鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)練習(xí)題及答案

1、立柱鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)練習(xí)題及答案15題條件：為增加使用面積，在現(xiàn)有一個(gè)單層單跨建筑內(nèi)加建一個(gè)全鋼結(jié)構(gòu)夾層，該夾層與原建筑結(jié)構(gòu)脫開，可不考慮抗震設(shè)防。新加夾層結(jié)構(gòu)選用鋼材為Q235B焊接使用E43型焊條。樓板為SP10DK型，面層做法20mnS,SP板板端預(yù)埋件與次梁焊接。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：永久荷載為m2（包括SP10D&自重、板縫灌縫及樓面面層做法），可變荷載為kN/m2夾層平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖所示。立柱：H228x220x8x14焊接H型鋼A=77.6X102mm2Ix=7585,9X04mm4,ix=98.9mmIy=2485.4X04mm4,iy=56.6mm主梁：H900x300x8x16焊接H型

2、鋼A=165.44M02mm2Ix=231147.6X04mm4Wnx=5136.6>103mm3主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值g=1.56kN/m1.在豎向荷載作用下，次梁承受的線荷載設(shè)計(jì)值為25.8kN/m（不包括次梁自重）。試問(wèn),強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，次梁的彎曲應(yīng)力值（20分）解：考慮次梁自重后的均布荷載設(shè)計(jì)值：+x=/m次梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值：1c1M=ql226.094.5266.04kNm88根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第條；在主平面內(nèi)受彎的實(shí)腹構(gòu)件（考慮腹板屈曲后強(qiáng)度者參見(jiàn)本規(guī)范第條），其抗彎強(qiáng)度應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：MxMy<f式中M、M一同一截面處繞x軸和y軸的xWnxyWny彎矩（

3、對(duì)工字形截面：x軸為強(qiáng)軸，y軸為弱軸）：W、Wy又tx軸和y軸的凈截面模量；Yx、Ty截面塑性發(fā)展系數(shù)；對(duì)工字形截面，丫x=,丫y=：對(duì)箱形截面，丫x=丫y=；對(duì)其他截面.可按表采用；f一鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于1.；235/fy而不超15J235/fy時(shí),應(yīng)取Yx=0fy為鋼材牌號(hào)所指屈服點(diǎn)。對(duì)需要計(jì)算疲勞的梁，宜取Yx=Yy=o受壓翼緣的寬厚比小于13;承受靜力荷載丫x=MW197.1N/mrm_66.04_106_1.05319.061032、該夾層結(jié)構(gòu)中的主梁與柱為較接支承，求得主梁在點(diǎn)“2”處（見(jiàn)柱網(wǎng)平面布置圖，相1107.5kNm,在點(diǎn)“2”

4、左側(cè)的剪3、當(dāng)于在編號(hào)為“2”點(diǎn)處的截面上）的彎矩設(shè)計(jì)值M2該夾層結(jié)構(gòu)中的主梁翼緣與腹板采用雙面連接，焊縫高度hf6mm；其他條件同18）。在點(diǎn)“2”處主梁腹板上邊緣的折力設(shè)計(jì)值V2120.3kN,次梁受載情況同題17）。試問(wèn),試問(wèn)，在點(diǎn)“2”次梁連接處，主梁翼緣與腹板的焊接連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Nmm2）（20提示：1.主梁?jiǎn)蝹?cè)翼緣毛截面對(duì)中和軸的面積矩S2121.6103mm3;算應(yīng)力設(shè)計(jì)值（N-mm2）（20分）分）解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第條計(jì)算。2.假定局部壓應(yīng)力c0。注意：該題中的“F”為0,次梁的荷載通過(guò)加勁肋傳遞。解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范GB50017-2003第

5、條計(jì)算。組合工字梁翼緣與腹板的雙面角焊縫連接，具強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算:式中S一所計(jì)算翼緣毛截面對(duì)梁中和軸在梁的腹板計(jì)算高度邊緣處，若同時(shí)受有較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力,或同時(shí)受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力（如連續(xù)梁中部支座處或梁的翼緣截面改變處等）22VSfF一7ffIflz的面積矩;時(shí)，其折算應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算:該位置由于彎矩引起的彎曲正I梁的毛截面慣性矩。應(yīng)力:公式中，F(xiàn)、巾和lz應(yīng)按條米用；Bf應(yīng)按條米用注：1當(dāng)梁上翼緣受有固定集中荷載時(shí)，宜在該處設(shè)置頂緊上翼緣的支承加勁肋,M21107.51062Ixy1231147.6104900216208N/mm2此時(shí)取F=0O該位置由于剪力引起的剪應(yīng)

6、力:當(dāng)腹板與翼緣的連接焊縫采用焊透的T形對(duì)接與角接組合焊縫時(shí),V2S120.31032121.62ItxLw2311476104810321013.8N/mm其強(qiáng)度可不計(jì)算。折算應(yīng)力:1VSf2he.Iflz20.76,120.31032121.610320=N/mm?231147.610420c322082313.82209N/mmNhJw58,71030.762360219.4N/mm4、夾層結(jié)構(gòu)一根次梁傳給主梁的集中荷載設(shè)計(jì)值為，主梁與該次梁連接處的加勁肋和主梁腹板采用雙面直角角焊縫連接，設(shè)焊縫高度hf6mm,加勁肋的切角尺寸如圖。試問(wèn),該焊縫連接的剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值（N/mm2）（20分）提

7、示：按側(cè)面角焊縫進(jìn)行計(jì)算。解：直角角焊縫的強(qiáng)度計(jì)算在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下：側(cè)面角焊縫（作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向）:5、在夾層結(jié)構(gòu)中，假定主梁作用于立柱的軸向壓力設(shè)計(jì)值N307.6kN;立柱選用Q235鋼材，截面無(wú)孔眼削弱，翼緣板為焰切邊。立柱與基礎(chǔ)剛接，柱頂與主梁為較接，其計(jì)算長(zhǎng)度在兩個(gè)主軸方向均為。要求對(duì)立柱按實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件作整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。試問(wèn)，柱截面的壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值（N,mm2）（20分）解：依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003表1,截面對(duì)x軸y軸均屬于b類。表軸心受壓構(gòu)件的截面分類（板厚t<40mmNwTf=<ffhelw角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求:5側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于60hf,當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，具超過(guò)部分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度不受此限。_r一一|.v1i/一jrr工yWb類b類焊接，翼緣為焰切邊對(duì)x軸對(duì)y軸截面形式豎向焊縫的幾何長(zhǎng)度為9002X162X40=788mm扣除2hf后的計(jì)算長(zhǎng)度為776mm>6hf=360mm依據(jù)鋼結(jié)才加殳計(jì)規(guī)范GB50017-2003第條，取計(jì)算長(zhǎng)x-x軸和y-y軸的計(jì)算長(zhǎng)度相同，因此只需要對(duì)弱軸（y軸）計(jì)算即可，此外應(yīng)注意度