第1小题:【主要解答过程如下】:由《建筑结构荷载规范》附录E的E.1-1条知,一般情况下高耸钢结构基本自振周期可近似按下式计算:
T
=0.013H=0.013×45=0.585s
【点评】:本题主要应了解45m高的通廊钢结构应按高耸钢结构考虑其基本自振周期,然后由《建筑结构荷载规范》附录E中E.1.1条中的计算公式计算出通廊钢结构的基本自振周期T
值。
第2小题:【主要解答过程如下】:由图3-24-1的通廊支架图可知,支架受拉柱肢对基础的单肢拉力是由侧向风荷载F
引起的。故根据《建筑结构荷载规范》,由风荷载效应控制的基本组合应按式(3.2.3-1)确定。
风载取γ
=1.4;活载,有利,取γ
=0,静载,有利,取γ
=1.0。由此,根据式(3.2.3-1)可算得支架受拉柱肢对基础的单肢最大拉力为:
N
=-γ
(F
+F
)/4+γ
F
H/2ι
=-1.0(1100+440)/4+1.4×500×45/2/7.2=+1802.5kN
【点评】:首先应明确由侧向风载引起的起控制作用的基本荷载效应组合,从而根据《建筑结构荷载规范》3.2.5条按荷载效应对结构有利、不利的原则选定各荷载的分项系数。最后可按式(3.2.3-1)算得支架受拉柱肢对基础的单肢最大拉力。
第3小题:【主要解答过程如下】:
ι
=ι
=7m
b/h=398/394=1.01>0.8,按表5.1.2-1均属b类。
因λ
=ι
/i
=7000/173=40.47
λ
=ι
/i
=7000/100=70>λ
故应按λ
=70,查表C-2得ψ=0.751。
由此,可按《钢结构设计规范》式(5.1.2-1)计算得受压杆件的稳定性:
N/ψA=2743×10
/0.751×18760=194.7N/mm。<f=205N/mm
,满足要求。
【点评】:首先应计算b/h值,由《钢结构设计规范》表5.1.2-1确定轴心受压构件的截面分类,然后按λ
或λ
中较大的长细比,查表C-2,查得ψ值,由此,即可按式(5.1.2-1)计算出受压杆件的稳定性。
第4小题:【主要解答过程如下】:
λ=ι
/i=7000/173=40.5
查《钢结构设计规范》表5.1.2-1,板厚t=10mm<40mm,轴心受压构件的截面分类属b类。
查《钢结构设计规范》表C-2,由λ=40.5查得ψ=0.897。
从而按式(5.1.2-1)计算得:
N/ψA=2743×10
/0.897×15386=198.8N/mm
<f=215N/mm
,满足要求。
【点评】:首先计算出钢管的长细比λ,并按《钢结构设计规范》表5.1.2-1根据焊接钢管壁厚来确定轴心受压构件的截面分类,再由表C-2查得ψ,从而计算得N/ψA值。
第5小题:【主要解答过程如下】:将通廊支架在cd处截开,取图3-28-2所示隔离体,采用近似计算,认为受压腹杆受压屈曲,退出工作。则截面上剪力等于风载,由前后2片支架承担,每片支架剪力V
为:
V
=F
/2
由平衡方程,∑x=0,得:
Ncosα=V
=F
/2
将节点d隔离,∑x=0,得:
N
=Ncosα=F
/2
引入风荷载分项系数γ
=1.4,则cd杆的内力设计值为:
N
=γ
·F
/2=1.4×500/2=350kN,压力
λ=ι
/i=7200/69=104.3,查《钢结构设计规范》表5.1.2-1,属b类。
查《钢结构设计规范》表C-2,查得ψ=0.527。
由《钢结构设计规范》式(5.1.2-1)得:N/ψA=350×10
/0.527×3656.8=181.6N/mm
<f=215N/mm
,满足要求。
【点评】:首先取隔离体,根据力的平衡条件求出cd杆的内力设计值N
,此时采用近似计算,认为受压斜腹杆压曲退出工作。
其次,计算cd杆的长细比λ,查表5.1.2-1确定轴心受压杆件的截面分类,然后由表C-2查得ψ,进而计算出N/ψA值。
第6小题:【主要解答过程如下】:交叉腹杆承受的拉力N(见图3-29-1)
Ncosα=F
×tanα=(7/7.2)×cosα=0.717由此可求得:N=F
=1.4×500/2×0.717=488.15kN
查《钢结构设计规范》表7.2.2-2,由一个10.9级的M22高强度螺栓查得其预拉力p=190kN。
由《钢结构设计规范》式(7.2.2-1)计算得抗剪连接中,每个高强度螺栓的承载能力设计值如下:
N
=0.9n
μ=0.9×2×0.45×190=153.9kN由此计算连接的所需高强度螺栓数如下:
n≥N/N
=488.15/153.9=3.2个,故取所需高强度螺栓为4个。
【点评】:首先应按图3-29-1斜腹杆内力计算简图确定斜腹杆的内力N,然后由《钢结构设计规范》表7.2.2-2查得一个高强度螺栓的预拉力P。再按式(7.2.2-1)确定每个摩擦型受剪高强度螺栓的承载能力设计值N
后,即可计算确定该斜腹杆连接所需的高强度螺栓数量。