2021年度中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案

中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答

案

1

中南大學(xué)當(dāng)代遠(yuǎn)程數(shù)誨課程考試復(fù)習(xí)寇及參照答案

《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)原理》

問答題

1.鋼構(gòu)造具備哪些特點(diǎn)？

2.鋼構(gòu)造合理應(yīng)用范疇是什么？

3.鋼構(gòu)造對(duì)材料性能有哪些規(guī)定？

4.鋼材重要機(jī)械性能指標(biāo)是什么？各由什么實(shí)驗(yàn)得到？

5.影響鋼材性能重要因素是什么？

6.什么是鋼材疲勞？影響鋼材疲勞重要因素有哪些？

7.選用鋼材普通應(yīng)考慮哪些因素？

8.鋼構(gòu)造有哪些連接辦法？各有什么優(yōu)缺陷？

9.焊縫也許存在缺陷有哪些？

10.焊縫質(zhì)量級(jí)別有幾級(jí)？各有哪些詳細(xì)檢查規(guī)定？

11.對(duì)接焊縫構(gòu)造規(guī)定有哪些？

12.角焊縫計(jì)算假定是什么？角焊縫有哪些重要構(gòu)造規(guī)定？

13.焊接殘存應(yīng)力和焊接殘存變形是如何產(chǎn)生？焊接殘存應(yīng)力和

焊接殘存變形對(duì)構(gòu)造性能有何影響？減少焊接殘存應(yīng)力和焊

接殘存變形辦法有哪些？

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

傳力方式和破壞形式有何不同？

15.螺栓排列有哪些構(gòu)造規(guī)定？

16.普通螺栓抗剪連接中，有也許浮現(xiàn)哪幾種破壞形式？詳細(xì)設(shè)計(jì)

2

時(shí)，哪些破壞形式是通過計(jì)算來防止？哪些是通過構(gòu)造辦法來

防止？如何防止？

17.高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)和10.9級(jí)代表什么含義？

18.軸心壓桿有哪些屈曲形式？

19.在考慮實(shí)際軸心壓桿臨界力時(shí)應(yīng)考慮哪些初始缺陷影響？

20.在計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定期，對(duì)虛軸為什么要采用

換算長細(xì)比？

21.什么叫鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定重要因素是什

么？提高鋼梁整體穩(wěn)定有效辦法是什么？

22.什么叫鋼梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？如何驗(yàn)算組合鋼梁翼緣和腹板局

部穩(wěn)定？

23.壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？

24.壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？

計(jì)算題

1.實(shí)驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱連接對(duì)接焊縫強(qiáng)度。荷載設(shè)計(jì)值

F=220kNo鋼材Q235,焊條E43,手工焊，無引弧板，焊縫質(zhì)

2

量三級(jí)。關(guān)于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/；"=215N/mm?,=185N/mmo（假

定剪力所有由腹板上焊縫承受）

3

2.試計(jì)算如圖所示鋼板與柱翼緣連接角焊縫強(qiáng)度。已知N=390kN

（設(shè)計(jì)值），與焊縫之間夾角。=60。。鋼材Q235,焊條E43,手

2

工焊。關(guān)于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值//=160N/mmo

3.設(shè)計(jì)雙角鋼拉桿與節(jié)點(diǎn)板之間連接角焊縫計(jì)算長度Li=?,L2=?

已知：采用三面圍焊：hf=6mm,fWf=160N/mm2,N=529kN（靜載

設(shè)計(jì)值）

4

4.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用三面圍焊連接平接接頭。軸心拉力N

=1250kN,（靜載設(shè)計(jì)值），鋼材Q235,焊條E43,手工焊。關(guān)于

強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/=215N/nim2,

fWf=160N/mm2o圖示尺寸單位mm.湃縫Lw2實(shí)際長度取cm整

數(shù)）

5.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用普通螺栓連接平接接頭。（如圖所

示，單位mm）。已知軸心拉力設(shè)計(jì)值N=600KN,關(guān)于強(qiáng)度

b2b22

設(shè)計(jì)值：/v=130N/mm,/c=305N/mm,f=215N/mmo粗

5

制螺栓d=20mm,孔徑d0=21.5mmo

6.圖示一用M20普通螺栓鋼板拼接接頭，鋼材為Q235,/=215

N/mm2o試計(jì)算接頭所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值。螺栓M20,孔徑

b22

21.5mm,/v=130N/mm,1A=305N/mmo

坪當(dāng)

7.若上題拼接接頭改用10.9級(jí)M20磨擦型高強(qiáng)度螺栓，接觸面

解決采用鋼絲刷清除浮銹。接頭所能承受最大軸心力設(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

6

系數(shù)〃-0.3o

8.計(jì)算圖示連接承載力設(shè)計(jì)值N。

螺栓M20,孔21.5mm,材料Q235A

2b2b2

己知：/=215N/mm,/v=130N/mm,fc=305N/mm。

9.試計(jì)算下圖所示連接中C級(jí)螺栓強(qiáng)度。已知荷載設(shè)計(jì)值F=60KN,

2b2

螺栓M20,孔徑21.5mm,A=130N/mm,/c=305N/mm.

4

10.兩端較接軸心受壓柱，高9.6m,鋼材為Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

/=215N/mm2,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=?

7

注：①不計(jì)自重

②穩(wěn)定系數(shù)8：

2

727374757677787980

9

0.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.688

N

3E

O

9

6

500

11.已知一兩端錢支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱，長10.0m,截

面由2132a構(gòu)成，兩肢件之間距離300cm,如圖所示，

尺寸單位皿。試求該柱最大長細(xì)比。

注：一種132a截面面積A=67cm2

8

慣性矩L=11080cin4

Ixi=460cm4

12.如圖所示為二簡(jiǎn)支梁截面，其截面面積大小相似，跨度均為12m,

跨間無側(cè)向支承點(diǎn)，均布荷載大小亦相似，均作用在梁上翼緣，鋼材

為Q235,試比較梁穩(wěn)定系數(shù)處,闡明何者穩(wěn)定性更好？

9

13.一簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，截面采用普通工字鋼150a,材料為

Q235,除兩端支承處能制止梁端截面扭轉(zhuǎn)外，跨中無任何側(cè)向支承

點(diǎn)，試按整體穩(wěn)定擬定荷載P大小（設(shè)計(jì)值，不計(jì)自重）

已知：①鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N//wm2

②150aL=4647Ocnf,Wx=1860cm,Iy=1120cm,Wy=142cm

③整體穩(wěn)定系數(shù)：（ph

集中荷載作用于上翼緣0.5

均布荷載作用于上翼緣0.44

14.求圖示鋼梁所能承受最大均布荷載設(shè)計(jì)值（含自重），已知梁截

面為熱軋普通工字鋼145a,其截面特性為：

243

A=102cmIx=32240cmwx=1430cm

43

Iy=855cmwy=114cm

材料為Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/=215N/mm2,梁兩端不能扭轉(zhuǎn)，跨中無側(cè)

向支撐點(diǎn)，撓度不起控制作用，截面無削弱。整體穩(wěn)定系數(shù)外=0.44.

10

9000

15.如圖所示拉彎構(gòu)件，間接承受動(dòng)力荷載。橫向均布荷載設(shè)計(jì)值

為8kN/m。截面為122a,無削弱。試擬定桿能承受最大軸心拉力

22

設(shè)計(jì)值。已知：A=42cm,=30W,ix=8.99f/n,/=215N/mm。

q=8kN/m

NT?N

6000

n

16.用軋制工字鋼136a（材料Q235）作成10m長兩端較接柱，軸

心壓力設(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/mo試計(jì)算此壓彎柱在彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定有無保證？為

保證彎矩作用平面外穩(wěn)定需設(shè)立幾種側(cè)向中間支承點(diǎn)？已知:

232

A=76.3cm,WX=875cm,=14Acm,iy-2.69cm,/=215N/mm。

q=6.24kN/m

《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)原理》復(fù)習(xí)題參照答案

一、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

配限度高，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、殘存應(yīng)力、重復(fù)荷

12

載作用

5.應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接構(gòu)造）或應(yīng)力比

（對(duì)非焊接構(gòu)造）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

6.屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌性、冷

彎性能

7.焊接連接、鉀釘連接、螺栓連接

8.8hf、40mm60hf

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.殘存應(yīng)力、初彎曲和初偏心、長細(xì)比

13.加強(qiáng)受壓翼緣、增長側(cè)向支承點(diǎn)

14.荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁截面形式、

側(cè)向支承點(diǎn)位置和距離、梁端支承條件

15.限制寬厚比、設(shè)立加勁肋

13

二、問答題

1.鋼構(gòu)造具備特點(diǎn)：d）鋼材強(qiáng)度高，構(gòu)造重

量輕0鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好塑性和韌

性3鋼構(gòu)造裝配化限度高，施工周期短&鋼材能

制造密閉性規(guī)定較高構(gòu)造5鋼構(gòu)造耐熱，但不耐

火6鋼構(gòu)造易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用大。

2.鋼構(gòu)造合理應(yīng)用范疇：曲重型廠房構(gòu)造②大

跨度房屋屋蓋構(gòu)造3高層及多層建筑4輕型鋼構(gòu)

造5塔桅構(gòu)造6板殼構(gòu)造0橋梁構(gòu)造給移動(dòng)式構(gòu)

造

3.鋼構(gòu)造對(duì)材料性能規(guī)定：合較高抗拉強(qiáng)度

人和屈服點(diǎn)力必較好塑性、韌性及耐疲勞性能3良

好加工性能

4.鋼材重要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)

度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點(diǎn)、

抗拉強(qiáng)度和伸長率由一次靜力單向均勻拉伸實(shí)

驗(yàn)得到；冷彎性能是由冷彎實(shí)驗(yàn)顯示出來；沖擊

韌性是由沖擊實(shí)驗(yàn)使試件斷裂來測(cè)定。

5.影響鋼材性能重要因素有：④化學(xué)成分2鋼

14

材缺陷3冶煉，澆注，軋制&鋼材硬化15溫度6應(yīng)

力集中。殘存應(yīng)力&重復(fù)荷載作用

6.鋼材在持續(xù)重復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低

于鋼材抗拉強(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)象稱為鋼材疲勞或疲勞破壞。

影響鋼材疲勞重要因素是應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)

焊接構(gòu)造）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接構(gòu)造）以及應(yīng)力

循環(huán)次數(shù)。

7.選用鋼材普通考慮因素有：④構(gòu)造重要性3

荷載特性3連接辦法&構(gòu)造工作環(huán)境溫度5構(gòu)造

受力性質(zhì)

8.鋼構(gòu)造慣用連接辦法有：焊接連接、鉀釘

連接和螺栓連接三種。

焊接長處：④不需打孔，省工省時(shí)；②任何

形狀構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造以便；3氣密性、

水密性好，構(gòu)造剛度較大，整體性能較好。

焊接缺陷：d）焊縫附近有熱影響區(qū)，材質(zhì)變

脆；②焊接殘存應(yīng)力使構(gòu)造易發(fā)生脆性破壞，殘

存變形使構(gòu)造形狀、尺寸發(fā)生變化；3焊接裂縫

一經(jīng)發(fā)生，便容易擴(kuò)展。

鉀釘連接長處:塑性、韌性較好，傳力可靠,

連接質(zhì)量易于檢查。

15

鉀釘連接缺陷：因在構(gòu)件上需打孔，削弱構(gòu)

件截面；且鉀接工藝復(fù)雜，技術(shù)規(guī)定高。

螺栓連接長處:具備鉀釘連接塑性、韌性好,

傳力可靠長處，又兼?zhèn)浒惭b拆卸以便，可以多次

重復(fù)使用長處，且連接變形小。

9.焊縫也許存在缺陷有裂紋、氣孔、夾硝、

燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。

10.焊縫質(zhì)量分為三個(gè)級(jí)別。三級(jí)質(zhì)量檢查只

對(duì)所有焊縫進(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要符合三級(jí)合格

原則規(guī)定；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)量合格原則外，還需用超聲波或射線探

傷20%焊縫，達(dá)到B級(jí)檢查ni級(jí)合格規(guī)定；一

級(jí)質(zhì)量檢查除外觀進(jìn)行檢查并符合一級(jí)合格原

則外，還需用超聲波或射線對(duì)焊縫100%探傷，

達(dá)到B級(jí)檢查n級(jí)合格規(guī)定；（見《鋼構(gòu)造工程

施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-）

11.對(duì)接焊縫構(gòu)造規(guī)定有：

也普通對(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)，可采用未焊透對(duì)接

縫。

16

2為保證對(duì)接焊縫質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將

焊口邊沿加工成不同形式坡口。

3起落弧處易有焊接缺陷，因此要用引弧板。但

采用引弧板施工復(fù)雜，因而除承受動(dòng)力荷載外，

普通不用引弧板，而是計(jì)算時(shí)為對(duì)接焊縫將焊縫

長度減21（t為較小焊件厚度力

④對(duì)于變厚度（或變寬度）板對(duì)接，在板一面（一

側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不不不大于1:2.5

斜面，避免應(yīng)力集中。b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)間距不得不大于

200mmo

12.角焊縫計(jì)算假定是：①破壞沿有效載面；g

破球茴上應(yīng)力均勻分蒲瞥構(gòu)造要求

部位項(xiàng)目構(gòu)造要求備注

A/41.2"（鋼管結(jié)構(gòu)除外）；

tl為較薄焊件厚度,；為

上限f46時(shí),A/（t

對(duì)板邊,,板邊角焊縫的板件再度

焊腳尺寸t>6時(shí)（1?2）tnm

hf“為較厚煤件厚度，對(duì)自

動(dòng)爆h可減1mm；對(duì)單

下限打》1.5后；當(dāng)時(shí),A/』f

面T形焊hf應(yīng)加lmm.

￡為煤件厚度.

60A,內(nèi)力沿偏縫全長均勻分布

上限

焊縫長度者不限

下限8A/和40nlm

?，1，11114i

桿端與節(jié)點(diǎn)板

長度1.ZW^ZQJ

用兩例而角焊_11111_riijL.I

縫連接，如右

圖2o<16t|時(shí)）,

矩離4“為較薄焊件厚度

（〃412mm時(shí)）

搭接連接搭接能小長度5”及25mmh為較薄焊件厚度

13.鋼材在施焊過程中會(huì)在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)

形成不均勻溫度場(chǎng)，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫

區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)壓應(yīng)力。在無外界約束狀況下，焊件

內(nèi)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱焊接殘

存應(yīng)力。隨焊接殘存應(yīng)力產(chǎn)生，同步也會(huì)浮現(xiàn)不

同方向不均勻收縮變形，稱為焊接殘存變形。

焊接殘存應(yīng)力影響：由對(duì)塑性較好材料，對(duì)

靜力強(qiáng)度無影響；②減少構(gòu)件剛度；&減少構(gòu)件

穩(wěn)定承載力；④減少構(gòu)造疲勞強(qiáng)度；b在低溫條

件下承載，加速構(gòu)件脆性破壞。

焊接殘存變形影響：變形若超過了施工驗(yàn)收

規(guī)范所容許范疇，將會(huì)影響構(gòu)造安裝、正常使用

和安全承載；因此，對(duì)過大殘存變形必要加以矯

正。

減少焊接殘存應(yīng)力和變形辦法：

18

d）合理設(shè)計(jì):選取恰當(dāng)焊腳尺寸、焊縫布置應(yīng)盡

量對(duì)稱、進(jìn)行合理焊接工藝設(shè)計(jì)，選取合理施焊

順序。②對(duì)的施工：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.普通螺栓連接中抗剪螺栓連接是依托螺栓

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)，也許浮現(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，同步也使被連接件接觸

面互相壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)摩擦力，依托摩擦力來傳

遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生

滑移做為承載能力極限狀態(tài)。

15.螺栓排列構(gòu)造規(guī)定：

也受力規(guī)定:端距限制一一防止孔端鋼板剪斷，

22do；螺孔中距限制一限制下限以防止孔間板

破裂即保證23do,限制上限以防止板間翹曲。

②構(gòu)造規(guī)定:防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限

制螺孔中距最大值。

19

3施工規(guī)定:為便于擰緊螺栓，宜留恰當(dāng)間距。

表8.3.4螺栓或鉀釘?shù)淖畲蟆⒆钚∪菰S距離

最大容許距離最小容許

名稱位置和方向

（取兩者的較小值）距離

外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）84?；?2/

中16do或24，

中垂直內(nèi)力方向

心

間構(gòu)件受壓力12do或3d。

間順內(nèi)力方向

排構(gòu)件受拉力16do或24?

距

沿對(duì)角線方向—

順內(nèi)力方向2d。

中心至

垂直剪切邊或手工氣割邊

構(gòu)件邊4do或&L5d0

內(nèi)力軋制邊、自動(dòng)氣割高強(qiáng)度螺栓

緣距離

方向或鋸割邊其他螺栓或釧釘1.2%

注：1%為螺栓或錚釘?shù)目讖健盀橥鈱虞^薄板件的厚度。

2鋼板邊緣與剛性構(gòu)件（如角鋼、槽鋼等）相連的螺栓或聊釘?shù)淖畲箝g距，可

按中間排的數(shù)值采用。

16.普通螺栓抗剪連接中五種破壞形式：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。以上五種也許破壞形式

前三種，可通過相應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算來防止，后兩種可

采用相應(yīng)構(gòu)件辦法來保證。普通當(dāng)構(gòu)件上螺孔端

距不不大于紜時(shí)，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺

栓夾緊長度不超過其直徑五倍，則可防止螺桿產(chǎn)

20

生過大彎曲變形。17.級(jí)別代號(hào)中，小數(shù)點(diǎn)前

數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱解決后最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)

點(diǎn)后數(shù)字是材料屈強(qiáng)比Qfylfu）o

8.8級(jí)為：fu^800N/mm2,fy/fu=O.8

10.9級(jí)為：fuN1000N/mm2,fy/fu=Q.9

18.受軸心壓力作用直桿或柱，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?/p>

狀態(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，

在軸心壓力作用下也許發(fā)生屈曲變形有三種形

式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。

19.在考慮實(shí)際軸心壓桿臨界力時(shí)應(yīng)考慮殘存

應(yīng)力影響、初彎曲和初偏心影響、桿端約束影響O

20.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截

面上橫向剪力必要通過綴材來傳遞。但因綴材自

身比較柔細(xì)，傳遞剪力時(shí)所產(chǎn)生變形較大，從而

使構(gòu)件產(chǎn)生較大附加變形，并減少穩(wěn)定臨界力。

因此在計(jì)算整體穩(wěn)定期，對(duì)虛軸要采用換算長細(xì)

比（通過加大長細(xì)比辦法來考慮綴材變形對(duì)減少

穩(wěn)定臨界力影響）。

21

21.鋼梁在彎矩較小時(shí)，梁側(cè)向保持平直而無

側(cè)向變形；雖然受到偶爾側(cè)向干擾力，其側(cè)向變

形也只是在一定限度內(nèi)，并隨著干擾力除去而消

失。但當(dāng)彎矩增長使受壓翼緣彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某

一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶爾側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然

離開最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同步隨著著扭

轉(zhuǎn)。這時(shí)雖然除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也

不再消失，如彎矩再稍許增大，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

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)定重要因素有：荷載類型、

荷載作用點(diǎn)位置、梁截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)位置

和距離、梁端支承條件。

提高鋼梁整體穩(wěn)定性有效辦法是加強(qiáng)受壓

翼緣、增長側(cè)向支承點(diǎn)。

22.在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣高厚比或?qū)捄癖?/p>

過大時(shí)，就有也許在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體

穩(wěn)定之前，構(gòu)成梁腹板或翼緣浮現(xiàn)偏離其本來平

面位置波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁局部失穩(wěn)。

組合鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性計(jì)算：

22

梁受壓翼緣自由外伸寬度b］與其厚度t之比限

值：好嚼

箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間寬度b。與其

厚度t之比限值：”4。樣

組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定計(jì)算

4）僅用橫向加勁肋加強(qiáng)腹板：

'Ocrbjcr。cr

③同步用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)腹板：

a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格I）：

-^+-^-+（—）2<i

^cr\bjcrl工crl

b.受拉翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格H）：

［與+^>+（工）2

Vb"2bjcr2rcr2

3同步用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加

強(qiáng)腹板：

a.受壓翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格I）：

-^+-^-+（—）2<i

^cr\^c,cr\cr\

b.受拉翼緣與縱向加勁肋之間區(qū)格（區(qū)格H）：

23

23.軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件幾何

形狀和尺寸（長度和截面幾何特性）、桿端約束

限度和與之有關(guān)屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲

或彎扭屈曲）及屈曲方向等。此外，構(gòu)件初始缺

陷（殘存應(yīng)力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性

等不同工作階段性能，在計(jì)算整體穩(wěn)定期，都需

要考慮到。因而，在對(duì)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)

定性時(shí)，引入了整體穩(wěn)定系數(shù)。，計(jì)算公式為：

八="。在計(jì)算時(shí)，依照截面形式、屈曲方向（相

（pA

應(yīng)軸）和加工條件，即可依照7對(duì)的地查取夕值計(jì)

舁。

壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)也許為彎矩作用平面內(nèi)

（彎矩普通繞截面強(qiáng)軸作用）時(shí)彎曲屈曲，但當(dāng)

構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)剛度局限性時(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)所需考慮因素外，還需

考慮荷載類型及其在截面上作用點(diǎn)位置、端部及

側(cè)向支承約束狀況等。平面內(nèi)失穩(wěn)計(jì)算中，引入

等效彎矩系數(shù)篇，截面考慮塑性發(fā)展，對(duì)于實(shí)腹

式壓彎構(gòu)件，計(jì)算公式為N

%A0.8N/N,

24

平面外失穩(wěn)計(jì)算，同樣引入等效彎矩系數(shù)4，計(jì)

算公式為已+喑

可見，壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算比軸心受壓構(gòu)件

要復(fù)雜。軸心受壓構(gòu)件在擬定整體穩(wěn)定承載能力

時(shí)，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷影

響，將其做為壓彎構(gòu)件，但重要還是承受軸心壓

力，彎矩作用帶有一定偶爾性。對(duì)壓彎構(gòu)件而言,

彎矩卻是和軸心壓力同樣，同屬于重要荷載。彎

矩作用不但減少了構(gòu)件承載能力，同步使構(gòu)件一

經(jīng)荷載作用，及時(shí)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

由直變彎平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用

平面內(nèi)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)定理論，通過限制翼緣和腹板寬厚比所保

證。擬定限值原則：構(gòu)成構(gòu)件板件局部失穩(wěn)應(yīng)不

先于構(gòu)件整體穩(wěn)定失穩(wěn)，或者兩者等穩(wěn)。軸心受

壓構(gòu)件中，板件處在均勻受壓狀態(tài);壓彎構(gòu)件中,

板件處在各種應(yīng)力狀態(tài)下，其影響因素有板件形

狀和尺寸、支承狀況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、

25

剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力等單獨(dú)作用和各種應(yīng)力聯(lián)合

伙用)，彈性或彈塑性性能，同步尚有在腹板屈

曲后強(qiáng)度運(yùn)用問題。

三、計(jì)算題：

1.解：

一、擬定對(duì)接焊縫計(jì)算截面幾何特性

1.計(jì)算中和軸位置(對(duì)水平焊縫形心位置取

矩)

(30-l)xlx15.5

=9.9cmy=31—9.9=21.1?！?/p>

(30-1)x1+(20-1)x1b

2.焊縫計(jì)算截面幾何特性

所有焊縫計(jì)算截面慣性矩

3224

Z1V=^-xlx(30-l)+(30-l)xlx6.1+(20-l)xlx9.4=4790CTM

所有焊縫計(jì)算截面抵抗矩

117a/卬47903W,=4=名”=2275？

W,=—=----=4A8O4Acm

K9.9第21.1

腹板焊縫計(jì)算截面面積

式：'=(307)x1=2%加2

二、驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度

La點(diǎn)

M220x20x1()4

=90.9"/加?。?；'=18527/m/(滿足)

%,W^~484x103

2.b點(diǎn)

26

M220x20xlQ4

=193.8N//W</；'=185N/〃加(滿足)

%~W^~227x103

F_220x1Q3

=75.9N/mni

A^~29xlO2

折算應(yīng)力

Vo-2+3r2=V193.82+3x75.92=23^.2N/mm2<1.1￡"=236.5N/tnm2

2.解:

M=Nsine=390*sin60P=337.7AW

N、.=Ncos0-390xcos60P=195tN

N,337.7xlO3

?A_____________________________________________

J=1587N/mnf

2helw~2x0.7x8(200-10)

N、.195xlQ3

=9'.6N/mni

2x0.7x8(200-10)

1CQ7

y^-)2+916=159MPa<_//=1(滿足)

3,解:

-3

N3=0.7勺-?4?//=0-7x6x160x1.22x160x10=13L2kN

N.=K、N--^=0.7x529-131.2/2=304.7左N

'12

M=KN--2-=0.3x529-131.2/2=93.W

22

SO’”】。'221mm

l2x0.7%/；-2x0.7x6x160

93.1X103

，=事------------=Wmm

22x0.7%1//2x0.7x6x160

4.解:

27

端縫：N、=2Z?x〃,x。/x/7=2x320x0.7x6x1.22x160x10-3=5247ZN

側(cè)向：N2=N—M=1250-5247=725.3M

L、c=-------=------F5=--------------1-5=275tnm=2Scm

4x0.7x/iy.x/；'4x0.7x6x160

蓋板全長L=2LW2+\cm—2x28+1=57cm

5.解:

a)[Ml=與-=2X5X2O2X13OX1O-3=8kN

[M]==2Ox18x3O5x10-3=]OQ8/IAA

=81.7/GV

L-hnin

b)%=1=60°=7370V取8個(gè)

\NJmin%L/

0排列中距3do-64.5取80

端距2do=43.0取50

邊距1.5J0=32,25取40

d)凈截面驗(yàn)算

l-I=(160-2x21.5)xl8=2106n/2T

N600x103c-……

(J=——=---------=28顏P<>215MPa

42106

闡明凈截面強(qiáng)度不夠,接頭不能承受600kN

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25mm鋼板。

e)拼接板長

I=2x(2x50+3x80)+10=69Onm

28

6.解：

一、螺栓所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值

277"乂221

M=nv宗父=2xxl30x-=81.6^?n)

單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值

此=t?甘=2x1.4x305x—=85.W

°乙c10

連接螺栓所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

N="Mm=9x81.6=734MV

二、構(gòu)件所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

II截面凈截面面積為

A：=S—%4)r=(25—1x2.15)x1.4=32cm2

II-II截面凈截面面積為

29

22222

A"=[2e)+(n(-1)^a+e-n,6/0]/=[2x5+(3-1)74.5+7.5-3x2,15]x1.4=29.46an

min截面凈截面面積為

2

4〃=(b-n,?d0)t=(25-2x2.15)x1.4=28.98cm

三個(gè)截面承載設(shè)計(jì)值分別為

I-I截面：N=A"=32xIO?x215=688000V=68粒N

H-II截面：N=4"=29.46x1o2x215=633400V=633AkN

in—in截面：因前面I—I截面已有4個(gè)螺栓

傳走了(功/n)N力,故有"生)N=A;"

n

N=4"=28.98x1()2x215=7Q1000V=7()吶

(1一%)d-1/9)

n

構(gòu)件所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值按II-II截面

N=633AkN

三、連接蓋板所能承受軸心力設(shè)計(jì)值(按V-V

截面擬定)

2

A：=(b-nyd0)t=(25-3x2.15)x2x0.8=29.68cm

N=A"=29.68x1x215=638100V=638MN

通過比較可見，接頭所能承受最大軸心力設(shè)

計(jì)值應(yīng)按構(gòu)件H—H截面承載能力取值，即

M,ax=6334MO再者，若連接蓋板不取2塊8mm厚鋼

板而去2塊7mm,即與構(gòu)件等厚，則會(huì)因開孔最

多其承載力最小。

7.解：

30

一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)

值

單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值

=0.9q〃P=0.9x2x0.3x155=83.7M

連接一側(cè)螺栓所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

N="Mm=9X83.7=753.3kN

二、構(gòu)件所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

毛截面：N=Af=250x14x215=75250GV=7525左N

I-I截面凈截面面積為

A；=(b-'do)t—(25—1x2.15)xl.4=32t7?22=l,n=9

依照(1一

〃A,

即N=4'=32xl02x：5=72850二=7285^

1-0.5%l-0.5x-

n9

II-II截面凈截面面積為

A,=[2e,+(n,-l)7a2+e2-n,d?]t=[2x5+(3-1)V4.52+7.52-3x2.15Jx1.4=29.46cra2

N=-W一=294%°-滬5=760]ow=760.MN

n1

1—0.5」l-0.5x-

n9

III-III截面凈截面面積為

=(b—k=Q5-2x2.15)x1.4=28.98cm2

因前面1—1截面已有4個(gè)螺栓傳走了(出/n)N

力，故有(1」-

nnAn

31

N=----步上---=28.98x1022；5=8()1ww=SQUkN

(1-&-0.5叼(l-l/9-0.5x-)

nn9

構(gòu)件所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值按II-H截面

N=728.5雨

三、連接蓋板所能承受軸心力設(shè)計(jì)值(按v-V

截面擬定)

2

A)n-(h-riyd^t=(25-3x2.15)x2x0.8=29.68cm%=3,〃=9

N=A；'=29.68X10-：215=765700v=7657^

n3

1-0.5%l-0.5xJ

n9

通過比較可見，接頭所能承受最大軸心力設(shè)

計(jì)值為Nmax=7285攵NO與上題比較增大

ZW=728.5-633.4=95.1M。

8.解：

單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值

__/?7rd"C卜CTTX2?__1_,

N\、—n---f.,=2x-----x130x—=81,1kN

,，v4八410

單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值

此=d+t-/?*=2x1.0x305X—=61JW

'乙'10

連接螺栓所能承受最大軸心力設(shè)計(jì)值

N=nN"=4x61=244W

節(jié)點(diǎn)板凈截面抗拉承載力：

N=10x(400—4x21.5)x215=672

故連接承載力為N=244kN

32

9.解：

單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值

=lx^^-xl30x—=40.8^

4410

單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值

此“X=2x2.0x305x—=122^V

,人c10

故應(yīng)按=N\=40.8AN進(jìn)行驗(yàn)算

偏心力F水平及豎直分力和對(duì)螺栓群轉(zhuǎn)動(dòng)中心

距離分別為：

4

N=§x60=48kN,e、.=1&7〃2

3

V=—x60=36kN,e=1.5cm

5)v

T=Ney+匕x=48x7.5+36x18=100及N?cm

扭矩T作用下螺栓“1”承受剪力在x,y兩方向

分力：

1008x7.5

T_________=23.26kN

4x52+4x7.52

1008x5

N：=-------=15.5IkN

lv4x52+4x7.52

軸心力N、剪力V作用下每個(gè)螺栓承受水平和豎

直剪力：

NN48._....jvV36...

MKT：=—=—=2kN=—=——=n9kN

4、lyn4

螺栓“1”承受合力：

Nz=&NH(N：y+N：h

=7(23.26+12)2+(15.51+9)2=4294ZN>N*=40.8ZN(不滿足)

33

10.解:

A=2(20x500)+500x8=2400(W

/=J-x8x50tf+2x20x500x260?=1435X106/HW4

*12

/=2x-!-x20x50(f=4167x103〃譚

’12

4167xl0'>.L9600

----------=132mmZ=—=72.7

rx

24000iv132

4Vf0=0.739__j-(0.739-0.732)=0.734

NG(p-A.f=0.734x24000K215=378744W=378744ZN

12.86c機(jī)〃='=1222=77.78

12.86

y

2

Ix=2(&+AX15)=2X(460+67x152)=3107W

3=15.23_L二1000

=65.66

4=-15.23

2x674,

34

I60=2.62c.%=生=2=30.53

671/,2.62

4r=J尤+升=,65.662+30532=714\

?*-4nax='77.78

12.解:

一、第一截面:

1.截面幾何特性:

A=2(16x30Q)+1200xl0=21600n/n2

I.=—XIOKIZOO?+2xl6x300x6082=4.99xl09mm

*12

I,=2x—xl6x30tf=7.2x1CT〃加

,12

4QQxl()9

%==8.1x106/〃/=8106"

A616

2.梁穩(wěn)定系數(shù):

1200316

=0.69+0.13x4=0.69+0.13x=0.76

Abh300x1232

…432021600x1