Ae353mm2,1）支托焊腳尺寸計(jì)算支托采用三面圍焊，且有繞角焊縫，不計(jì)焊縫起落弧的不利影響，同時(shí)考慮剪力傳力偏心和傳力不均勻等的影響，焊縫計(jì)算通常取豎向剪力的1.21.3倍。正面角焊縫能承受的力：N2hebfffw3001.22160he58560heN側(cè)面角焊縫能承受的力：Ni2helwf

9、fw2250160he80000heN1.3600103he5.635.63mm,則hf8.04mm58560800000.70.7取1.3VN1N2所需焊腳尺寸：he取hf=10mm2）拉力螺栓驗(yàn)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值：NtbAeftb35317060010N彎矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：My1100106600bN1y212222T40000NNt60010Nyi2（600500300200100）滿足。3.14試驗(yàn)算如圖所示拉力螺栓連接的強(qiáng)度，C級(jí)螺栓M20,所用鋼材為Q235B,若改用M20的8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接（摩擦面僅用鋼絲刷清除浮銹）其承載力有何差別？解:1.采

10、用普通螺栓連接b2b杳表.fv140N/mmft2Ae245mm1）內(nèi)力計(jì)算男力：VNsin451500.707106.07kN拉力：NNcos451500.707106.07kN170N/mm2fcb305N/mm22）螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算單個(gè)螺栓受剪承載力:bdbNvnvfv413.1420214043960N=43.96kN單個(gè)螺栓承壓承載力：Ncbctdfcb162030597600N=97.6kN單個(gè)螺栓受拉承載力:NtbAeftb24517041650N41.65kNeee每個(gè)螺栓承受均勻剪力和拉力:螺栓最大剪力（拉力）2排2列：NvNt106.074=26.5kN拉-剪共同作用時(shí):226

11、.543.96226.541.650.881Nv26.5kN<Nb97.6kN滿足。2.改用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接查表3.5.28.8級(jí)M20高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力P=125kN,摩擦面僅用鋼絲刷清除浮銹=0.3單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值：N：0.9nfP0.910.312533.75kN單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值：Ntb0.8P0.8125100kNe拉-剪共同作用：*粵&5結(jié)1.051連接不滿足要求。NvNt33.75100如圖所示螺栓連接采用Q235B鋼，C級(jí)螺栓直徑d=20mm,求此連接最大能承受的Fmax值。解：查附表1.3:1040,60,60,60.60l4QZ40；60l60l

12、60,6040bf,*）弓J，*,J-iJFb2fv140N/mmb2fc305N/mm查附表1.1:f.2205N/mm+十十十+十+十+十+十.一二二一0605050604假設(shè)螺栓孔直徑do=21.5mm單個(gè)螺栓受剪承載力：n：3.14.14087920N=87.92kN4單個(gè)螺栓承壓承載力：Ncbtdfcb2020305122000N=122kN此螺栓連接最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值:FmaxnN：1387.921143kN連接板件凈截面面積A1(直線)：At(b3do)20(320321.5)5110mm2凈截面面積A2(折線)：A220(2404302602521.5)6238mm2構(gòu)件截

13、面最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值：FmaxAf51102051048kN所以此連接最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值Fmax=1048kN。如上題中將C級(jí)螺栓改為M20的10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓，求此連接最大能承受的Fmax值。要求按摩擦型連接和承壓型連接分別計(jì)算(鋼板表面僅用鋼絲清理浮銹)解：查表3.5.210.9級(jí)M20高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力P=155kN,摩擦面僅用鋼絲刷清除浮銹0.3查附表1.3高強(qiáng)度螺栓承壓型連接:fvb310N/mm2b470N/mm21)摩擦型連接單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值：N；0.9nfP0.920.315583.7kN螺栓連接最大能承受的Fmax值：FmaxnN：1383.71088kN構(gòu)件截

14、面最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值：FmaxFmax/(10.5n1/n)1048/(10.53/13)1184kN此連接采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接時(shí)最大能承受的Fmax=1088kN2）承壓型連接單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值（受剪面不在螺紋處）：bd2b202Nvnvfv23=194.68kN44單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值：Ncbtdfcb2020470188000N=188kN此連接螺栓所能承受的最大軸力設(shè)計(jì)值：FmaxnNb131882444kN構(gòu)件截面最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值：FmaxAf51102051048kN所以此高強(qiáng)度螺栓承壓型連接最大能承受的軸力設(shè)計(jì)值Fmax=1048

15、kN。3.18.雙角鋼拉桿與柱的連接如圖。拉力N=550kNo鋼材為Q235B鋼，角鋼與節(jié)點(diǎn)板、節(jié)點(diǎn)板與端板采用焊縫連接焊條采用E43型焊條，端板與柱采用雙排10.9級(jí)M20高強(qiáng)度螺栓連接。構(gòu)件表面采用噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆處理。試求：1）角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度；2）節(jié)點(diǎn)板與端板的焊縫高度；3）驗(yàn)算高強(qiáng)度螺栓連接（分別按摩擦型和承壓型連接考慮）。解：1）角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度（兩側(cè)縫）已知hf=6mm,查附表1.3:ffwl60N/mm220H20QOQOQoQoQ006-14lxC-40rX2L100x80x8'、，=550kN不等邊角鋼長(zhǎng)肢相并（P73表3.3.1）Ki=0.6

16、5,K2=0.35角鋼肢背所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度:lw1K1Nwheff0.65550103“c3266mm20.76160角鋼肢尖所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度:1w2K2Nwheff0.35550103/八3143mm20.76160肢背焊縫長(zhǎng)度：l1lw12hf266278mm取280mm肢尖焊縫長(zhǎng)度：l2lw22hf143155mm2）節(jié)點(diǎn)板與端板的焊縫高度預(yù)選焊腳尺寸：最大焊腳尺寸:hfmax1.2t1.21416.8mm最小焊腳尺寸:hfmax1.5.t1.5,206.7mm取hf=8mm。節(jié)點(diǎn)板與端板焊縫計(jì)算長(zhǎng)度:2hf44028424mm焊縫截面所受的剪力:Ncos45o550.2/2388.9k

17、N焊縫截面所受的拉力:Nsin45o550,2/2388.9kN焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算:Af388.910320.7842481.89N/mm2rf81.892V1.222281.892106N/mm2ffw160N/mm2所選焊腳尺寸滿足要求。3）驗(yàn)算高強(qiáng)度螺栓連接（分別按摩擦型和承壓型連接考慮）查表3.5.210.9級(jí)M20高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力P=155kN,構(gòu)件表面采用噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆處理40.35.a.摩擦型連接單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值:bNv0.9nfP0.910.3515548.83kN單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值:bNte0.8P0.8155124kN螺栓平均承受剪力女力:NvNtV(F)388.

18、9=38.89kN10拉-剪共同作用：NNbNtbNt38.894938.891241.111連接不滿足要求。b.承壓型連接查附表1.3高強(qiáng)度螺栓承壓型連接：fvb310N/mm2,fcb470N/mm2ftb500N/mm2單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值（受剪面不在螺紋處）97340N=97.34kNbd2bN；nv-fvb13.144單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值:Ncbtdfcb2020470188000N=188kN單個(gè)螺栓受拉承載力：NbteAeftb245500122500N122.5kN拉-剪共同作用時(shí):22NvNtNbNtb238.8997.34238.890.511122.5Nv38.8

19、9kN<N；/1.2188/1.2156.67kN滿足4、5.受彎構(gòu)件、梁的設(shè)計(jì)5.1某樓蓋兩端簡(jiǎn)支梁跨度15m,承受靜力均布荷載，永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為35kN/m(不包括梁自重)，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為45kN/m,該梁擬采用Q235B級(jí)鋼制作，采用焊接組合工字形截面。若該梁整體穩(wěn)定能夠保證，試設(shè)計(jì)該梁。解：1)內(nèi)力計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)值：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q=45kN/m永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：g=35kN/m荷載設(shè)計(jì)值：活荷載設(shè)計(jì)值：q=45X1.4=63kN/m永久荷載設(shè)計(jì)值：g=35X1.2=42kN/m22跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值：M嘰(6342)15=2953kN.m88支座最大剪力設(shè)計(jì)值：V生(6342)15

20、=787.5kN222)初選截面預(yù)估板厚大于16mm,f=205N/mm,考慮截面塑性發(fā)展。所需的截面抵抗矩：wxMx29531061.05205=13719512mm3腹板高度最小高度:hmax5fl_31.2E52051510315103“小5=934.6mm31.22.06105400經(jīng)濟(jì)高度：he73W3007313719512-300=1376mm取腹板高度為：hw1400mm。腹板厚度：由抗剪強(qiáng)度要求：tw冬普787.5/mmhwfv1400125由局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求：tw5400=mm取tw=12mm3.53.5假設(shè)梁高為1450mm,則需要的凈截面慣性矩:h1371951214

21、50=9946646341mm4腹板慣性矩：Ix12twhw1214002744000000mm4bt2(IxIw)btQh2(99466463412744000000)27350mm2145012則翼緣需要的面積為:111450290483mm?。篵=400mm153為滿足翼緣局部穩(wěn)定要求：t絲015.4mm取t=16mm2626所選截面如右圖所示：3）截面驗(yàn)算截面幾何性質(zhì)截面面積：A2bthwtw24001614361229600mm2截面慣性矩：Ix”(btw)hw4001432(40012)140010075118933mm412121212截面抵抗矩：Wx上10075118933=1

22、4071395mm3h/21432/2強(qiáng)度驗(yàn)算鋼梁自重標(biāo)準(zhǔn)值：gAg29600/100027.859.8=2.277kN/m鋼梁自重設(shè)計(jì)值：g1.22.28=2.73kN/m.2crcy2由自重產(chǎn)生的彎矩：MgL2.7315=76.85kN.m88qU”上上12.113考慮截面塑性發(fā)展2t216Mx(2953.12576.853)1062r2抗彎強(qiáng)度：=205N/mmf215N/mmW1.0514071395剪應(yīng)力、剛度不需要算，因?yàn)檫x腹板尺寸和梁高時(shí)已得到滿足。支座處設(shè)置支承加勁肋，不需驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。整體穩(wěn)定依題意滿足。4）局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣：Qb4001212.113滿足2t216腹板：1

23、70hw11780,不利用腹板屈曲后強(qiáng)度。應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。設(shè)計(jì)略tw125.2某工作平臺(tái)梁兩端簡(jiǎn)支，跨度6m,采用型號(hào)156b的工字鋼制作，鋼材為Q345。該梁承受均布荷載，荷載為間接動(dòng)力荷載，若平臺(tái)梁的鋪板沒(méi)與鋼梁連牢，試求該梁所能承擔(dān)的最大設(shè)計(jì)荷載。解：1）截面幾何性質(zhì)：查附表8.5熱軋普通工字鋼：A=146.58cm2,1x=68503cm4,Wx=2446.5cm3,Sx=1146.6cm4,Iy=1423.8cm4,ix=21.62cm,iy=3.12cm。2）內(nèi)力計(jì)算f=295N/mm212c2假設(shè)梁上作用均布荷載q則跨中最大彎矩：M嘰q-6-=4.5qkN.m883）設(shè)計(jì)荷載按

24、抗彎強(qiáng)度：旦&f得：xWxxWx1.0524465002952qxWxf/4.51168N/mm4.5106按整體穩(wěn)定：地里f,均布荷載作用在上翼緣，自由長(zhǎng)度l1/m=6查附bWxbWx0.5924465002952表3.2b0.59得：qbWxf/4.5664N/mm4.510按剛度：兇工嗎64-15得標(biāo)準(zhǔn)值：10EIx102.0510568503104400_54131N/mm2,設(shè)計(jì)值：q1311.3170N/mm2102.06106850310154.510660002所以該梁所能承受的最大荷載設(shè)計(jì)值為q=64N/mm2（由整體穩(wěn)定控制）5.3如習(xí)題5.3圖所示，某焊接工字形等

25、截面簡(jiǎn)支梁，跨度10m,在跨中作用有一靜力集中荷載，該荷載有兩部分組成，一部分為恒載，標(biāo)準(zhǔn)值為200kN,另一部分為活荷載，標(biāo)準(zhǔn)值為300kN,荷載沿梁跨度方向支承長(zhǎng)度為150mm。該梁支座處設(shè)有支承加勁肋。若該梁采用Q235B鋼制作，試驗(yàn)算該梁的強(qiáng)度和剛度是否滿足要求。解：1）截面幾何性質(zhì)截面面積：A2bthwtw2300201200821600mm210000對(duì)x軸截面慣性矩:|近(btw)hWx121230012403(3008)1200312125617600000mm對(duì)x軸截面抵抗矩:WxIxh/256176000003=9060645mm1240/2對(duì)x軸截面面積矩:Sxbt(hw

26、t)/2hWtw/430020(120020)/2812002/4=5100000mm32)內(nèi)力計(jì)算包載：標(biāo)準(zhǔn)值為Pi=200kN,設(shè)計(jì)值：Pi=1.2X200=240kN自重標(biāo)準(zhǔn)值：g=21600X7.85X9.8/100C2=1.662kN/m,設(shè)計(jì)值：g=1.2X1.662=1.994kN/m活荷載：標(biāo)準(zhǔn)值為300kN,設(shè)計(jì)值:P2=1.4X300=420kN跨中最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值:Plgl28(200300)101.662102=1270.775kN.m8跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值:PI4gl28(240420)1021.994102=1674.93kN.m8跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值:PI4gl28(2

27、40420)1021.99410一=1674.93kN.m8跨中最大剪力設(shè)計(jì)值:(240420)-=330kN支座最大剪力:gl(240420)1.99410八-+=340kN3）截面強(qiáng)度驗(yàn)算b/t=300/20=15<26,可以考慮截面塑性發(fā)展?？箯潖?qiáng)度:Mxxwx1674.931062=176N/mm1.0590606452205N/mm2抗剪強(qiáng)度:VS、1xtw34010351000002=39N/mm561760000082fv125N/mm2局部壓應(yīng)力：lz=5hy+a=5x20+150=250mmP1(240420)1032c(-=330N/mm2lztw25082f205N

28、/mm2梁的強(qiáng)度不滿足要求4）剛度驗(yàn)算全部荷載作用：也11270.77551061000029.2mmX12EIx122.0510556176000004001000040025mm活荷載作用:Mxl212EIx300104106100002122.0510556176000005.4mml5001000020020mm梁的強(qiáng)度和剛度滿足要求5.4如果習(xí)題5.3中梁僅在支座處設(shè)有側(cè)向支承，該梁的整體穩(wěn)定是否能滿足要求。如果不能，采用何種措施？解：1）截面幾何性質(zhì)對(duì)y軸的慣性矩:2tb312'tw12_3220300312_31200834=90051200mm12iy90051200:

29、21600=64.57mm1yiy1000064.57=154.882）整體穩(wěn)定驗(yàn)算:由1000020=0.538<0.2,b0.730.180.730.180.538=0.827bh30012404320AhWxyt14.4h235fy43202160012400.827-154.88290606452154.88204.412402352350.5060.6Mx1674.931062，2=365N/mmf205N/mmbW(0.5069060645該梁的整體穩(wěn)定是不能滿足要求。改進(jìn)措施：在跨中集中力作用處設(shè)一側(cè)向支承。則10y=5000mmy£署="44查附表3.

30、1b1.754320Ah21yt14.4h235fy1.754320216001240277.44906064577.44204.41240第387406材料已進(jìn)入彈塑性，需要修正:b1.070.2821.07b02820.9973.874Mx1674.931060.9979060645185N/mm2f205N/mm2因此若在梁的跨中受壓翼緣處設(shè)置側(cè)向支承，就能滿足整體穩(wěn)定的要求6.軸心受力構(gòu)件試選擇習(xí)題6.1圖所示一般桁架軸心拉桿雙角鋼截面。軸心拉力設(shè)計(jì)值為250kN,計(jì)算長(zhǎng)度為3m,螺桿直徑為20mm,鋼材為Q235,計(jì)算時(shí)可忽略連接偏心和桿件自重書一的影響。5）解：f=215N/mm_

31、3_3Iy220500500812設(shè)螺孔直徑為21.5mm3構(gòu)件所需凈面積：AN250101163mm2f215但根據(jù)附表10.1,當(dāng)角鋼b=75mm時(shí)，允許開孔的最大直徑為21.5mm,試選用2L75*51267mm2所需凈截面面積1163mm2查附表8.3等邊角鋼2L75X5:A=1482mm2凈截面面積：AnA2d0t1482221.55強(qiáng)度滿足要求長(zhǎng)細(xì)比：設(shè)兩肢相距10mm查附表ix=24.3mm,iy=34.3mm。l0x300024.3123.535041436000000mm4416688000mm143600000024000244.61mm,iy416688000240001

32、31.76mm選用等邊角鋼2L75X5,強(qiáng)度和剛度可以滿足要求試計(jì)算習(xí)題6.2圖所示兩種焊接工字鋼截面（截面面積相等），軸心受壓柱所能承受的最大軸心壓力設(shè)計(jì)值和局部穩(wěn)定，并作比較說(shuō)明，柱高10m,兩端較接，翼緣為焰切邊，鋼材為Q235。解：根據(jù)截面制造工藝查表6.4.1,焊接，翼緣為焰切邊，截面對(duì)x、y軸均屬b類。由于構(gòu)件截面無(wú)削弱，強(qiáng)度不起控制作用，最大承載力由整體穩(wěn)定控制。1）截面一f=205N/mm2解：計(jì)算截面幾何性質(zhì)250020500824000mm21_3_3Ix50054049250012l0x10000x40.88ix244.6110000131.7675.89150剛度滿足要

33、求。整體穩(wěn)定驗(yàn)算已知截面翼緣為焰切邊，對(duì)x軸、y軸為b類截面,y75.89,查表得:0.72(0.720.714)0.890.715NAyf240000.7152053516127N3516kN局部穩(wěn)定驗(yàn)算b1500822012.3(100.1max)'2351235=5:一(100.175.89k-17.59fy2235腹板：hwtw50062.5(250.5max)8235(250.575.89)fy，至562.95滿足。235軸心受壓柱所能承受的最大軸心壓力設(shè)計(jì)值N=3516kN。2）截面二解：計(jì)算截面幾何性質(zhì)24002254001024000mm2Ix1400123345039

34、04004957500000mm133225400340010312266700000mm4957500000199.74mm,24000266700000y.24000105.42mm剛度滿足要求。整體穩(wěn)定驗(yàn)算已知截面翼緣為焰切邊,y94.9,查表得:l0yy一iy10000105.4294.9150x軸、y軸為b類截面,y0.594(0.5940.588)0.90.589NAyf240000.5892052897093N2897kN局部穩(wěn)定驗(yàn)算bi400102257.8(100.1max)235(100.194.9),23519.49腹板：hwtw4004010235(250.5max),

35、f(250.594.9)23572.43滿足。235軸心受壓柱所能承受的最大軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2897kN。從上述結(jié)果看出，兩種構(gòu)件截面面積相同，但截面一的設(shè)計(jì)使截面開展，獲得了較大的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，因此所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值高于截面二，體現(xiàn)了“寬肢薄壁”的設(shè)計(jì)理念。6.3試設(shè)計(jì)一工作平臺(tái)柱。柱的軸心壓力設(shè)計(jì)值為4500kN（包括自重），柱高6m,兩端錢接，采用焊接工字形截面（翼緣為軋制邊）或H型鋼，截面無(wú)削弱，鋼材為Q235。解：1）焊接工字形截面設(shè)計(jì)初選截面：翼緣為軋制邊，對(duì)x軸屬b類，又ty軸屬c類，假設(shè)2=60,查附表4.3:小=0.709所需截面面積為：A34500100.70

36、9215229521mm2兩主軸所需的回轉(zhuǎn)半徑為:l0x600060100,iy殳鬻100005d=0.43,02=0.24,則所需截面輪查P410附錄5,三塊鋼板焊成的工字形截面的系數(shù),ix100iy100廓尺寸為：h-233mm,b417mm10.4320.24考慮焊接工藝的要求，一般h不宜太小，若取b=h0=450mm,則所需平均板厚:A29521t仝52122mm,板件偏厚。試選bt=550X20,腹板hwtw=500X12如圖所小:3b3450截面驗(yàn)算：（由于無(wú)孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度）截面幾何性質(zhì)：A2550205001228000mm2Ix550540353850031612933

37、333mm4121_3_3_4Iy22055050012554655333mm12ix161293333328000240.01mm,iy554655333140.74mm280000x60002402510yiy600042.63140.74150剛度滿足對(duì)y軸屬c類,42.63,查表得:0.826(0.8260.820)0.630.822整體穩(wěn)定驗(yàn)算:N-A45001030.82228000195N/mm2205N/mm2局部穩(wěn)定驗(yàn)算bi5501222013.45(100.1max),235(10fy2350.142.63)3514.26235腹板：hwtw50041.6712(250.5

38、max)235(250.542.63)J強(qiáng)46.32滿足。fy235所選截面滿足要求。2)H型鋼截面設(shè)計(jì)參照焊接工字形截面尺寸,查附表4.2:(|=0.807選用寬翼緣H型鋼，b/h>0.8,對(duì)x、y軸屬b類，假設(shè)爛60,所需截面面積為：A45001030.807215227201mm查P447附表8.9選擇HW414X405,A=296.2cm2,Ix=93000cm4iy=10.2cm。驗(yàn)算所選截面(由于無(wú)孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度)Iy=31000cm4,ix=17.7cm,0x600033.9177150,yl0yiy600058.82102150剛度滿足對(duì)x,y軸屬b類，y58.8

39、2,查表得:0.818(0.8180.813)0.820.814整體穩(wěn)定驗(yàn)算:405N4500103A0.81428000.2187N/mm.2205N/mm型鋼截面局部穩(wěn)定滿足不需驗(yàn)算。所選截面滿足要求。乙_186.4在習(xí)題6.3所述平臺(tái)柱的中點(diǎn)加一側(cè)向支撐（10y=3m）,試重新設(shè)計(jì)。解：1）焊接工字形截面設(shè)計(jì)初選截面：翼緣為軋制邊，對(duì)x軸屬b類，又ty軸屬c類，假設(shè)2=50,查附表4.3:小=0.7753所需截面面積為：A45001027007mm2f0.775215兩主軸所需的回轉(zhuǎn)半徑為：ix辰幽120,iy乜竺四605050查P410附錄5,三塊鋼板焊成的工字形截面的系數(shù)，01=0.43,解=0.24,則所需截面輪250mm廓尺寸為：h反279mm,b乜-60-10.4320.24考慮焊接工藝的要求，一般h不宜太小，若取b=h0=400mm,則所需平均板厚:A27007tA_竺0722.5mm