钢结构设计PPT全套教程课件4章例题.ppt

钢结构,设计原理例题,【例4.1】图4.9示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双角钢拉杆，截面为2┗10010，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径d＝200mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为Q235钢。,第4章例题,图4.9,【解】查型钢表附表7.4，2∠10010角钢，，，，角钢的厚度为10mm,在确定危险截面之前先把它按中面展开如图5.9b所示。正交净截面的面积为,齿状净截面的面积为,危险截面是齿状截面，此拉杆所能承受的最大拉力为,容许的最大计算长度为,对x轴，,对y轴，,【例4.2】图4.21a所示为一管道支架，其支柱的设计压力为N1600kN设计值，柱两端铰接，钢材为Q235,截面无孔眼削弱。试设计此支柱的截面①用普通轧制工字钢；②用热轧H型钢；③用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边。,图4.21,【解】支柱在两个方向的计算长度不相等,故取如图4.21b所示的截面朝向，将强轴顺X轴方向,弱轴顺Y轴方向。这样，柱在两个方向的计算长度分别为,1.轧制工字钢[图4.21b],1试选截面,假定，对于轧制工字钢，当绕x轴失稳时属于a类截面，由附表4.1查得;绕y轴失稳时属于b类截面，由附表4.2查得。,需要的截面几何量为,由附表7.1中不可能选出同时满足和的型号，可适当照顾到和进行选择。现试选I56a，,2截面验算,因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行整体稳定和刚度验算。,长细比,远大于，故由查附表4.2得。,2.热轧H型钢,1试选截面[图4.21c],由于热轧H型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因此长细比的假设值可适当减小，假设。,对宽翼缘H型钢，因，所以不论对x轴或y轴都属于b类截面，当时，由附表4.2查得，所需截面几何量为,由附表7.2中试选HW250250914,,2截面验算,因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行整体稳定和刚度验算。,长细比,因对x轴和y轴值均属于b类，故长细比的较大值查表得。,3.焊接工字形截面[图4.21d],1试选截面,参照H型钢截面，选用截面如图5.15d所示，翼缘2－25014，腹板1－2508，其截面面积,2整体稳定和长细比验算,长细比,因对x轴和y轴值均属于b类,故由长细比的较大值查附表4.2得。,3局部稳定验算,翼缘外伸部分,腹板的局部稳定,截面无孔眼削弱，不必验算强度。,4构造,因腹板高厚比小于80，故不必设置横向加劲肋。翼缘与腹板的连接焊缝最小焊脚尺寸为,采用。,【例4.3】（注册结构师考题题型）封闭式通廊的中间支架如图4.22所示，通廊和支架均采用钢结构,材料为Q235B钢,焊条采用E43型。支架柱肢的中心距为7m和4m，支架的交叉腹杆按单杆受拉考虑。（1）已知支架受压柱肢的压力设计值N26989kN，柱肢采用热轧H型钢HW3943981118，，柱肢近似作为桁架的弦杆，按轴心受压杆件设计,其整体稳定计算数值（）与（）最接近。提示按b类截面查轴心压杆稳定系数。（A）191.5（B）179.2（C）163.1（D）214.3,图4.22例4.3图,答案（A）主要作答过程,查附表4.2得,（A）175.2，185.8（B）152.3，185.8（C）175.2，195.3（D）152.3，195.3提示按b类截面查轴心压杆稳定系数。,答案（C）。主要作答过程,2、整体稳定计算,查附表4.2得,1、强度验算,【例4.4】设计一缀板柱，柱高6m，两端铰接，轴心压力为1000kN设计值,钢材为Q235钢，截面无孔眼削弱。,【解】柱的计算长度为。,1.按实轴的整体稳定选择柱的截面,假设,查附表4.2b类截面得，需要的截面面积为,选用2［22a，，。,验算整体稳定性,查表得,2.确定柱宽b,假定约等于，,采用图4.23的截面形式，，故，取。,单个槽钢的截面数据图4.23,整个截面对虚轴的数据,查得,3.缀板和横隔,选用一1808，，采用。,分肢线刚度,两侧缀板线刚度之和,横向剪力,缀板与分肢连接处的内力为,取角焊缝的焊脚尺寸，不考虑焊缝绕角部分长[图4.21b]，采用。剪力T产生的剪应力（顺焊缝长度方向）,弯矩M产生的应力垂直焊缝长度方向,合应力,横隔采用钢板[图4.22a]，间距应小于9倍柱宽（即923＝207cm）。此柱的简图如图4.24所示。,【例4.5】根据例4.2所选择的焊接工字形截面柱设计其柱脚。轴心压力的设计值为1700kN，柱脚钢材为Q235钢，焊条E43型。基础混凝土的抗压强度设计值.,图4.36,【解】采用图4.34b的柱脚形式。,1.底板尺寸需要的底板净面积,采用宽为450mm,长为600mm的底板（图4.36）,毛面积为450600＝270000mm2，减去锚栓孔面积（约为4000mm2），大于所需净面积。,基础对底板的压应力为,底板的区格有三种，现分别计算其单位宽度的弯矩。,区格①为四边支承板，,查表4.7,。,区格②为三边支承板，,查表4.8,。,区格③为悬臂部分，,这三种区格的弯矩值相差不大，不必调整底板平面尺寸和隔板位置。最大弯矩为,底板厚度,2.隔板计算将隔板视为两端支于靴梁的简支梁，其线荷载为,隔板与底板的连接（仅考虑外侧一条焊缝）为正面角焊缝，。取，焊缝强度计算,设hf8mm，求焊缝长度（即隔板高度）,取隔板高270mm，设隔板厚度t8mmb/50278/505.6mm。,隔板与靴梁的连接（外侧一条焊缝）为侧面角焊缝，所受隔板的支座反力为,验算隔板抗剪抗弯强度,3.靴梁计算,靴梁与柱身的连接4条焊缝，按承受柱的压力N1700kN计算，此焊缝为侧面角焊缝，设hf10mm，求其长度,取靴梁高400mm。,靴梁作为支承于柱边的悬伸梁[图4.36b]，设厚度t10mm，验算其抗剪和抗弯强度。,靴梁与底板的连接焊缝和隔板与底板的连接焊缝传递全部柱的压力，设焊缝的焊脚尺寸均为hf10mm。,所需的焊缝总计算长度应为,显然焊缝的实际计算总长度已超过此值。,柱脚与基础的连接按构造采用两个20mm的锚栓。,