《《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》／試題庫(含答案)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》／試題庫(含答案)（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試題庫 一、 填空題 1. 鋼結(jié)構(gòu)計算的兩種極限狀態(tài)是 和 。 2. 鋼結(jié)構(gòu)具有 、 、 、 、 和 等特點。 3. 鋼材的破壞形式有 和 。 4. 影響鋼材性能的主要因素有 、 、 、 、 、 、 和 。 5. 影響鋼材疲勞的主要因素有 、 、 、 6. 建筑鋼材的主要機械性能指標(biāo)是 、 、 、 和 。 7. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有 、 和 。

2、8. 角焊縫的計算長度不得小于 ，也不得小于 。側(cè)面角焊縫承受靜載時，其 計算長度不宜大于 。 9. 普 通 螺 栓 抗 剪 連 接 中 ， 其 破 壞 有 五 種 可 能 的 形 式 ， 即 、 、 、 、和 。 10. 高強度螺栓預(yù)拉力設(shè)計值與 和 有關(guān)。 11. 軸心壓桿可能的屈曲形式有 、 、和 。 12. 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 與 、 和 有關(guān)。 13. 提 高 鋼 梁 整 體 穩(wěn) 定 性 的 有 效 途 徑 是

3、 、 和 。 14. 影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有 、 、 、 和 。 15.焊接組合工字梁，翼緣的局部穩(wěn)定常采用 的方法來保證，而腹板的局部 穩(wěn)定則常采用 的方法來解決。 二、 問答題 1. 鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點？ 2. 鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍是什么？ 3. 鋼結(jié)構(gòu)對材料性能有哪些要求？ 4. 鋼材的主要機械性能指標(biāo)是什么？各由什么試驗得到？ 5. 影響鋼材性能的主要因素是什么？ 6. 什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要

4、因素有哪些？ 7. 選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？ 8. 鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點？ 9. 焊縫可能存在的缺陷有哪些？ 10. 焊縫的質(zhì)量級別有幾級？各有哪些具體檢驗要求？ 11. 對接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？ 12. 角焊縫的計算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？ 13. 焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？ 14. 普通螺栓連接和摩擦型高強度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形式有何不同？ 15. 螺栓的排列有哪些構(gòu)造要求

5、？ 16. 普通螺栓抗剪連接中，有可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？具體設(shè)計時，哪些破壞形式是通過計算來防止的？哪些是通過構(gòu)造措施來防止的？如何防止？ 17. 高強度螺栓的 8.8 級和 10.9 級代表什么含義？ 18. 軸心壓桿有哪些屈曲形式？ 19. 在考慮實際軸心壓桿的臨界力時應(yīng)考慮哪些初始缺陷的影響？ 20. 在計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時，對虛軸為什么要采用換算長細比？ 21. 什么叫鋼梁喪失整體穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn)定的有效措施是什么？ 22. 什么叫鋼梁喪失局部穩(wěn)定？怎樣驗算組合鋼梁翼緣

6、和腹板的局部穩(wěn)定？ 23. 壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？ 24. 壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？ 三、 計算題 1. 試驗算如圖所示牛腿與柱連接的對接焊縫的強度。 荷載設(shè)計值 F=220kN 。鋼材 Q235， E43, 手工焊，無引弧板，焊縫質(zhì)量 w 2 焊條 三級。有關(guān)強度設(shè)計值 f c =215 N/mm ， w 2 ft =185 N/mm 。（假定剪力全部由腹板上的焊縫承受）

7、 2. 試計算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強度。已知  N=390kN （設(shè)計值），與 焊縫之間的夾角  60  。鋼材  Q235，焊條  E43, 手工焊。 有關(guān)強度設(shè)計值  f f  w  =160

8、 2 N/mm  。 3. 設(shè)計雙角鋼拉桿與節(jié)點板之間的連接角焊縫計算長度 L 1=?,L 2=? 已知：采用三面圍焊： hf=6mm,f w f=160N/mm 2,N=529kN( 靜載設(shè)計值 ) 4.設(shè)計矩形拼接板與板件用三面圍焊連接的平接接頭。軸心拉力 計值），鋼材

9、 Q235，焊條 E43, 手工焊。有關(guān)強度設(shè)計值? w 2 f f=160N/mm 。圖示尺寸單位 mm.( 焊縫 L W2 實際長度取  N＝ 1250kN ，（靜載設(shè) 2 cm 整數(shù) ) 5. 設(shè)計矩形拼接板與板件用普通螺栓連接的平接接頭。 （如圖所示

10、， 單位 mm）。已知軸 心拉力設(shè)計值 N=600KN, 有關(guān)強度設(shè)計值：? b 2 b 2 v=130N/mm, ? c =305 N/mm , ? =215 2 0 N/mm。粗制螺栓 d=20mm,孔徑 d =21.5mm。 6.圖示一用 M20 普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為 2 。試計算接頭 Q235， ?＝215 N/mm 所能承受的最大軸心力設(shè)計值。螺栓 M20,

11、孔徑 b 2 b 2 。 21.5mm, ? v=130N/mm, ? c =305 N/mm 7. 若上題的拼接接頭改用 10.9 級 M20 磨擦型高強度螺栓，接觸面處理采用鋼絲刷清除 浮銹。接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計值能增大多少？已知高強度螺栓預(yù)拉力設(shè)計值 P ＝ 155kN, 接觸面抗滑移系數(shù) 0.3 。 8. 計算圖示連接的承載力設(shè)計值N 。

12、螺栓 M20 ，孔 21.5mm,材料 Q235A 已知： ?＝ 215N/mm 2, ?bv=130 N/mm 2, ? bc=305 N/mm 2 。 9.試計算下圖所示連接中 C 級螺栓的強度。已知荷載設(shè)計值 F=60KN, 螺栓 M20, 孔徑 b 2 b 2 21.5mm, ? v=130N/mm, ? c =305 N/mm .

13、 2 10. 兩端鉸接軸心受壓柱，高 9.6m, 鋼材為 Q235，強度設(shè)計值? =215 N/mm，采用圖示截面，尺寸單位 mm,計算可承受外荷載設(shè)計值 N=？ 注：①不計自重 ②穩(wěn)定系數(shù) ： 72 73 74 75 76 77 78 79 80 0.739 0.732 0.726 0.720 0.714 0.707 0.701 0.694 0.688 11.已知一兩端鉸支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱， 長 10.0m，截面由 2I32a 間的距離 300

14、cm,如圖所示，尺寸單位 mm。試求該柱最大長細比。 2 4 慣性矩 I y =11080cm  組成，兩肢件之 I  X1=460cm4 12.如圖所示為二簡支梁截面，其截面面積大小相同，跨度均為 12m，跨間無側(cè)向支承點， 均布荷載大小亦相同，均作用在梁的上翼緣，鋼材為 Q235，試比較梁的穩(wěn)定系數(shù) b ，說明 何者的穩(wěn)定性更好？

15、 13. 一簡支梁的計算簡圖如下，截面采用普通工字鋼 I50a，材料為 Q235，除兩端支承處能 阻止梁端截面的扭轉(zhuǎn)外，跨中無任何側(cè)向支承點，試按整體穩(wěn)定確定荷載 P 的大?。ㄔO(shè)計 值，不計自重） 已知：①鋼材強度設(shè)計值 f＝215N/mm2 4 3 4 3 ② I50a 的 I x＝46470cm，Wx＝1860cm， I y ＝1120cm，Wy＝142cm ③整體穩(wěn)定系數(shù)： b

16、 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的最大均布荷載設(shè)計值（含自重） ，已知梁截面為熱軋普通工字鋼 I45a, 其截面特性為： A=102cm 2 I X 4 w x 3 =32240cm =1430cm I y =855cm4 w y=114cm3 材料為 Q235,強度設(shè)計值? =215

17、 N/mm2，梁兩端不能扭轉(zhuǎn)，跨中無側(cè)向支撐點，撓度不起控 制作用，截面無削弱。整體穩(wěn)定系數(shù) b=0.44. 15. 如圖所示的拉彎構(gòu)件，間接承受動力荷載。橫向均布荷載的設(shè)計值為 8kN/m 。截面為 I22a ， 無 削 弱 。 試 確 定 桿 能 承 受 的 最 大 軸 心 拉 力 設(shè) 計 值 。 已 知 ： A 2 42cm 2 , Wx 309cm3 , i x 8.99cm , ?=215 N/mm 。

18、 16. 用軋制工字鋼 I36a（材料 Q235）作成的 10m 長兩端鉸接柱， 軸心壓力的設(shè)計值為 650kN, 在腹板平面承受均布荷載設(shè)計值 q＝ 6.24kN/m 。試計算此壓彎柱在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定 有 無 保 證 ？ 為 保 證 彎 矩 作 用 平 面 外 的 穩(wěn) 定 需 設(shè) 置 幾 個 側(cè) 向 中 間 支 承 點 ？ 已 知 ： A 76.3cm2 ,Wx 875cm3 ,i x 14.4cm,i y 2.69cm 2 , ?=215 N/mm 。

19、 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》復(fù)習(xí)題參考答案 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、材質(zhì)均勻，韌性和塑性良好、裝配程度高，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、殘余應(yīng)力、重 復(fù)荷載作用 5．應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對非焊接結(jié)構(gòu)） 、應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 6．屈服點、抗拉強度

20、、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能 7．焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接 8． 8hf 、 40mm 60 hf 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．殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏心、長細比 13．加強受壓翼緣、增加側(cè)向支承點 14．荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點的位置和距離、梁端支承條件 15．限制寬厚比、設(shè)置加勁肋 二、問答題 1．

21、 鋼結(jié)構(gòu)具有的特點： ○1鋼材強度高，結(jié)構(gòu)重量輕 ○2 鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好 的塑性和韌性 ○3 鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短 ○4 鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu) ○5 鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火 ○6 鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護費用大。 2． 鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍： ○1 重型廠房結(jié)構(gòu) ○2 大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu) ○3 高層及多層建 筑○4 輕型鋼結(jié)構(gòu) ○5 塔桅結(jié)構(gòu) ○6 板殼結(jié)構(gòu) ○7 橋梁結(jié)構(gòu) ○8移動式結(jié)構(gòu) 3． 鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求： ○1 較高的抗拉強度 fu 和屈服點 fy○2較好的塑性、韌性及 耐疲勞性能 ○3 良

22、好的加工性能 4． 鋼材的主要機械性能指標(biāo)是屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中 屈服點、 抗拉強度和伸長率由一次靜力單向均勻拉伸試驗得到； 冷彎性能是由冷彎試驗顯示 出來；沖擊韌性是由沖擊試驗使試件斷裂來測定。 5． 影響鋼材性能的主要因素有： ○1 化學(xué)成分 ○2 鋼材缺陷 ○3冶煉，澆注，軋制 ○4鋼材 硬化 ○5溫度 ○6應(yīng)力集中 ○7 殘余應(yīng)力 ○8 重復(fù)荷載作用 6． 鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強度，甚至還低于屈服點時也 會發(fā)生斷裂破壞， 這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破

23、壞。 影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力集 中、應(yīng)力幅（對焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對非焊接結(jié)構(gòu)）以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 7． 選用鋼材通常考慮的因素有： ○1 結(jié)構(gòu)的重要性 ○2荷載特征 ○3 連接方法 ○4 結(jié)構(gòu)的工 作環(huán)境溫度 ○5 結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì) 8． 鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。 焊接的優(yōu)點： ○1 不需打孔， 省工省時； ○2 任何形狀的構(gòu)件可直接連接， 連接構(gòu)造方便； ○3 氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好。 焊接的缺點 : ○1焊縫附近有熱影響區(qū)， 材質(zhì)變脆； ○2 焊接的殘余應(yīng)

24、力使結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆 性破壞，殘余變形使結(jié)構(gòu)形狀、尺寸發(fā)生變化； ○3 焊接裂縫一經(jīng)發(fā)生，便容易擴展。 鉚釘連接的優(yōu)點 : 塑性、韌性較好，傳力可靠，連接質(zhì)量易于檢查。 鉚釘連接的缺點 : 因在構(gòu)件上需打孔，削弱構(gòu)件截面；且鉚接工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高。 螺栓連接的優(yōu)點： 具備鉚釘連接塑性、 韌性好，傳力可靠的優(yōu)點， 又兼?zhèn)浒惭b拆卸方便， 可以多次重復(fù)使用的優(yōu)點，且連接變形小。 9． 焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。 10． 焊縫質(zhì)量分為三個等級。三級質(zhì)量檢查只對全部焊縫進行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，

25、 其外觀可見缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級合格標(biāo)準(zhǔn)要求；  二級質(zhì)量檢查除對外觀進行檢 查并達到二級質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線探傷  20％焊縫，達到  B 級檢驗Ⅲ級合 格要求； 一級質(zhì)量檢查除外觀進行檢查并符合一級合格標(biāo)準(zhǔn)外，  還需用超聲波或射線對焊縫 100％探傷，達到 B 級檢驗Ⅱ級合格要求；（見《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》 GB50205-2001） 11. 對接焊縫的構(gòu)造要求有： ○1 一般的對接焊多采用焊透縫，只有當(dāng)板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時

26、，可采用未 焊透的對接縫。 ○2 為保證對接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。 ○3 起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，因此除承受動力荷 載外，一般不用引弧板，而是計算時為對接焊縫將焊縫長度減 2t （t 為較小焊件厚度 ）。 ○4 對于變厚度（或變寬度）板的對接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大 于 1:2.5 的斜面，避免應(yīng)力集中。 ○ 當(dāng)鋼板在縱橫兩方向進行對接焊時，焊縫可采用十字 5 形或 T 形交叉對接，當(dāng)用 T 形交叉時，交叉點的間距不得小于

27、。 200mm 12. 角焊縫的計算假定是： ○1 破壞沿有效載面； ○2破壞面上應(yīng)力均勻分布。 13. 鋼材在施焊過程中會在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場， 在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力， 低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。 在無外界約束的情況下， 焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。 這 種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。 隨焊接殘余

28、應(yīng)力的產(chǎn)生， 同時也會出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形， 稱為焊接殘余變形。 焊接殘余應(yīng)力的影響： ○1對塑性較好的材料， 對靜力強度無影響； ○2 降低構(gòu)件的剛度； ○3 降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力； ○4降低結(jié)構(gòu)的疲勞強度； ○5 在低溫條件下承載，加速構(gòu)件的 脆性破壞。 焊接殘余變形的影響： 變形若超出了施工驗收規(guī)范所容許的范圍， 將會影響結(jié)構(gòu)的安裝、 正常使用和安全承載；所以，對過大的殘余變形必須加以矯正。 減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法： ○1 合理設(shè)計 : 選擇適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、 焊縫布置應(yīng)盡可能對稱、

29、進行合理的焊接工藝設(shè)計， 選 擇合理的施焊順序。 ○2 正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝 嚴格施焊，避免隨意性；盡量采用自動焊或半自動焊，手工焊時避免仰焊。 14． 普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。 當(dāng)受剪螺栓 連接在達到極限承載力時，可能出現(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。 高強螺栓連接中的抗剪螺栓連接時， 通過擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力， 同時也使被連接 件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來傳遞外力。它是以摩

30、擦力剛被克服， 構(gòu)件開始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。 15. 螺栓排列的構(gòu)造要求： ○1 受力要求 : 端距限制—－防止孔端鋼板剪斷，≥ 2do；螺孔中距限制—限制下限以防止孔 間板破裂即保證≥ 3do，限制上限以防止板間翹曲。 ○2 構(gòu)造要求 : 防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。 ○3 施工要求 : 為便于擰緊螺栓，宜留適當(dāng)間距。

31、 16. 普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：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。 以上五種可能破壞形式的前三種， 可通過相應(yīng)的強度計算來 防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來保證。一般當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于 2d0 時，可以避 免端部沖剪破壞； 當(dāng)螺栓夾緊長度不超過其直徑的五倍， 則可防止螺桿產(chǎn)生過大的彎曲變形。 17． 級別代號中， 小數(shù)點前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度， 小數(shù)點后數(shù)字 是材料的屈強比（ fy / fu ）。 8.8 級為： fu ≥800N/mm2， fy/fu=0.8

32、 10.9 級為： fu ≥ 1000N/mm2， fy / fu =0.9 18. 受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達到臨界值時，會發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺? 曲平衡狀態(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)生變形分枝的失穩(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，在軸心壓力作用下可能發(fā)生的 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. 在考慮實際軸心壓桿的臨界力時應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。 20. 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力必

33、須通過綴材來傳遞。但因 綴材本身比較柔細， 傳遞剪力時所產(chǎn)生的變形較大， 從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形， 并降低穩(wěn)定臨界力。 所以在計算整體穩(wěn)定時， 對虛軸要采用換算長細比 （通過加大長細比的方法來考慮綴材變形對降低穩(wěn)定臨界力的影響） 。 21. 鋼梁在彎矩較小時，梁的側(cè)向保持平直而無側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力， 其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)， 并隨著干擾力的除去而消失。 但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達到某一數(shù)值時， 鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會突然離開最大剛度平面向 側(cè)向彎曲， 并同時伴隨著扭轉(zhuǎn)。 這時即使除去側(cè)向干擾

34、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)承受荷載的能力，這 種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失整體穩(wěn)定。 影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、 荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支 承點的位置和距離、梁端支承條件。 提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強受壓翼緣、增加側(cè)向支承點。 22． 在鋼梁中， 當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^大時， 就有可能在梁發(fā)生強度破壞或喪 失整體穩(wěn)定之前， 組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來平面位置的波狀屈曲， 這種現(xiàn)象稱為 鋼梁的局部失穩(wěn)。 組合鋼梁

35、翼緣局部穩(wěn)定性的計算： 梁受壓翼緣自由外伸寬度 b1 與其厚度 t 之比的限值： b1 15 235 t f y 箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間的寬度 b0 與其厚度 t b0 40 235 之比的限值： t f y 組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定的計算 ○1 僅用橫向加勁肋加強的腹板：( c ) 2 ( ) 2 1 cr c,cr cr

36、 2 同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強的腹板： ○ a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 I ）： c ( )2 1 cr 1 c, cr1 cr 1 b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 II ）： ( 2 c2 ) 2 ( )2 1 cr 2 c, cr 2 cr 2 3 同時用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加強的腹板：

37、 ○ a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 I ）： c ( )2 1 cr 1 c, cr1 cr 1 b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格 II ）： ( 2 c2 ) 2 ( )2 1 cr 2 c, cr 2 cr 2 23． 軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件的幾何形狀和尺寸（長度和截面幾何特征） 、桿 端的約束

38、程度和與之相關(guān)的屈曲形式 （彎曲屈曲、 扭轉(zhuǎn)屈曲或彎扭屈曲）及屈曲方向等。另 外，構(gòu)件的初始缺陷（殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性等不同工作階段的性能， 在計算整體穩(wěn)定時， 都需要考慮到。 因此，在對軸心受壓構(gòu)件計算整體穩(wěn)定性時， 引入了整 體穩(wěn)定系數(shù) ，計算公式為： N f 。在計算時， 根據(jù)截面形式、 屈曲方向 （對應(yīng)軸） A 和加工條件，即可根據(jù) 正確地查取 值計算。 壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)可能為彎矩作用平面內(nèi) （彎矩通常繞截面強軸

39、作用） 時的彎曲屈曲， 但當(dāng)構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的剛度不足時， 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)。 在計算其穩(wěn)定性計算時， 除要考慮軸心受壓時所需考慮的 因素外， 還需考慮荷載類型及其在截面上的作用點位置、 端部及側(cè)向支承的約束情況等。 平 面內(nèi)失穩(wěn)計算中，引入等效彎矩系數(shù) mx ，截面考慮塑性發(fā)展，對于實腹式壓彎構(gòu)件， 計算 N mx M x f 。平面外失穩(wěn)計算， 同樣引入等效彎矩系數(shù) tx ， 公式為 xW1x (1 0.8N / N EX ) x A

40、 計算公式為 N tx M x f 。 y A bW1x 可見，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜。 軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承 載能力時， 雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響， 將其做為壓彎構(gòu)件， 但主要還 是承受軸心壓力， 彎矩的作用帶有一定的偶然性。 對壓彎構(gòu)件而言， 彎矩卻是和軸心壓力一 樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能

41、力，同時使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用， 立即產(chǎn)生撓曲， 但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)， 不存在達臨界力時才突然由直變彎 的平衡分枝現(xiàn)象， 故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問題， 其極限承載 力應(yīng)按最大強度理論進行分析。 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的寬厚比 所保證的。 確定限值的原則： 組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體穩(wěn)定失穩(wěn)， 或 者兩者等穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件中， 板件處于均勻受壓狀態(tài)； 壓彎構(gòu)件中， 板件處于多種應(yīng)力狀 態(tài)

42、下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部 壓應(yīng)力等的單獨作用和各種應(yīng)力的聯(lián)合作用） ，彈性或彈塑性性能，同時還有在腹板屈曲后 強度的利用問題。 三、計算題： 1． 解： 一、確定對接焊縫計算截面的幾何特性 1. 計算中和軸的位置（對水平焊縫的形心位置取矩） (30 1) 1 15.5 0.5 9.9cm yb 31 9.9 21.1cm ya 1 ( 20 1) (30 1) 1 2. 焊縫計算截面的幾何特性全部焊縫

43、計算截面的慣性矩 I w 1 1 (30 1) 3 (30 1) 1 6.12 (20 1) 1 9.4 2 4790cm4 12 全部焊縫計算截面的抵抗矩 W wa I w 4790 484cm3 Wwb I w 4790 227cm3 ya 9.9 yb 21.1 腹板焊縫計算截面的面積 Aww (30 1

44、) 1 29cm 2 二、驗算焊縫強度 1.a 點 a M 220 20 104 90.9 N / mm 2 w 185 / 2 (滿足） Wwa 484 103 f f N mm 2.b 點 b M 220 20 104 193.8N

45、/ mm2 f fw 185N / mm2 (滿足） Wwb 227 103 F 220 103 2 Aww 29 10 2 75.9N / mm 折算應(yīng)力 2 3 2 193.82 3 75.92 234.2N / mm2 1.1 fcw 236.5N / mm2 2. 解：

46、 N x N sin 390 sin 60 337.7kN N y N cos 390 cos60 195kN f N x 2 337.7 103 10) 158.7N / mm2 2hel w 0.7 8(200 N y 195 103 2 f 2hel w 2 0.7 8(200 10) 91.6N / mm

47、 ( f ) 2 2 158.7 ) 2 91.6 2 159MPa f f w 160MPa (滿足） f ( 1.22 f 3. 解： N 3 0.7h f Lw3 f f fw 0.7 6 160 1.22 160 10 3

48、 131.2kN N 1 K 1 N N 3 0.7 529 131.2 / 2 304.7kN 2 N 2 K 2 N N 3 0.3 529 131.2 / 2 93.1kN 2 l1 N1 f fw 304.7 10 3 227

49、mm 0.7h f 2 0.7 6 160 2 l 2 N 2 93.1 103 69mm 0.7h f f fw 2 0.7 6 160 2 4．解： 端縫： N 1 2b h f f

50、 w 2 320 0.7 6 1.22 160 10 3 524.7kN e f 側(cè)向： N 2 N N1 1250 524.7 725.3kN Lw 2 N2 5 725.3 103 275mm 28cm 0.7 h f f fw 4 0.7 6 5 4 160 蓋板全長 L 2Lw2 1c

51、m 2 28 1 57cm 5．解： a)N vb n v d 2 f vb 2 4 20 2 130 10 3 81 . 7 kN 4 N cb d t f cb 20 18 305 10 3 109 . 8 kN N b min 81 . 7 KN

52、 b) n N 600 7 .3 KN 取 8 個 [ N b ] m in 81 .7 c) 排列 中距 3d 0 64.5 取 80 端距 2d0 43.0 取 50 邊距 1.5d0 32.25 取 40 d) 凈截面驗算 I I An (160 2 21.5) 18 2106mm2 N 6

53、00 103 2 8 5M P >215MPa An 2 1 0 6 說明凈截面強度不夠，接頭不能承受 600kN 的拉力 ,經(jīng)驗算，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 l 2 2 50 3 80 10 690 mm 6．解： 一、螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計值 單個螺栓受剪承載力設(shè)計值N vb nv d 2 f vb 2 22 130 1 81.6kN ( N minb )

54、 4 4 10 單個螺栓承壓承載力設(shè)計值N cb d t fcb 2 1.4 305 1 85.4kN 10 連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計值 N nN minb 9 81.6 734.4kN 二、構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計值 I II IV V III III I II IV V I-I 截面凈截面面積為 AnI (b n1d0 )t (25 1 2.15)

55、 1.4 32cm2 II-II 截面凈截面面積為 AnII [ 2e1 (n1 1) a 2 e2 n1d0 ]t [2 5 (3 1) 4.52 7.52 3 2.15] 1.4 29.46cm2 III-III 截面凈截面面積為 AnIII (b nIII d0 )t (25 2 2.15) 1.4 28.98cm2 三個截面的承載設(shè)計值分別為 I － I 截面： N AnI f 32 10 2 215 688000 N 688kN II － II 截面： N

56、 AnII f 29.46 10 2 215 633400 N 633.4kN III － III 截面：因前面 I － I 截面已有 n1 個螺栓傳走了（ n1/n ）N的力，故有 (1 n1 ) N AnII f n N AnII f 28.98 10 2 215 701kN n1 (1 1 / 9) 701000 N (1 ) n

57、 構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計值按 II － II 截面 N 633.4kN 三、連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計值（按 V-V 截面確定） Anv (b nV d0 )t (25 3 2.15) 2 0.8 29.68cm2 N Anv f 29.68 102 215 638100N 638.1kN 通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計值應(yīng)按構(gòu)件 II － II 截面的承

58、載能力取 值，即 N max 633.4kN 。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，則會因開孔最多其承載力最小。 7．解： 一、摩擦型高強度螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計值 單個螺栓受剪承載力設(shè)計值 N vb 0.9nf P 0.9 2 0.3 155 83.7kN 連接一側(cè)螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計值 N nN minb 9 83.7 753.3kN 二、構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計值 毛截面： N Af 250

59、14 215 752500 N 752.5kN I － I 截面凈截面面積為 AnI (b n1d0 )t (25 1 2.15) 1.4 32 cm2 n1 1, n 9 根據(jù) n1 N f (1 0.5 n ) An1 即 N An1 f 32 102 215 728.5kN

60、 n1 1 728500 N 1 0.5 1 0.5 n 9 II-II 截面凈截面面積為 AnII [ 2e1 (n1 1) a 2 e2 n1d0 ]t [2 5 (3 1) 4.52 7.52 3 2.15] 1.4 29.46cm2 N AnII f

61、 29.46 10 2 215 760100 N 760.1kN n1 1 1 0.5 1 0.5 n 9 III-III 截面凈截面面積為 AnIII (b nIII d0 )t (25 2 2.15) 1.4 28.98cm2 因前面 I －I 截面已有 n1 個螺栓傳走了（ n1/n ） N 的力，故

62、有 (1 n1 0.5 nIII ) N f n n AnIII N AnIII f 28.98 10 2 215 801100 N 801.1kN n1 nIII ) 2 ) (1 0.5 (1 1/ 9 0.5 n n 9 構(gòu)件所能承受的最大軸心

63、力設(shè)計值按 II － II 截面 N 728.5kN 三、連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計值（按 V-V 截面確定） Anv (b nV d0 )t (25 3 2.15) 2 0.8 29.68cm2 nv 3, n 9 N Anv f 29.68 10 2 215 765700 N 765.7kN nv 3 1 0.5 1 0.5

64、 n 9 通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計值為 N max 728.5kN 。與上題比較增 大 N 728.5 633.4 95.1kN。 8．解： 單個螺栓受剪承載力設(shè)計值 N vb nv d 2 f vb 2 22 130 1 81.7kN 4 4 10 單個螺栓承壓承載力設(shè)計值 N cb d t fcb 2 1.0 305 1 6

65、1kN 10 連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計值 N nN minb 4 61 244kN 節(jié)點板凈截面抗拉承載力： N 10 (400 4 21.5) 215 675kN 故連接的承載力為 N 244kN 9． 解： 單個螺栓受剪承載力設(shè)計值 N vb nv d 2 f vb 1 22 130 1 40.8kN 4 4 10 單個螺栓承壓承載力設(shè)計值 N cb d t

66、fcb 2 2.0 305 1 122kN 10 故應(yīng)按 N b N b kN 進行驗算 min v 40.8 偏心力 F 的水平及豎直分力和對螺栓群轉(zhuǎn)動中心的距離分別為： N 4 60 48kN , ex 18cm 5 V 3 60 36kN, ey 7.5cm 5 T Ney Vex 48 7.5 36 18 1008kN cm 扭矩 T 作用下螺栓“ 1”承受的剪力在 x， y 兩方向的分力： T Ty1 1008 7.5 23.26kN N1x xi2 yi2 4 52 4 7.52