钢结构设计原理作业参考答案

《钢结构设计原理》作业参考答案

作业一

一、单项选择题： 1.B 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.B 10.B

二、填空题：

1.螺栓群形心轴

2.设计

3.角钢

4.沸腾钢

5.冲击韧性A KV 值或冲击韧性值或A KV 值

6.H

7.翼缘

8.低或小

9.y f /1515 10．X －轴

三、简述题：

1.钢材在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以至断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。 影响疲劳破坏的主要因素：

（1）应力集中 （2）应力幅 （3）应力循环次数

2.（1）强度验算

f

A N n

≤=

σ （2）刚度验算 ][max λλ≤ （3）整体稳定验算

f

A

N

≤min φ

（4）局部稳定验算

fy t b 235)1.010(max 1λ+≤ fy t h w 235

)5.025(max 0λ+≤

3.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。

4.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：

（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，

避免发生破坏；

（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍，且抗拉强度与屈服点之比

(强屈比) 较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为 0.2% 所对应的应力作为屈服点。

四、计算题：

1.解：（1）查表可知：

45.0=μ P=125KN KN N b v 625.5012545.019.0=⨯⨯⨯= 33022151515001=⨯==d mm ＜l mm 0.1=β

（2）受力分析： KN 33060cos30F N x =︒== KN 3060sin30F V y =︒==

mm

N F F T y x .10297.9180756⨯=+=

（3）求各种力单独作下危险螺栓所受的力

KN

n N N N x 35.743

301===

KN n V N V y 5.74301===

∑∑⨯+⨯=+222

2

754504i

i

y

x 232500mm =

N N

T x

46110145.2325007510297.9⨯=⨯⨯= N

N T

y 4611043.1325005010297.9⨯=⨯⨯=

（4）危险螺栓所受合力

()()

2

4

3

2

4

311043.110

5.710145.21035

.7⨯+⨯+⨯+⨯=

N

KN KN ＜N b v 625.5076.40==

2.解：（1）荷载计算 标准值：

3450033000⨯+⨯=k q m N 22500=

设计值：

4.1345002.133000⨯⨯+⨯⨯=d q m N 29700=

（2）内力计算：

2

2max 6297008

1

81⨯⨯==

l q M d m KN .65.133= （3）查表：

A=67.05cm2 Ix=11076cm4 Wx=692.2cm3 rx=1.05 F=215N/mm2 E=2.06×105N/mm （4）验算：

强度：①抗弯强度：36

102.69205.11065.133⨯⨯⨯=nx x W r M 2

221589.183mm N ＜f mm N ==

②抗剪强度：对于轧制工字钢，可不验算。

③腹板局部压应力：对均布荷载情况不需验算，支座处设有支承加劲肋也不需验算。 ④折算应力：对型钢梁不需验算。 刚度：

EI l q w k 43845⨯=101107610206101062250038453

8

24⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-mm l mm ＜24250600025064.16===

整体稳定：由于有平板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，故不需验算。

局部稳定：对型钢梁不需验算。

3.解：（1）截面几何特性：

2

124802030036018mm A =⨯+⨯= 3

68

11068.11091083.1mm W x ⨯=⨯=

3

5821075.62711083.1mm

W x

⨯=⨯= mm i x 1.121124801083.18=⨯=

mm

i y 18.60124801052.47

=⨯=

（2）荷载计算：

KN F N 900== mm N M .1035.1150109008

31⨯=⨯⨯=

mm N M .10910010900732⨯=⨯⨯=

（3）弯矩作用平面内整体稳定验算

m l ox 8=

9.654.1218000

==

x λ

查b 类 775.0=x ϕ

883.01035.110935.065.08

7

=⨯⨯+=mx

β

05.11=x r 2.12=x r

（

按塑性设计

∴=⨯-=1305.720

218

3001＜t b

）

N

N Ex

52

521006.539.651.112480

1006.2⨯=⨯⨯⨯⨯='π

对受压侧：)8.01(11Ex

x x x mx x

N N W r M A N

'-+

βφ 2

25

5

6

8

32053.1712

.781.93)10

06.531098.01(1068.105.11035.1883.012480775.010900mm N ＜f mm N ==+=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=

对受拉侧：

2

25

5

5

8

512220567.11477

.1861.72)10

06.5310925.11(1075.62.11035.1883.012480

109)

25.11(m m N ＜f m m N N N W r M A N

Ex x x x mx ==-=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=--β