鋼結構戴國欣主編課后習題答案

1、第三章 鋼結構的連接3.1 試設計雙角鋼與節(jié)點板的角焊縫連接（圖3.80）。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，軸心力N=1000KN（設計值），分別采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M行設計。解：（1）三面圍焊 確定焊腳尺寸：， ， 內(nèi)力分配：焊縫長度計算：，則實際焊縫長度為 ，取310mm。，則實際焊縫長度為 ，取120mm。（2）兩面?zhèn)群复_定焊腳尺寸：同上，取， 內(nèi)力分配：， 焊縫長度計算：，則實際焊縫長度為:，取390mm。，則實際焊縫長度為:，取260mm。3.2 試求圖3.81所示連接的最大設計荷載。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸，。 焊腳尺寸：焊縫截面的形心：

2、則（1）內(nèi)力分析：V=F， （2）焊縫截面參數(shù)計算：（3）應力計算T引起的應力：V引起的應力：（4）3.3 試設計如圖3.82所示牛腿與柱的連接角焊縫、。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。（1）內(nèi)力分析：V=F=98KN， （2）焊縫截面參數(shù)計算：取焊縫截面的形心： （3）應力計算M引起的應力：V引起的應力：（4）3.4 習題3.3的連接中，如將焊縫及焊縫改為對接焊縫（按三級質量標準檢驗），試求該連接的最大荷載。（1）內(nèi)力分析：V=F， （2）焊縫截面參數(shù)計算：（3）應力計算M引起的應力：V引起的應力：（4）3.5 焊接工字形梁在腹板上設一道拼接的對接焊縫（圖3.83），拼接處作用有彎

3、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。（1）內(nèi)力分析：V=374KN， （2）焊縫截面參數(shù)計算： （3）應力計算腹板和翼緣交接處：折算應力： 不滿足3.6 試設計圖3.81的粗制螺栓連接，F(xiàn)=100KN(設計值)，。（1）內(nèi)力分析：V=100KN， ，（2）參數(shù)計算：單個螺栓抗剪承載力（M22）， （3）內(nèi)力計算T引起的應力：V引起的應力：（4）3.7 試設計如圖3.84所示：構件鋼材為Q235B，螺栓為粗制螺栓。角鋼與連接板的螺栓連接；豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。，。角鋼與連接板的螺栓連

4、接；單個螺栓抗剪承載力（M20）螺栓個數(shù) 個，取5個螺栓，按規(guī)范規(guī)定間距排列（圖省略）。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。內(nèi)力分析 ，由支托承擔。單個螺栓抗拉承載力（M20，）螺栓個數(shù) 個，取6個螺栓，排2排，按規(guī)范規(guī)定間距排列（圖省略）。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。，。，由支托承擔。3.8 按摩擦型連接高強度螺栓設計習題3.7中所要求的連接（取消承托板），且分別考慮：；，。螺栓強度級別及接觸面處理方式自選。Q235鋼，噴砂處理，M20，8.8級，P=125KN，=0.45， 一個螺栓承擔的拉力， ， 一個螺栓的最大拉力第四章 軸心受力構件4.1 驗算由2組成的水平放置的軸心拉桿的強度和

5、長細比。軸心拉力的設計值為270KN，只承受靜力作用，計算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應改用什么角鋼？注：計算時忽略連接偏心和桿件自重的影響。解：（1）強度 查表得 的面積A=6.14cm2 ， ， N=270KN，強度不滿足，所需凈截面面積為，所需截面積為，選，面積A=7.29cm2（2）長細比 4.2 一塊-的鋼板用兩塊拼接板-進行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如圖4.38所示。鋼板軸心受拉，N=1350KN（設計值）。鋼材為Q235鋼，解答下列問題;（1）鋼板1-1截面的強度夠否？（2）是否需要驗算2-2截面的強度？假定N力

6、在13個螺栓中平均分配，2-2截面應如何驗算？（3）拼接板的強度夠否？ 解：（1）鋼板1-1截面強度驗算：， N=1350KN，強度滿足。（2）鋼板2-2截面強度驗算：（a），種情況，（a）是最危險的。， N=1350KN，但不超過5%，強度滿足。對應圖（d）的驗算：，強度滿足。（3）拼接板的強度夠否？因為拼接板厚度，所以不必驗算拼接板。4.3 驗算圖4.39所示用摩擦型高強度螺栓連接的鋼板凈截面強度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設計值）。解：（1）凈截面驗算：，強度滿足。（2）全截面驗算，強度滿足。4.4 一水平放置兩端鉸接的Q345鋼做成

7、的軸心受拉構件，長9m，截面由2組成的肢尖向下的T形截面，問是否能承受設計值為870KN的軸心力？解：（1）強度驗算查表得 的面積A=13.94cm2 ，但不超過5%，強度滿足。（2）剛度驗算4.5 某車間工作平臺柱高2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。如果柱采用I16（16號熱軋工字鋼），試經(jīng)過計算解答：（1）鋼材采用Q235鋼時，設計承載力為多少？（2）改用Q345鋼時，設計承載力是否顯著提高？（3）如果軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構造上采取什么措施就能滿足要求？解：（1）鋼材采用Q235鋼時，設計承載力為多少？查表得I16的面積A=26.1cm2 ，

8、a類截面，查表得，b類截面，查表得。（2）改用Q345鋼時，設計承載力是否顯著提高？，a類截面，按查表得，b類截面，按查表得，承載力無太明顯的提高。（3）如果軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構造上采取什么措施就能滿足要求？8距uuuuuuuuuuuujuu因為，所以整體穩(wěn)定不滿足。在側向加一支撐，重新計算。，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。4.6 設某工業(yè)平臺柱承受軸心壓力5000KN（設計值），柱高8m，兩端鉸接。要求設計一H型鋼或焊接工字形截面柱。解：H型鋼柱（1）初選截面設（b類）則， 選，其面積，（2）驗算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿

9、足。焊接工字形（1）初選截面根據(jù)H型鋼截面，初選焊接工字形截面，如圖所示。（2）計算參數(shù)，（2）整體穩(wěn)定驗算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。（3）局部穩(wěn)定驗算，局部穩(wěn)定滿足。4.7 圖4.40（a）、（b）所示兩種截面（焰切邊緣）的截面積相等，鋼材均為Q235鋼。當用作長度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時，是否能安全承受設計荷載3200KN。解：計算（a）圖截面（1）計算參數(shù)：，（2）整體穩(wěn)定驗算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。（3）局部穩(wěn)定驗算，局部穩(wěn)定滿足。計算（b）圖截面（1）計算參數(shù)：，（2）整體穩(wěn)定驗算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)

10、定不滿足。（3）局部穩(wěn)定驗算，局部穩(wěn)定滿足。4.8 設計由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長7.5m，兩端鉸接，設計軸心壓力為1500KN，鋼材為Q235B，截面無削弱。解： （1）初選截面：設（b類）則， 選232a，其面積，（2）驗算實軸的整體穩(wěn)定，b類截面，查表得，繞實軸的整體穩(wěn)定滿足。（3）確定柱寬 設， 取b=330mm，如下圖所示。（4）驗算虛軸的整體穩(wěn)定，截面對虛軸的參數(shù)：130， ， ，繞虛軸的整體穩(wěn)定滿足。（5）綴板的設計選用綴板尺寸為-，則，取，分支線剛度綴板線剛度則橫向剪力取焊腳尺寸，采用繞角焊，則焊縫計算長度為驗算焊縫：，第五章5.1 一平臺的梁格布置如圖5.53所示，鋪板為預制

11、鋼筋混凝土板，焊于次梁上。設平臺恒荷載的標準值（不包括梁自重）為2.0。試選擇次梁截面，鋼材為Q345鋼。解：1、普通工字形鋼 3、驗算：1）強度 2）撓度 重選I50a 3）整穩(wěn)：不必計算。4）局穩(wěn)：因為是型鋼，不必驗算。5.3解：圖5.54（a）所示的簡支梁，其截面為不對稱工字形圖5.54（b），材料為Q235B鋼；梁的中點和梁端均有側向支承；在集中荷載（未包括梁自重）F=160(設計值)的作用下，梁能否保證其整體穩(wěn)定性？5.4解：設計習題5.1的中間主梁（焊接組合梁），包括選擇截面、計算翼緣焊縫、確定腹板加勁肋的間距。鋼材為Q345鋼，E50型焊條（手工焊）。解： （1）試選截面：（2）

12、強度驗算：（3）整穩(wěn)驗算：（4）剛度驗算：（5）翼緣和腹板的連接焊縫計算：（6）主梁加勁肋設計 區(qū)格： 區(qū)格：區(qū)格：區(qū)格：橫向加勁助尺寸：中部支承加勁助：第六章6.1 有一兩端鉸接長度為4m的偏心受壓柱子，用Q235鋼的HN400200813做成，壓力的設計值為490kN，兩端偏心距均為20cm。試驗算其承載力。M1=98kN.mM1=98kN.m N=490kNN=490kN 4000 解：查型鋼表得：A=83.37cm2，Ix22775cm4 ，ix16.53cm，iy4.56cm，Wx=1139cm3。M= 4900.2=98kN.m強度驗算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算：mx= 1NEx/=2E

13、 Ix/(1.1l0x2)=3.1422.06105 22775104/(1.140002)=26283KNx= l0x/ix=4000/165.3=24.2，屬于a類截面，查表，得x=0.974 N/(xA)+mxMx/1x W1x(1-0.8N/NEx/)=490103/(0.9748337)+1.098106/1.051139103(1-0.8490 / 26283 )=60.3+83.2=143.5 N/mm2f=215 N/mm2 平面外整體穩(wěn)定驗算：y= l0y/iy=4000/45.6=87.7，屬于b類截面查表，得y=0.637 b=1.07-y2/44000=1.07-87.

14、72/44000=0.8951.0 tx=1.0 N/(yA)+txMx/ (bW1x)=490103/(0.6378337)+1.098106/（0.8951139103）=92.3+96.1=188.4 N/mm2 f=215 N/mm2 該構件強度、平面內(nèi)整體穩(wěn)定、平面外的整體穩(wěn)定均滿足要求。62 如圖所示懸臂柱，承受偏心距為25cm的設計壓力1600kN，彎距作用平面外有支撐體系對柱上端形成支點，要求選定熱軋H型鋼或焊接工字形截面，材料為Q235鋼（注：當選用焊接工字形截面時，可試用翼緣240020，焰切邊，腹板46012）。解：選用選用焊接工字形截面時，可試用翼緣240020，焰切邊

15、，腹板46012平面內(nèi)計算長度l0x14000mm，平面外計算長度l0y7000mm承受均勻彎距M=16000.25=400kN.m計算截面特性：A=400202+46012=21520mm2WxIx/(h/2)=1.019109/(500/2)=4.076106mm3ix=( Ix/A)1/2=(1.019109/21520) 1/2=217.6mmiy=( Iy/A)1/2=(2.134108/21520) 1/2=99.6mmx=lox/ ix=14000/217.6=64.3=150y=loy/ iy=7000/99.6=70.3=150 剛度滿足要求強度驗算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算：mx= 1NEx/=2E Ix/(1.1l0x2)=3.1422.06105 1.019109/(1.1140002)=9599KNx= l0x/ix=14000/217.6=64.3=150屬于b類截面，查表，得x=0.784 N/(xA)+mxMx/1x W1x(1-0.8N/NEx/)=1600103/(0.78421520)+1.0400106/1.054.076106(1-0.81600 / 9599)=94.8+1