钢结构第6章(带答案)
第三版钢结构课后题答案第六章
6.1 有一两端铰接长度为4m 的偏心受压柱，用Q235的HN400×200×8×13做成，压力设计值为490kN ，两端偏心距相同，皆为20cm 。
试验算其承载力。
解（1）截面的几何特征：查附表7.2 （2）强度验算：（3）验算弯矩作用平面内的稳定： b /h =200/400=0.5<0.8，查表4.3得： 对x 轴为a 类，y 轴为b 类。
查附表4.1得：x 0.9736ϕ=构件为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故mx 1.0β=（4）验算弯矩作用平面外的稳定： 查附表4.2得：y 0.6368ϕ=对y 轴，支撑与荷载条件等与对x 轴相同故：由以上计算知，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。
轧制型钢可不验算局部稳定。
6.2 图6.25所示悬臂柱，承受偏心距为25cm 的设计压力1600kN 。
在弯矩作用平面外有支撑体系对柱上端形成支点[图6.25(b)]，要求选定热轧H 型钢或焊接工字型截面，材料为Q235（注：当选用焊接工字型截面时，可试用翼缘2—400×20，焰切边，腹板—460×12）。
解：设采用焊接工字型截面，翼缘204002⨯-焰切边，腹板—460×12，（1）截面的几何特征， （2）验算强度：因为：20069.720b t -==<，故可以考虑截面塑性发展。
（3）验算弯矩作用平面内的稳定： 查表4.3得：对x 、y 轴均为b 类。
查附表4.2得：784.0x =ϕ()222EX 22x 206000215.2101.1 1.164.39611kNEA N ππλ⨯⨯⨯'==⨯=对x 轴为悬臂构件，故0.1mx =β；(4)弯矩作用平面外的稳定验算： 查附表4.2，749.0y =ϕ()958.0440003.7007.1235.4400007.12y2yb =-=-=f λϕ构件对y 轴为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故取0.1,0.1tx ==ηβtx xy b 1x362322160010 1.0 1.0400100.749215.2100.958407810N 201.5N mm 205mmN M A W f βηϕϕ+⨯⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯⨯=<=∴此压弯构件是由弯矩作用平面内的稳定控制设计的。
钢结构习题5-6章参考答案
第5章 受弯构件14. 一简支梁，梁跨为7m,焊接组合工字形对称截面150mm 450mm 18mm 12mm ×××（图5-57），梁上作用有均布恒载（标准值，未含梁自重）17.1kN/m ，均布活荷载6.8kN/m ，距梁端2.5m 处，尚有集中恒荷载标准值60kN ，支承长度200mm ，荷载作用面距离钢梁顶面为120mm ，钢材抗拉强度设计值为2215N/mm ，抗剪强度设计值为2125N/mm ，荷载分项系数对恒载取1.2，对活载取1.4。
试验算钢梁截面是否满足强度要求（不考虑疲劳）。
解：截面积2A=1501824141210368mm ××+×=334150450138414323046144mm 1212××=−=x I3x W 1440000mm 2==xI h梁自重 32-67850kg/m 10368mm 10=81.4kg/m=0.814kN/m ××简支梁承受的均布恒载荷载标准值k (0.814+17.1)kN/m=17.9kN/m q =均布线荷载设计值y 1.217.9+1.4 6.8=31kN/m q =××集中荷载设计值y 1.26072kN p =×=（1）验算该简支梁的抗弯强度按y xx nx y ny+γW γW M M f ≤计算，取y 0M =。
集中恒荷载作用处有2x 317 4.512.572 2.531 2.5290.1kN m 272M ×=×+××−××=⋅ 跨中处2x 317 4.513.572 3.531 3.5721279.9kN m 272M ×=×+××−××−×=⋅受压翼缘的宽厚比：w 1b-t b 15012= 3.8t 2t 36−==取x 1.05γ=截面模量6y 22xx nx y ny 290.110+192.3N/mm 215N/mm 1.051440000γγ×==<=×M M f W W （满足） （2）验算抗剪强度 支座处剪力最大且317 4.572108.546.3154.8kN 27V ×=+×=+= 320715018(2079)20712840294mm 2S =××++××=322v w 154.810840294=33.5N/mm 125N/mm 32304614412VS f It τ××==<=×（满足） （3）局部承压强度集中力沿腹板平面作用于梁上翼缘，该荷载作用处未加加劲肋，应验算该处腹板计算高度上边缘的局部承压强度。
第06章碳素钢
工程用钢主要用于建筑、桥梁、船舶和车辆等；机器零 件用钢包括渗碳钢、调质钢、轴承钢和弹簧钢等。这类 钢一般属于低碳钢和中碳钢。 • (2) 碳素工具钢: 用于制造各种工具的钢。包括刃具钢 、量具钢、模具钢。这类钢一般属于高碳钢。 • (3) 特殊性能钢: 具有某种特殊性能的钢。包括不锈钢 、耐热钢和耐磨钢等。
• 工程用铸钢牌号首位冠以“ZG”(“铸钢”二字汉语拼音 字首)。根据GB/T5613—1995规定, 在“ZG”后面有两 组数字, 第一组数字表示该牌号钢屈服点的最低值, 第 二组数字表示其抗拉强度的最低值。
6.2.3 钢铁及合金统一数字代号体系
• 我国国家标准GB/T176156—1998对钢铁及合金产品牌号规定了统一 数字代号, 与现行的GB/T22—2000
• 6.1.6 氢的影响 • 氢在钢中能产生白点，使钢的脆性加大，其他力学性能也明显降低，因此，氢
是钢中的有害元素，必须控制在牌号规定的范围内。
• 钢中杂质除上述6种以外还有很多种，在此不再过多介绍。生产中常需检验的元 素有: 碳、硅、锰、硫、磷5种元素。
6.2 碳钢的分类、编号、性能和用 途
• 6.2.1 碳钢的分类
0.37%以内。由于含量不多, 在碳钢中仅作
为少量杂质存在时, 它对• 锰也是作为脱氧剂加入钢中的。锰有较强的脱氧能力, 消除氧对钢的不利影 响；锰和硫结合形成MnS, 可减轻硫在钢中的有害作用；锰大部分溶于铁素 体中, 形成置换固溶体, 并使铁素体强化, 从而提高钢的强度；一部分锰能溶 于渗碳体中形成合金渗碳体, 从而提高硬度和耐磨性。所以锰也是钢中的有 益元素。
• 氧与铁化合生成氧化铁, 氧化铁与硫化物结合可形成熔点为950℃的共晶体 (FeO+FeS), 使钢在950～1 100℃热加工时引起脆裂, 即“热脆”性。增加钢中 的含氧量, 还降低了钢的塑性、韧性、疲劳强度, 且使钢的冲压和切削等工艺 性能和磁性变坏。
钢结构习题答案第6章
钢结构习题答案第6章第6章钢结构习题答案钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构材料。
它具有高强度、耐腐蚀、抗震等优点，因此被广泛应用于大型建筑、桥梁、塔楼等工程中。
然而，钢结构的设计和施工并不简单，需要经过严格的计算和分析。
本文将针对钢结构的第6章习题提供详细的解答，帮助读者更好地理解和掌握钢结构的相关知识。
1. 问题：一根长度为10m的钢梁，截面为矩形，宽度为200mm，高度为400mm。
如果梁的材料为Q345B，弹性模量为200GPa，计算梁的弯矩和最大应力。
解答：首先计算梁的惯性矩I，根据矩形截面的公式I=(1/12)bh^3，代入宽度和高度的数值，得到I=(1/12)×0.2×0.4^3=0.00533m^4。
然后计算梁的弯矩M，根据梁的长度和材料的弹性模量，使用弯矩公式M=EI/R，其中E为弹性模量，I为惯性矩，R为曲率半径。
曲率半径可以通过梁的长度和挠度计算得到，挠度可以通过梁的受力和材料的弹性模量计算得到。
假设梁的受力为F，根据受力平衡，可以得到F=mg，其中m为梁的质量，g为重力加速度。
将质量和重力加速度的数值代入，得到F=780N。
根据梁的受力和挠度的关系，可以得到挠度δ=F×L^3/(48EI)，将受力、长度、弹性模量和惯性矩的数值代入，得到挠度δ=0.00026m。
最后，根据挠度和曲率半径的关系，可以得到曲率半径R=δ/(2L^2)，将挠度和长度的数值代入，得到曲率半径R=0.0000013m。
将弹性模量、惯性矩和曲率半径的数值代入弯矩公式，可以得到弯矩M=200GPa×0.00533m^4/0.0000013m=820000N·m。
最大应力可以通过弯矩和截面惯性矩的关系计算得到，最大应力σ=M×h/2I，将弯矩、高度和惯性矩的数值代入，得到最大应力σ=820000N·m×0.4m/(2×0.00533m^4)=307MPa。
钢结构理论第6章(压弯构件总复习) 2
如两肢件相同，只验算受压最大肢 3)弯矩作用平面外的稳定 弯矩作用平面外的稳定 =构件绕 y 轴=单肢绕 y 轴 既然单肢稳定已经保证，构件弯矩平面外的稳定 不需验算。
N1 N2 f； f A1 A2
弯矩绕实轴作用
受力性能与实腹式完全相 同，用实腹式公式，只是 平面外稳定系数要用虚轴 的换算长细比查表。
(一)、悬臂构件， β tx =1.0 （二） 、弯矩作用平面外有支撑的构件 1.无横向荷载，有端弯矩
M1 β tx = 0.65 + 0.35 M2
同向曲率取同号，异向曲率取负号 1. 有横向荷载和端弯矩
tx =1.0 （同向曲率） ； tx =0.85（异向曲率）
2. 有横向荷载，无端弯矩
tx =1.0
强度计算
• 边缘屈服准则：要验算疲劳、格构式、受压翼缘超限 • 全截面屈服准则 • 部分塑性准则：静力荷载、间接动载
强度计算
当 mx 、 β tx 较小或截面削弱时，强度控制， 并考虑截面部分塑性（静载、间接动力）
N MX ± ≤f An γ X W nX
取两项应力代数和的绝对值最大点验算
结 谢
束 谢!
N β mx M X f ' A γ X W 2X (1 -1.25 N N EX )
W2 X ——较小翼缘最外纤维的毛截面抵抗矩
W2X-----无翼缘端毛截面模量
实腹式构件弯矩作用平面外稳定计算
产生条件： （1）Ix >> Iy
无 （2）足够的侧向支撑
一般 M 作用在弱轴平面，截面绕强轴受弯； 如 M 作用在强轴平面，使截面绕弱轴受弯， 则压弯杆不可能产生弯矩作用平面外失稳， 只需验算弯矩作用平面内的稳定。
水工钢结构第六章钢桁架讲解
2、结点板的形状及其厚度 结点板的作用主要是通过它将交汇于结点上的腹杆连接到弦杆上， 并传递和平衡结点上各杆内力。
3、腹杆角钢的切割和腹杆长度的确定 4、腹杆的焊接
二、结点板的计算
由静力平衡条件有：
节点板只在弦杆与腹杆之间传力，不直接参与传递弦杆内力，弦杆 若在节点板处断开，应设置拼接角钢在两弦杆间直接传力。
一、支撑
平面桁架在其本身平面内具有较大的刚度，但在垂直于桁架平面 方向（桁架平面外）不能保持其几何不变，即使桁架上弦与檩条 或屋面等铰接相连桁架仍会侧向倾倒。为了防止桁架侧向倾倒破 坏和改善桁架工作性能，对于平面桁架体系，必须设置支撑系统 （水工结构中也称为联结系）。
桁架间的支撑
桁架间的支撑
桁架支撑的作用主要是： (一)：桁架支撑的作用主要是：
2. 下弦横向水平支撑
布置原则：一般情况均应设置下弦横向水平支撑。只有当桁架跨度比较 小（L≤18m），且没有悬挂式吊车，或虽有悬挂吊车但起重吨位不大， 厂房内也无较大的振动设备时，可不设下弦横向水平支撑。 布置位置：与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，以形成空间稳定体。
• 3. 纵向水平支撑 • 布置位置：在屋架下弦（三角形屋架可在下弦或上弦）端
4、施工图设计分为施工设计和详图设计两个阶段，设计文件（图纸） 的名称相应为施工图和施工详图，施工图是编制施工详图的依据， 施工详图则是施工图的深化和补充。 5、随着国内钢结构生产企业技术能力的提高，向国际惯用做法靠拢， 施工图由设计院完成，施工详图由生产企业的技术科完成。
（4）承受并传递水平荷载。 （5）保证结构安装时的稳定且便于安装。
(二)：支撑的布置 桁架的支撑按照布置方向分为横向支撑和纵向支撑。 1.上弦横向水平支撑
钢混组合结构第6章 型钢混凝土柱
N
e
1
fcbx(h0
x) 2
f yAs(h0
as)
faAaf
(h0
aa )
M aw
e
ei
h 2
a
ei e0 ea
e0
M N
26
柱截面受拉边或较小受压边竖向钢筋的应力 s 和型钢翼缘应力 a ，分别不同情况，按下式计
算
1）大偏压柱
x bh0
s fy,a fa
b
1
1
fy fa
2 0.003Es
1. 型钢混凝土柱中的纵向受力钢筋宜采用HRB335、HRB400 热轧钢筋。
2. 纵向钢筋的直径不应小于16mm，净距不宜小于60mm，钢 筋与型钢之间的净间距不应小于40mm，以便混凝土的浇 灌。
3. 型钢混凝土柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不宜小于0 .8％，以使型钢能在混凝土、纵向钢筋和箍筋的约束下 发挥其强度和塑性性能。
期，型钢与混凝土能较好地共同工作，混凝土、型 钢和钢筋变形是协调的。随着荷载的增加，沿着柱 纵向产生裂缝。荷载继续增加，纵向裂缝逐渐贯通 ，把柱分成若干小柱而发生劈裂破坏。在合理配筋
15
情况下，型钢与纵向钢筋都能达到受压屈服 。
与普通钢筋混凝土柱不同的是，当加荷到破坏荷 载的80％以上时，型钢与混凝土粘结滑移明显。因 此，一般在沿型钢翼缘处均有明显的纵向裂缝。尽 管在高应力时粘结滑移现象是明显存在的，但在轴 心受压型钢混凝土柱的试验中发现，在合理配钢情 况下，当柱达到最大荷载时，混凝土的应力仍然能 达到混凝土的轴心抗压强度。
长柱的承载力低于相同条件下的短柱承载力，可 采用型钢混凝土柱的稳定系数来考虑这一因素。该 稳定系数值随着长细比的增大而减小，可根据表6.3 .1确定。
薄板的屈曲
件的板，用平衡法很难求解；需用能量法或数值法求解。
✓理想薄板失稳属于稳定的分叉失稳。对于有刚强侧边支撑的板，会 产生薄膜应力，提高钢板屈曲后的强度（屈曲后强度）。
✓按照小挠度理论分析只能得到板的分叉屈曲荷载，根据大挠度理论 分析才能得到板的屈曲后强度和板的挠度。
第6章 薄板的屈曲
➢ 小挠度理论板的弹性曲面微分方程
D 2
A2
m2
a2
2
m2 2b2
6a2
1
ab
px 12
A2
m2 2
a2
ab3
由势能驻值原理，有：A
Dm2
a
2b
m2 2b2
a2
1
px
m2 2b3
a
0
第6章 薄板的屈曲
➢ 能量法计算板的弹性失稳荷载
✓瑞利-里兹法
A0
px
m2 2b2
a2
6
1
D b2
2D
b2
1
2
m2 2b2
a2
61
令 m 1，可得px的最小值：
2D px,cr k b2
k
2b2
a2
6 1
/
2
若取 0.3，则：
k
0.425
b2 a2
均匀受压三边简支一边自由
第6章 薄板的屈曲
➢ 能量法计算板的弹性失稳荷载
✓迦辽金法
要求假定的挠曲面函数符合板的几何和自然边界条件。
假定挠曲面函数为：
a
0
a
0
L
w
sin
x a
sin
y a
dxdy
0
a
0
a
0
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1 第6章 拉弯和压弯构件
1 实腹式偏心受压构件的整体稳定，包括弯矩作用平面内的稳定和弯矩作用平面外的稳定。
2 保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其长细比。
3 格构式压弯构件绕虚轴弯曲时，除了计算平面内整体稳定外，还要对缀条式压弯构件的单肢按轴心受压构件计算稳定性。
4 缀条格构式压弯构件单肢稳定计算时，单肢在缀条平面内的计算长度取分肢上相邻的两个缀条与单肢交点间距离，而在缀条平面外则取相邻两个支撑之间的距离。
5 f N N W M A N EX x x x mx x ≤-+)8.01('1γβϕ是计算实腹式压弯构件弯矩作用平面内稳定的
公式，其中x ϕ表示按轴心受压构件计算对x 轴的稳定系数，x W 1表示对受压翼
缘计算的截面抗弯模量，mx β是等效弯矩系数，'EX N 的表达式表示
2
21.1X EA λπ。