《軸力構(gòu)件習(xí)題》word版

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1、軸力構(gòu)件習(xí)題課題1：如圖1所示，一焊接工形軸壓柱，承受軸壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN(包括柱的自重)，計(jì)算長度lox=7m，loy=3.5m。翼緣為剪切邊，每塊翼緣上設(shè)有兩個(gè)直徑d0=24mm的螺栓孔。鋼板為Q235-B.F鋼。試驗(yàn)算此柱截面。圖1：焊接工字形柱截面解：翼緣厚20mm，f=205N/mm2，fy=225N/mm2；腹板f=215N/mm2，fy=235N/mm2。一、柱截面的幾何特性毛截面：A=250cm2；凈截面積：An=A-4d0t=230.8cm2；毛截面慣性矩：Ix=145683c

2、m4；Iy=41667cm4回轉(zhuǎn)半徑：ix=24.14cm；iy=12.91cm二、截面驗(yàn)算1．強(qiáng)度2．剛度和整體穩(wěn)定性截面對(duì)x軸屈曲屬b類，對(duì)y軸屈曲屬c類，查得：3．局部穩(wěn)定性因；取30。翼緣板：；可以腹板：；可取腹板有效截面兩端各20tw=200mm，有效毛截面積Ae=240cm2，有效凈截面積Aen=Ae-4d0t=220.8cm2；強(qiáng)度驗(yàn)算：N/Aen=203.8N/mm2

3、無削弱。已知柱高6m，兩端鉸接，承受軸壓力設(shè)計(jì)值N=6000kN（包括柱身等構(gòu)造自重），鋼材用Q235-B.F鋼。解：f=215N/mm2；fy=235N/mm2；計(jì)算長度l0x=l0y=6m；截面屈曲屬b類。一、初選截面1．假設(shè)長細(xì)比=30，查得2．需要；ix=iy>20cm；ix=0.39h；iy=0.39b得：b=513mm；取b=500mm；；取t=16mm。h=513mm；取h=460mm；tw=(A-2bt)/2/hw=15.0mm；取hw=16mm。選用截面尺寸如圖2所示：圖2：箱形截面尺

4、寸面積：A=307.2cm2；慣性矩：Ix=116621cm4；Iy=119571cm4；回轉(zhuǎn)半徑：ix=19.48cm；iy=19.73cm二、截面驗(yàn)算1．剛度和整體穩(wěn)定性截面對(duì)x軸、y軸屈曲均屬b類，x軸控制；查得：2．局部穩(wěn)定性腹板與翼緣只能采用從外面施焊的V形對(duì)接焊縫，驗(yàn)算翼緣板的寬厚比時(shí)，寬度取兩腹板的中心距離。翼緣板：；可以腹板：；可以。思考：若鋼材選用16Mn鋼，f=315N/mm2，；比采用Q235鋼時(shí)承載能力提高了42.7％，與鋼材強(qiáng)度的提高幅度46.5％差不多，這是因?yàn)榇酥L細(xì)比較小

5、，提高材料強(qiáng)度比較有效。題3：屋蓋桁架軸壓桿件的設(shè)計(jì)：上弦桿承受軸壓力設(shè)計(jì)值N=1034kN，計(jì)算長度l0x=150.9cm，l0y=301.8cm，節(jié)點(diǎn)板厚14mm，鋼材為Q235-B.F鋼。采用雙角鋼截面，截面外伸肢上有兩個(gè)直徑d0=21.5mm的螺栓孔，其位置在節(jié)點(diǎn)板外。試選擇此截面。解：l0y/l0x=2，可選用不等邊雙角鋼短邊相連，也可選用等邊雙角鋼。一、選用不等邊雙角鋼短邊相連設(shè)=55；；選用2L160×100×12，短邊相連（圖3）。A=60.11cm2，ix=2.82cm，iy=7.90

6、cm，r=13mm。圖3：不等邊角鋼短邊相連圖4：兩塊鋼板焊接的T形截面驗(yàn)算：1、強(qiáng)度：An=60.11-2×2.15×1.2=54.94cm2；=188.2N/mm2

7、75cm2，ix=4.34cm，iy=6.27cm，r=14mm。驗(yàn)算：1、強(qiáng)度：An=54.75-2×2.15×1.0=50.45cm2；=205.0N/mm2

8、果相比較，最后確定選用的截面。因?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)板較厚時(shí)，，再考慮局部穩(wěn)定和角鋼規(guī)格，可能選用等邊雙角鋼。一、改為兩塊鋼板焊接的T形截面。截面對(duì)x軸屈曲屬b類，對(duì)y軸屈曲屬c類。設(shè)：；；利用：ix=0.26h，iy=0.24b，得：b=331mm。取b=340mmt=(0.7~0.75)A/b=11.6~12.5mm，取t=12mm；h=114mm，取tw=t=12mm，hw=(A-bt)/tw=130.4mm>114mm，取hw=130mm。選用