大工15秋《钢结构》大作业题目及要求和答案详解

大工15秋《钢结构》大作业
题目一：（必答的题目）螺栓连接。

试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。

其截面为：翼缘—380mm ×20mm ，腹板—1000mm ×10mm ，钢号Q345。

采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN ·m ，V=600KN 。

验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。

螺栓要求为10.9级M22螺栓。

n
1000
题目二和题目三中，选一道计算题作答，二选一即可。

题目二：轴心拉杆截面设计
某焊接桁架的下弦杆，承受轴心拉力设计值kN 600=N （静载），在桁架平面内的计算长度m 0.60=x l ，桁架平面外的计算长度m 0.90=y l ，采用双角钢组成的T 形截面，两角钢连接边背与背的距离为10mm ，Q235-BF 钢。

试设计此拉杆的截面尺寸。

题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算
已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。

钢材为Q235。

y y
x
x
12
2∟125×80×10
题目四：如何设计单向受弯型钢梁？
题目五：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点？
大连理工大学《钢结构》大作业
学习中心：厦门理工奥鹏学习中心
姓名：吴生彦
学号：151540303847
题目一：螺栓连接
试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。

其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。

采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。

验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。

螺栓要求为10.9级M22螺栓。

n
1000
解：
受力最大的为最上排螺栓，所受剪力和拉力为：
N V = N/n=600/32=18.75KN
N t =My1/mΣy12=800*103*160/2*（2*802+2*1602）=67.5KN
单个螺栓的抗剪承载力：
N V b =0.9nµ P=0.9*1*0.5*190=85.5KN
N t b =0.8P=0.8*190=152KN
拉剪共同作用：
N V/N V b+N t/N t b=18.75/85.5+67.5/152=0.663<1
所以上、下拼接接头需要的螺栓数目如图所示32颗是安全的
题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算
已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。

钢材为Q235。

y y
x
x
12
2∟125×80×10
解：
(1)计算用数据由附表可得：f=215N/mm 2, A=39.4cm 2 i x =3.98cm, i y =3.39cm (2)计算长细比
λx= l 0x /i x =240/3.98=60.30 λy= l 0y /i y =240/3.39=70.80
绕y 轴的长细比采用换算长细比λyz 代替λy b 2/t=8/1=8 < 0.48 * l oy /b 2=0.48*240/8=14.4
λyz=λy(1+1.09b 24/ l oy 2t 2)=70.80*(1.09*84/2402*12)=76.29 （3）验算整体稳定性
对x 、y 轴均属于b 类截面,且λyz 大于λx,由附表得：
Φyz =0.712
N/ΦYZ A=550*103/（0.712*39.4*102)=196.06N/MM 2<215N/MM 2 满足整体稳定性要求。

题目四：如何设计单向受弯型钢梁？
钢梁的设计步骤和内容：
1)初选截面：根据梁的荷载、跨度和支承情况，计算梁的最大弯矩设计值Mmax，并按所选的钢号确定抗弯强度设计值f。

再按抗弯强度要求计算型钢需要的净截面抵抗矩WT，并根据抵抗矩WT查型钢表，初步确定梁的截面。

2)截面验算：初选截面的计算采用了一些近似关系，截面选出后应按实际截面尺寸进行全面的强度验算。

验算项目包括梁的抗弯强度、抗剪强度、刚度及整体稳定和局部稳定。

经过各项验算如发现初选截面有不满足要求或不够恰当之处时，则应适当修改截面重新验算直至得到满意的截面为止。

题目五：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点？
答：钢结构的疲劳破坏是指钢材内部的固有缺陷和微观裂纹在连续重复荷载作用下应力集中不断扩展，直至最后达到临界尺寸时出现的突发性断裂破坏。

破坏时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至还可能低于屈服点，塑性变形很小。

因此，疲劳破坏属于没有明显变形的脆性破坏，有着较大的危险性。

塑性破坏是指钢材变形过大，应力超过超过抗拉强度后，发生劲缩而断裂的破坏，一般有破坏前出现较大变形容易发现并采取补救措施和促使结构内里重新分布，承载力提高的特性。

脆性破坏是指没有塑性变形或者塑性变性很小时（应力低于屈服强度）而发生的断裂破坏。

因此，疲劳破坏与塑变形相比应力低于刚才的拉压强度，断裂时没有发生明显变形。

疲劳破坏属于没有明显变形的脆性破坏。