鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理劉智敏第三章課后題答案

1、第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接12. 如圖3-57所示的對接焊縫，鋼材為Q235，焊條為E43型，采用焊條電弧焊，焊縫質(zhì)量為三級，施焊時加引弧板和引出板。已知，試求此連接能承受的最大荷載。解：因有引弧板和引出板，故焊縫計算長度lw=500mm，則焊縫正應(yīng)力應(yīng)滿足：其中，故有，故此連接能承受的最大荷載為F=505.86kN。13. 圖3-58所示為角鋼2140×10構(gòu)件的節(jié)點角焊鏠連接，構(gòu)件重心至角鋼肢背距離e1=38.2mm，鋼材為Q235BF，采用手工焊，焊條為E43型，ffw=160N/mm2，構(gòu)件承受靜力荷載產(chǎn)生的軸心拉力設(shè)計值為N=1100kN，若采用三面圍焊，試設(shè)計此焊縫連接。解:正

2、面角焊縫且hf?1.516=6mm故可取hf=8mm，此時焊縫的計算長度正面焊縫的作用：則由平衡條件得：所以它們的焊縫長度為，取370mm， ，取95mm。17. 如圖3-61所示的焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對接焊縫，拼接處作用有彎矩，剪力V=374kN，鋼材為Q235B鋼，焊條用E43型，半自動焊，三級檢驗標準，試驗算該焊縫的強度。解：（1）確定焊縫計算截面的幾何特征x軸慣性矩：中性軸以上截面靜矩：單個翼緣截面靜矩：（2）驗算焊縫強度焊縫最大拉應(yīng)力（翼緣腹板交接處）：查表知，ftw=185N/mm2<209.2N/mm2，所以焊縫強度不滿足要求。19. 按高強度螺栓摩擦型連接和承

3、壓型連接設(shè)計習(xí)題18中的鋼板的拼接，采用8.8級M20(d0=21.5mm)的高強度螺栓，接觸面采用噴吵處理。（1） 確定連接蓋板的截面尺寸。（2） 計算需要的螺栓數(shù)目并確定如何布置。（3） 驗算被連接鋼板的強度。解：（1）摩擦型設(shè)計查表得每個8.8級的M20高強度螺栓的預(yù)拉力P=125kN，對于Q235鋼材接觸面做噴砂處理時=0.45。單個螺栓的承載力設(shè)計值：所需螺栓數(shù)：（2）承壓型設(shè)計查表知，。單個螺栓的承載力設(shè)計值：所需螺栓數(shù)：螺栓排列圖如下所示驗算被連接鋼板的強度a. 承壓型設(shè)計查表可知，當滿足要求。b. 摩擦型設(shè)計凈截面強度驗算：滿足要求；毛截面強度驗算：滿足要求。20. 如圖3-6

4、2所示的連接節(jié)點，斜桿承受軸心拉力設(shè)計值F=300kN，端板與柱翼緣采用10個8.8級摩擦型高強度螺栓連接，抗滑移系數(shù)，求最小螺栓直徑。解：把力化簡至中心點，如右圖所示，螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用，單個螺栓的最大拉力：由，得。連接的受剪承載力設(shè)計值應(yīng)按下式計算：按比例關(guān)系可求得： Nt2=34.3kN, Nt3=24.0kN Nt4=15.7kN, Nt5=3.4kN故有則受剪承載設(shè)計值：化簡得。綜上，查表可知最小螺栓直徑為M20，此時P=125kN，滿足題意。21. 驗算圖3-63所示的高強度螺栓摩擦型連接，鋼材為Q235，螺栓為10.9級M20，連接接觸面采用噴吵處理。解：查表得

5、抗滑移系數(shù)為，預(yù)應(yīng)力P=155kN。單個螺栓的最大拉力：連接的受剪承載力設(shè)計值應(yīng)按下式計算：按比例關(guān)系可求得：Nt2=35kN, Nt3=5kN故有則受剪承載設(shè)計值：綜上，連接滿足要求。第4章 軸心受力構(gòu)件6. 圖4-25所示兩種截面，板件均為焰切邊緣，面積相等，鋼材均為Q235。當用作長度為10m的兩端鉸接的軸心受壓柱時，試計算設(shè)計承載力各是多少，并驗算局部穩(wěn)定是否滿足要求。解：（a）如圖所示，截面的幾何特性為：因板件均為焰切邊緣，故構(gòu)件的截面分類均為b類，驗算局部穩(wěn)定：故局部穩(wěn)定滿足要求。（b）如圖所示，截面的幾何特性為：因板件均為焰切邊緣，故構(gòu)件的截面分類均為b類，驗算局部穩(wěn)定：故局部穩(wěn)

6、定滿足要求。7. 某桁架桿件采用雙角鋼截面，節(jié)點板厚8mm，鋼材為Q235。承受軸心壓力設(shè)計值P=12.3kN，桿件的計算長度為l0x=l0y=4.2m。試按容許長細比選用桿件的最小截面，并驗算所選截面。解：假定=200，對軋制雙角鋼截面，截面分類均為b類需要的截面幾何量為：查表，選用截面245×3當a=8mm時，ix=1.39cm，此時，故需根據(jù)ix重選截面。選用截面270×4當a=8mm時，ix=2.18cm，此時，故截面滿足要求。9. 某軸心受壓柱承受軸向壓力設(shè)計值N=1500kN，柱兩端鉸接，l0x=l0y=4m。鋼材為Q235，截面無削弱。試設(shè)計柱的截面：（1）

7、采用普通軋制工字鋼（2） 采用熱軋H型鋼（3） 采用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊解：（1）采用普通軋制工字鋼假定=90，對熱軋工字鋼，查表可知：當繞軸x失穩(wěn)時屬于a類截面，當繞y失穩(wěn)時屬于b類截面。需要的截面幾何量為：查表，選截面為I63c，則有因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。因其翼緣t=22mm>16mm，故取f=205N/mm2。剛度滿足要求。又，由其查表可得故整體穩(wěn)定性滿足要求。（2）采用熱軋H型鋼由于熱軋H型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因而長細比的假設(shè)值可適當減小，假設(shè)=60，對寬翼緣截面h/b>0.8，故構(gòu)件的截面為類型均為b類。需要的截面幾何量為：查表，試選HW300×300×10×15。截面驗算：因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制H鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。因其翼緣t=14mm<16mm，故取f=215N/mm2。剛度滿足要求。又，由其查表可得故整體穩(wěn)定性滿足要求。（3）采用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊假設(shè)=90，組合截面一般有h/b>0.8，故構(gòu)件的截面為類型均為b類。需要的截面幾何量為：按經(jīng)驗計算，工字形截面：根據(jù)以上參數(shù)，設(shè)計截面尺寸如右圖所示。截面的幾何特性為：ix=I