西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别： 网教 专业：土木工程 课程名称【编号】： 钢结构设计 【0759】 A 卷大作业 满分：100 分1～5 题条件：为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用钢材为 Q235B，焊接使用 E43 型焊条。楼板为 SP10D 板型，面层做法 20mm 厚，SP 板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为 2.5kN/m2（包括 SP10D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为 4.0 kN/m2。夹层平台结构如图所示。1、 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为25 .8 kN /m（不包括次梁自重）。试问，强度计算时，次梁的弯曲应力值？（20 分） 解答：考虑次梁自重的均布荷载设计值： ql=(25 . 8+1. 2×0. 243)=26 .09 kN /m 次梁跨中弯矩值： ML=18qLL2=18×(26 .09×4 .52)=66 . 04 kN⋅m 根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第4.1.1条式（4.1.1）- 1 - 弯曲应力计算值：承受静力荷载，应考虑截面塑形发展系数，对工字型截面γx=1 .05 σ =MxγxWnx=66 . 04×1061 . 05×319 . 06×103=197 . 13 N /mm22、该夹层结构中的主梁与柱为铰接支承，求得主梁在点“ 2”处（见柱网平面布置图，相当于在编号为“2”点处的截面上）的弯矩设计值M2= 1107 . 5 kN⋅m，在点“2”左侧的剪力设计值V2=120 . 3 kN，次梁受载情况同题 17）。试问，在点“2”处主梁腹板上边缘的折算应力设计值（N /mm2）？(20 分)提示：1.主梁单侧翼缘毛截面对中和轴的面积矩S=2121 . 6×103mm3； 2.假定局部压应力σc=0。 解答：点“2”处主梁腹板边缘处的弯曲正应力计算： 根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 4.1.4 条，式（4.1.4-2）（P.24） σ2=M2Ixy1=1107 . 5×106231147 .6×104×(9002−16)=207 . 9 N /mm2<215 N /mm2 点“2”处左侧的主梁腹板边缘处的剪应力值计算： 根据《钢结构设计 规范 》（ GB50017-2003）第 4.1.2 条，式（ 4.1.2 ）（P.22）式中计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩 S，已在题中提示中给出。 τ2=VSIxtw=120 . 3×103×2121 . 6×103231147 . 6×104×8=13. 80 N /mm2 根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 4.1.4 条，式（4.1.4-1）（P.23）作用点“2”处左侧主梁腹板边缘处的最大折算应力： √σ22+σc2−σσc+3 τ22=√207 . 92+0−0+3×13 . 82=209 .2 N /mm23、该夹层结构中的主梁翼缘与腹板采用双面连接，焊缝高度hf=6 mm；其他条件同18）。试问，在点“2”次梁连接处，主梁翼缘与腹板的焊接连接强度设计值（N /mm2）？（20 分） 解答： 根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 7.3.1 条，次梁连接处主梁腹板设置加劲肋，取 F=0。 12 he√(VSfI)2+(ψFβflZ)2=12×0. 7×6√120 . 3×103×2121 .6×103231147 . 6×104+0=13 .1 N /mm2 4、夹层结构一根次梁传给主梁的集中荷载设计值为 58.7kN，主梁与该次梁连接处的加劲肋和主梁腹板采用双面直角角焊缝连接，设焊缝高度hf=6 mm，加劲肋的切角尺寸如图。试问，该焊缝连接的剪应力设计值（N /mm2）？（20 分）提示：按侧面角焊缝进行计算。 解答： 根据《钢结构设计规范》（ GB50017-2003）第 7.1.3 条，式（7.1.3-2）（P.64）及第 8.2.7 条第 5 款（P.80），侧面角焊缝长度不宜大于60 hf，当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。 τf=Nhelw=N0 . 7 hf×2×60 hf=58 . 7×1030 .7×6×2×60×6= 19 . 4 N /mm2- 2 - 5、在夹层结构中，假定主梁作用于立柱的轴向压力设计值N=307 . 6 kN；立柱选用Q235B 钢材，截面无孔眼削弱，翼缘板为焰切边。立柱与基础刚接，柱顶与主梁为铰接，其计算长度在两个主轴方向均为 5.50m。要求对立柱按实腹式轴心受压构件作整体稳定性验算。试问，柱截面的压应力设计值（N /mm2）？（20 分） 解答：根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 5.3.8 条、表 5.3.8（P.56），受压立柱构件在两个方向（强轴和弱轴）的计算长度均为 5.5m，受压立柱构件的容许长细比[λ]取 150。 l0 x=l0 y=5500 mm ix=√IxA=√7595 . 9×10477 . 6×102=98. 9 mm， iy=√IyA=√2485 . 4×10477 . 6×102=56 . 6 mm λx=l0 xix=550098 .9=55 . 61，λy=l0 yiy=550056 . 6=97 . 17根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 5.1.2 条、表 5.1.2-1（P.37），H 形截面，焊接、焰切边，对 x 轴和 y 轴均为 b 类截面，查附录 C，表 C-2（p.130），ϕx=0 . 83>ϕy=0 . 5738根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第 5.1.2 条、表 5.1.2-1（P.36） NϕyA=307 . 6×1030 .5738×77 .6×102=69. 1 N /mm2<215 N /mm2- 3 -