型钢的工程计算实例

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1、课堂讨论1．拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与什么有关？答：拉杆要控制刚度是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害及改变杆件轴心受拉的性质。验算：构件长细比小于或等于容许长细比，即：。拉杆允许长细比与拉杆所受荷载的性质有关。2． 计算轴心受压缀条柱时，如何考虑柱的剪切变形的影响？此时柱的整体等稳定条件是什么？答：轴心受压柱的临界力。对格构式缀条柱的虚轴，单位剪切角较大，剪力产生的剪切变形不能忽略，它将降低整体稳定临界力，因此设计中将构件计算长度定为，为放大系数，以考虑这一不

2、利影响，用换算长细比来替代（x为虚轴）。柱的整体等稳定条件为（y为实轴）。3． 试述提高轴心受压构件整体稳定性的措施。　答：轴压构件当较大时为弹性失稳，此时临界力只与长细比有关，所以可通过改变支承条件（如杆端将铰支改为固定，中间加支承点等）来减小计算长度，或改变截面形状，增大回转半径来提高整体稳定性；当轴压构件长细比较小时为弹塑性失稳，此时其临界力与材料强度也有关，因此提高钢号对提高整体稳定性也有一定作用。此外，截面形式与整体稳定性也有关，在三类截面a、b、c中，a类最好，c类最差。4．在缀条式轴心受压格构柱中

3、，为什么要限制单肢的长细比？如何限制？答：为使格构柱单肢不先于整体失稳，要限制单肢的长细比。通过保证单肢长细比（为两个主轴方向长细比中的较大值）。5．钢结构轴心受压构件整体稳定承载力时按什么原理确定的？答：考虑杆长千分之一的初始挠度，忽略初始偏心，计入焊接残余应力的影响，根据压溃理论用有限元方法确定构件的临界应力。6．请说明轴心受压焊接工字型截面钢柱采用有效截面验算稳定的概念。答：当轴心受力工字型截面中的腹板发生局部失稳时，在不采取措施的情况下可以采用有效截面的概念进行计算。即计算时仅考虑腹板两边缘各。如图。1

4、27．一轴心受压柱，有两种可能的荷载作用方式1）重力集中荷载P作用在柱顶2）一重力集中荷载0.7P作用在柱顶，另一重力集中荷载0.3P作用在柱高的中点  问哪一种稳定承载力较高，为什么？答：后一种稳定承载力较高。从能量法角度分析，前者全部荷载作用在顶部引起的变形较大，所以其临界应力较小，稳定承载力较低。8．轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。答：轴压构件一般由稳定控制。轴心压杆在较小时的失稳为弹塑性失稳，此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。9．

5、影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有那些？现行钢结构设计规范中主要考虑了其中那些最不利的初始缺陷？答：影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有：（1）初始变形；（2）初始偏心；（3）残余应力；（4）材质不均；等。规范中主要考虑的有：（1）初始弯曲（2）残余应力。10．图示箱形柱，柱内均填素混凝土，在轴心压力作用下，是否会发生局部屈曲？若改为圆管柱是否会发生局部屈曲？　答：前者会发生局部屈曲，腹板或翼缘向外曲鼓；后者不会局部屈曲，因为在内部砼挤压下钢管环向受拉。　12例   题例1：一块－400×20的钢板用两块

6、拼接板－400×12进行拼接。螺栓孔径22mm，排列如图。钢板轴心受拉，N＝1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，请问：(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)拼接板的强度是否需要验算？解：钢材为Q235，f=215N/mm2(1)    1－1截面钢板的所以1－1截面钢板强度足够。(2)    需要验算2－2截面强度，因为2－2的An小于1－1。假定N在13个螺栓中平均分配，则2－2截面传递的拉力N’为：2－2截面的

7、，足够。12(3)    两块拼接板厚度之和大于原钢板厚，所以钢板抗拉强度足够，拼接板就无需验算。 例2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x=10m，l0y=5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比。要求：（1）验算整体稳定性（2）验算局部稳定性解：(1)    验算整体稳定性：A=400202+40010=2104mm212对x轴为b类截面，对y轴为c类截面，查表：，如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允许范围之内。（2）验算局部稳定

8、a.翼缘b.腹板局部稳定均满足。　自我测试轴心受力构件  窗体顶部一、选择题(选择题答案:c,c,d,a,b,b,c,c,a,b,a,d,a,d,c)1.一根截面面积为A，净截面面积为An的构件，在拉力N作用下的强度计算公式为______。              2.轴心受拉构件按强度极限状态是______。    净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度   12毛截面的平均应力达到钢