鋼結(jié)構(gòu)的第四章作業(yè)參考答案涉及了鋼結(jié)構(gòu)工程中的關(guān)鍵概念、設(shè)計(jì)原則和施工方法。在設(shè)計(jì)部分，重點(diǎn)講解了如何根據(jù)載荷條件選擇合適的鋼材類型和構(gòu)造形式，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算以確保安全。還強(qiáng)調(diào)了連接方式的重要性，并介紹了幾種常見的焊接技術(shù)。施工方面，則討論了鋼結(jié)構(gòu)安裝的準(zhǔn)備工作、主要步驟和需要注意的安全措施。還提到了一些常見的問題和解決方案，如構(gòu)件變形、連接松動(dòng)等，以及如何通過加固和維修來提高結(jié)構(gòu)的可靠性。還簡(jiǎn)要介紹了鋼結(jié)構(gòu)的防腐和防火措施，以延長(zhǎng)其使用壽命并確保安全。

鋼結(jié)構(gòu)第四章作業(yè)參考答案

4.1 驗(yàn)算由2L63×5組成的水平放置的軸心拉桿的強(qiáng)度和長(zhǎng)細(xì)比

軸心拉力的設(shè)計(jì)值為270KN，只承受靜力作用，計(jì)算長(zhǎng)度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。

解答

首先，我們需要查表得到2L63×5的截面特性。假設(shè)查表得到的數(shù)據(jù)為：

• 面積 $A = 2228.12 \, \text{mm}^2$A=2228.12mm2
• 截面模量 $W = 215 \, \text{cm}^3$W=215cm3

接下來，我們計(jì)算該截面能承受的最大軸力：

$N = f \cdot A = 215 \, \text{N/mm}^2 \times 2228.12 \, \text{mm}^2 = 478,293 \, \text{N}$N=f?A=215N/mm2×2228.12mm2=478,293N

由于設(shè)計(jì)值為270 kN，顯然這個(gè)截面能夠滿足要求。但是題目要求如果截面尺寸不夠，應(yīng)改用什么角鋼。假設(shè)查表得知2L63×6的截面特性為：

• 面積 $A = 14.58 \, \text{cm}^2$A=14.58cm2
• 截面模量 $W = 98.2 \, \text{cm}^3$W=98.2cm3

我們可以重新計(jì)算：

$N = f \cdot A = 215 \, \text{N/mm}^2 \times 14.58 \, \text{cm}^2 \times 10^3 = 313,970 \, \text{N}$N=f?A=215N/mm2×14.58cm2×103=313,970N

這仍然大于設(shè)計(jì)值270 kN，因此2L63×6也能夠滿足要求。

4.2 驗(yàn)算一塊400×20的鋼板用兩塊400×12的拼接板進(jìn)行拼接的強(qiáng)度

鋼板軸心受拉，N=1350 kN（設(shè)計(jì)值）。鋼材為Q235鋼。

解答

首先，我們需要計(jì)算1-1截面的強(qiáng)度：

• 20厚鋼板：$668 \times 20 \times 20 = 266,800 \, \text{mm}^2$668×20×20=266,800mm2
• 12厚拼接板：$80 \times 16 = 1280 \, \text{mm}^2$80×16=1280mm2

總截面積為：

$A_{total} = 266,800 + 1280 = 268,080 \, \text{mm}^2$Atotal?=266,800+1280=268,080mm2

設(shè)計(jì)值為1350 kN，因此應(yīng)力為：

$\sigma = \frac{N}{A_{total}} = \frac{1350 \times 10^3}{268,080} = 5.04 \, \text{N/mm}^2$σ=Atotal?N?=268,0801350×103?=5.04N/mm2

由于Q235鋼的許用應(yīng)力為215 N/mm2，因此1-1截面的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)于2-2截面，由于螺栓較多，截面削弱較大，需要單獨(dú)驗(yàn)算。假設(shè)20厚鋼板的凈截面積為：

$A_{net} = 5800 \times 20 = 116,000 \, \text{mm}^2$Anet?=5800×20=116,000mm2

應(yīng)力為：

$\sigma = \frac{N}{A_{net}} = \frac{1350 \times 10^3}{116,000} = 11.64 \, \text{N/mm}^2$σ=Anet?N?=116,0001350×103?