9999钢结构设计大作业答案

-1-西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷学号：姓名：层次：本科类别：网教专业：土木工程2015年12月课程名称【编号】：钢结构设计【0759】A卷题号一二三四五总分评卷人得分（横线以下为答题区）一、问答题1、简述单层钢结构厂房的结构布置。答：单层厂房钢结构的组成单层厂房结构必须具有足够的强度、刚度和稳定性，以抵抗来自屋面、墙面、吊车设备等各种竖向及水平荷载的作用。单层厂房钢结构一般是由天窗架、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁(或衍架)、各种支撑以及墙架等构件组成的空间骨架横向平面框架，是厂房的基本承重结构，由框架柱和横梁(或屋架)构成。承受作用在厂房的横向水平荷载和竖向荷载并传递到基础。纵向平面框架，由柱、托架、吊车梁及柱间文撑等构成。其作用是保证厂房骨架的纵向不可变性和刚度，承受纵向水平荷载(吊车的纵向制动力、纵向风力等并传递到基础。屋盖结构，由天窗架、屋架、托架、屋盖支撑及棱条构成。2、答：对于有吊车的厂房，跨度一般取上部柱中心线间的横向距离，可按式(2.1-1)确定：式中—支撑式梁式吊车或桥式吊车的跨度；—由吊车大轮中心线至上柱轴线的距离（图2.1-4），应满足下式要求：—吊车梁或吊车桥架悬伸长度，可由行车样本查得；—吊车外缘和柱内缘之间的必要空隙：当吊车其重量不大于500时，不宜小于80mm；当吊车起重量大于或等于750时，不宜小于100mm；当吊车和柱之间需设走道时，则不得小于400mm。—上段柱宽度。3、答：①优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面以增加截面的回转半径，受压构件应满足局部稳定的要求。②角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。直接与支撑或系杆相连的最小肢宽，应根据连接螺栓的直径d而定。垂直支撑或系杆如连接在预先焊于桁架竖腹杆及弦杆的连接板上时，则悬伸肢宽不受此限。③屋架节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度，对单壁式屋架，可根据腹杆的最大内力(对梯形和人字形屋架)或弦杆端节间内力(对三角形屋架)选用；对双壁式屋架的节点板，则可按上述内力的一半选用。④跨度较大的桁架(例如≥24m)与柱铰接时，弦杆宜根据内力变化而改变截面，但半跨内一般只改变一次。变截面位置宜在节点处或其附近。改变截面的做法通常是变肢宽而保持厚度不变，以便处理弦杆的拼接构造。⑤同一屋架的型钢规格不宜太多，以便订货。同时应尽量避免选用相同边长或肢宽而厚度相差很小的型钢，以免施工时产生混料错误。⑥当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边缘距离≥100mm时，计算杆件强度可不考虑截面的削弱。⑦单面连接的单角钢杆件，考虑受力时偏心的影响，在按轴心受拉或轴心受压计算其强度或稳定以及连接时，钢材和连接的强度设计值应乘以相应的折减系数。4、答：1.承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。2.减少柱在平面外的计算长度。3.保证厂房的纵向则度。5、解：用填板连接而成的双角钢T形截面受压构件，若按实腹式受压构件进行计算，则填板间距S≤40i，对于双角钢T形截面时，i取一个角钢与填板平行的形心轴的回转半径。同时规定受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。由于S≤40i=40ix=40×1.53=61.2cm，只需设置1块，而受压构件设置的最小数是2块，故该受压腹杆应设置2块。3、如图所示上弦杆与腹杆之间的节点板，上弦杆为2L100×10，节点板厚t=12mm。承受集中力P=37.44kN，弦杆内力差△N=421200N，为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板的上边缘可缩进肢背8mm，用塞缝连接。求：上弦杆角钢趾部角焊缝的焊脚尺寸。-2-解：肢背：hf=t/2=6mm，lw=360-12=348mm。承受集中力P=37.44kN，则：τf=P/2×0.7hf×lw=37440/(2×0.7×6×348)=13N/mm2FFW=160NPmm2肢尖：肢尖焊缝承担弦杆内力差421200N，偏心距e=10-2.5=7.5cm，偏心弯矩：M=△Ne=421200×75=31590000N·mm，hf=8mm，则τ△N=△N/(2×0.7hflw)=421200/(2×0.7×8×348)=108N/mm2σM=M/WW=6×31590000/(2×0.7×8×3482)=140N/mm2[τ2△N+(σM/1.22)2]1/2=[1072+(138/1.22)2]1/2=158N/mm2FFW=160NPmm2满足强度要求。二、计算题1、解：根据《钢规》第7.2.2条第1款，式（7.2.2-1）及表7.2.2-1、表7.2.2-2，一个10.9级M16高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：Nbv=0.9nfμP=0.9×1×0.35×100=31.5kN高强度螺栓数量计算：n=V/Nbv=110.2/31.5=3.29，取4个。2、解：H+W1=(N1-N2)cosθ则：N1=N2=（H+W1）/2cosθ式中：N1—斜拉杆承载力设计值；N2—斜压杆承载力设计值；N2=-N1三、综合分析题1、解：根据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）式4.1.4-2计算，2、解：根据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）第3.2.2条，每个吊车轮处由吊车摆动引起的横向水平力标准值Hk=αPk，max，对软钩吊车，α取0.1，则Hk=0.1×355=35.5kN。3、解：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第3.2.3条、第6.3.1条及第6.1.1条及条文说明，此吊车荷载动力系数取1.1，荷载分项系数取l.4，则集中荷载F=1.1×1.4×355×103=546.7×103N；lz=a+5hy+2hR=50+5×45+2×150=575mm。根据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）第4.1.3条计算，。式中，ψ为集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取1.35；代入公式得：σc==71.3N/mm2。4、解：根据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）第7.1.3条，计算，计算厚度he=0.7×10=7mm；双面角焊缝连接，故计算长度lw=2×（2425-2×10）=4810mm；代入公式得剪应力设计值τf=3041.7×103/（7×4810）=90.3N/mm2。5、解：根据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）第6.2.3计算，αf·Δσ≤［Δσ］2×106查表6.2.3-1，等效系数αf=0.8；根据附录E可知，构件和连接类别属于8类，查表6.2.3-2，8类连接容许应力幅［Δσ］2×106=59N/mm2；代入公式得，疲劳应力幅为Δσ=59/0.8=73.75。