钢结构第4章作业参考答案.docVIP

钢结构第4章作业参考答案

4.1验算由2L63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？

注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。

解：查表

有孔洞，

危险截面是孔洞所在的正截面

此截面能承受的最大轴力为：

不满足要求

改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm2，

长细比：

满足要求。

4.2一块━400×20的钢板用两块拼接板━400×12进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题：

（1）钢板1-1截面的强度够否？

（2）是否还需要验算2-2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？

（3）拼接板的强度够否？

解：查表得t=20钢板,t=12钢板

(1)在1-1截面，

20厚钢板

12厚拼接板

所以，1-1截面强度满足设计要求。

（2）因2-2截面螺栓较1-1截面多，截面削弱较大，所以需要验算，方法同上。

20厚钢板

所以在2-2截面处亦满足要求

（3）验算拼接板的强度(靠近中心处的螺栓截面)

因，12厚拼接板

4.3验算图4.39所示和摩擦型高强螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）。

因，

查表得，，

所以最大承载力

和Q235钢的相比提高不多。

当N=330KN，时

用Q235钢时

用Q345钢时

所以均不满足要求，可以在中间加剪刀撑，使计算长度

此时：

对Q235钢而言：，

查表得，，

对Q345钢而言：，

查表得，，

所以，用Q235钢时

用Q345钢时

所以均满足要求。

4.6、设某工业平台柱承受轴心压力5000KN（设计值），柱高8m，两端铰接。要求设计一H型钢或焊接工字形截面柱及其柱角（钢材为Q235）。基础混凝土强度等级为C15（)。

解：①、查表：，初步假定其长细比为λ=75，选择截面尺寸：

选用HW型钢，b类，查得

选用HW400×400×20×35，、、

、、、

其截面如下图所示，验算其刚度及稳定性：

查表得：

故此柱满足要求

②、设计此柱柱脚

⑴、底板尺寸

初步选用宽800mm，长950mm钢板，设锚栓孔面积为

则，大于所求截面积。

基础对底板压应力为：

⑵、计算底板厚度，其布置如下图所示：

计算单位宽度底板内的弯矩：

区格①（四边支承）：428/325=1.32，查表得：α=0.0691

区格②（三边支承）：150/428=0.35，查表得：β=0.034

区格③、④（三边支承）：171/325=0.526，查表得：β=0.060

取，计算板厚：

，取

⑶、进行隔板的计算。

作用在隔板上的线荷载：

隔板的高度应由焊缝尺寸决定，取，

隔板所受的剪力

则焊缝的长度，取隔板高

进行隔板厚度计算：、

作用在隔板上的弯矩

根据：

，取，满足构造要求

隔板承受的剪应力

故满足抗剪承载力要求

⑷、进行靴梁计算

取靴梁与柱的连接角焊缝宽度，靴梁高度应由连接角焊缝确定：

故此焊缝不满足要求，应增大焊缝取值，取，进行计算：

经复算，焊缝尺寸满足要求，取靴梁高

计算靴梁的厚度t，初拟其厚度，现进行验算，将其受力图绘于下方：