鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后題答案趙根田主編

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程作業(yè)解答第三章連接3-1 解：由于施焊時(shí)加引弧板，因此 l wl500mmFMw即：FF 130185l wtWf t5001414500 26解得： F 505.9kN故該連接能承受的最大荷載為505.9kN。3-2 解：N30.7h f 3l w3f f fw0.7821401.22160306 kNl w1l w24608452mmN1k1 NN 30.65NN 30.7h f 1lw1w0.7 8 2 452 160 810kN22f f得到： N1481.5kN同理：得到：N 2 k2 NN30.35NN 30.7h f 2w0.7 8 2 452 160 810

2、kN22l w2f fN2751.4kN因此：此連接能夠承擔(dān)的最大靜力荷載為1481.5KN 。3-3 解：將荷載設(shè)計(jì)值 F 向焊縫形心簡化，得V F , M Fe 30F焊縫上端 A 為最危險(xiǎn)點(diǎn)：M6M630F9Ff0.7102002 28000he l w22VVFFfl w0.71020022800h e則M2V 2wfff ff9F22F280001.222002800F 450.6kN故焊縫所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值為 450.6kN.3-4 解：1)設(shè)斜桿與翼緣板為兩面?zhèn)群?，則由焊縫A 在肢背處，得N1k 1N0.7 250175kNfN1f fwhe l wl wN 11750

3、002hef fw2 0.7130.2mm6 160則焊縫 A 的實(shí)際長度可為： l l w 2hf130.2 2 6 142.2mm ，取 150mm2)作用于螺栓形心處的內(nèi)力為：4N250kN200000NV 3 250kN 150000N5MNe0200000601.2107 N mm單個(gè)螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設(shè)計(jì)值分別為：N vbnvd2f vb13.14 22214053191.6N44de23.14 19.652N tbf tb17051528.0N44N cbdtf cb2210 30567100N設(shè)支托只作為安裝時(shí)的臨時(shí)支撐，則最上排單個(gè)螺栓所承受的力為：NvV15000

4、015000NNcbn10N tNMy 12000001.210728031428.6Nnm y2102 280221021402702i同時(shí)承受拉力和剪力的普通螺栓承載力驗(yàn)算：22N vN t1N vbN tb221500031428.653191.651528.00.671故連接采用 10 個(gè)普通螺栓是可以的 .3-5 解：將 N、P 向焊縫形心處簡化，則危險(xiǎn)點(diǎn)A 處受力：VP300kN300000NVP300kN300000NMPe1Ne2300kN120mm240kN150mm 0則焊縫僅受軸力 N 和剪力 V 的作用，VN2400004000Ahel w0.7hf30027h fVV

5、3000005000Ah el w0.7hf30027hf則N2V2wAAf ff40002250001607hf1.227hfh f5.3mmhf min1.5 t11.5104.7mmhf max1.2t 21.2 8 9.6mm由此可取， h f6mm3-6 解：1、確定連接蓋板的截面尺寸10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選稍大，鋼材為Q235 鋼。2、計(jì)算需要的 C 級普通螺栓數(shù)目和布置螺栓單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：bd2b222N vnv4f v 2140 106.4kN4單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：N cbdtf cb22 1830

6、5 120.8kN連接所需螺栓數(shù)目nN150014.1，取 16 個(gè)，4排。（也可取 15 個(gè)，3 排）106.4N minb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10× 510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 75mm，線距 120mm。3、驗(yàn)算被連接鋼板的凈截面強(qiáng)度A nAn1d0 t51018423.5187488mm 2N1500 103200.3N mm2f 205N mm2A n7488故強(qiáng)度滿足。3-7 解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選 10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為 Q235 鋼。2、計(jì)

7、算螺栓數(shù)目（ 1）采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接查表知： P 125kN,0.45單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb0.9 n f P 0.9 0.452 125 101.25kN連接所需螺栓數(shù)目 nN14.8，取 16 個(gè)， 4 排。（也可取 15 個(gè)， 3 排）Nvb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10× 510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 75mm，線距 120mm。（ 2）采用承壓型高強(qiáng)螺栓連接單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：bnvd 2f b202250kNNv4v2157.14N cbdt fcb20 18 470169.2kN

8、N9.55，取 10個(gè)，2 排。連接所需螺栓數(shù)目 nNminb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10× 390×510mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 55mm，線距 100mm。3、驗(yàn)算被連接鋼板的強(qiáng)度驗(yàn)算 - 截面（ 1）采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接An51018421.5187632mm2N'10.5n1N1 0.5415001312.5kNn16N '13121032f2An171.97 N mm205 N mm7632故強(qiáng)度滿足。（ 2）采用承壓型高強(qiáng)螺栓連接An51018521.5187245mm2N150010 3207.1N mm2f205 N

9、 mm 2An7245故強(qiáng)度滿足。3-8 解：10.9 級 M20 的高強(qiáng)度螺栓，查表得高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力P155kN ，抗滑移系數(shù)0.45 。作用于螺栓群形心處的內(nèi)力為：N4 F4200160kN55V3 F3200120kN55M V e 120 0.25 30kN m每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：Ntb0.8P0.8155124 kNNvb0.9n fP0.9 10.45 155 62.775 kN最上排單個(gè)螺栓所承受的內(nèi)力：NtNMy16030 0.1276 .25kNnmyi282 20.12 20.04 2NvV12015kNn8同時(shí)承受拉力和剪力的高強(qiáng)度螺栓承載力驗(yàn)算：NvNt15

10、76.251此連接安全。NvbNtb62.7750.85124第四章軸心受力構(gòu)件4-2 解：（ 1）鋼板 1-1 截面驗(yàn)算An An1d0t40020322206680mm 2N135010 3202.1N mm2f 205 N mm 2An6680強(qiáng)度滿足。（ 2）需要驗(yàn)算鋼板2-2 截面驗(yàn)算，因?yàn)?2-2 截面的凈截面面積遠(yuǎn)小于1-1 截面。假定軸力在 13 個(gè)螺栓中平均分配。An An2 d0t40020 522 205800 mm2N '1013501038.5kN13N '1038.5103179 Nmm2f 205 N mm2An5800強(qiáng)度滿足。（ 3）驗(yàn)算拼接板

11、強(qiáng)度拼接板 3-3 截面受力最大。An An2 d0 t2400 12522126960mm2N1350103193.97 N mm2f2An6960205 N mm強(qiáng)度滿足。4-7 解：根據(jù)題意，截面對兩個(gè)軸方向的計(jì)算長度l0 x l 0 y1000cm ， f 215 N mm 21、a 圖截面驗(yàn)算（ 1）計(jì)算截面特性截面面積 A2502 500.8240cm2截面慣性矩 I x5054349.2503 12143600cm4I y 22 50312 41667 cm4截面回轉(zhuǎn)半徑 i xI x143600I y4166713.18cmA24024.46cm ， i y240A（ 2）構(gòu)件

12、長細(xì)比及剛度驗(yàn)算xl0 x1000150i x40.924.46l0 y1000150y75.9i y13.18剛度滿足要求。（ 3）構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于構(gòu)件截面無削弱，故不必驗(yàn)算強(qiáng)度。對 x，y 軸均為 b 類截面，查附表 4-2得： x0.892 ， y0.715故 N320010 3186.5 N mm2f215 Nmm 2 整體穩(wěn)定滿足。A0.715 240102（ 4）構(gòu)件局部穩(wěn)定性驗(yàn)算翼緣寬厚比： b124.612.3100.1235f y100.175.917.59t2腹板高厚比： h05062.5250.5235f y250.575.962.95 局部穩(wěn)定滿足。tw0.8故

13、a 圖截面滿足要求。2、b 圖截面驗(yàn)算（ 1）計(jì)算截面特性截面面積 A2402.5 40 1 240cm2截面慣性矩I x40 453394031295750cm4I y 22.54031226667cm4截面回轉(zhuǎn)半徑 i xI x9575020cm ， i yI y26667A240A10.5cm240（ 2）構(gòu)件長細(xì)比及剛度驗(yàn)算xl0 x100050150yl0 y100095.2150i x20i y10.5剛度滿足要求。（ 3）構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由于構(gòu)件截面無削弱，故不必驗(yàn)算強(qiáng)度。對 x，y 軸均為 b 類截面，查附表4-2 得： x0.856 ， y 0.587故N3200 1032

14、27.1 N mm2f 215 N2整體穩(wěn)定不滿足。A0.587 240 102mm（ 4）構(gòu)件局部穩(wěn)定性驗(yàn)算翼緣寬厚比：腹板高厚比：b119.57.8100.1235f y100.195.219.52t2.5h04040250.5235f y250.595.272.6 局部穩(wěn)定滿足。t w1故 b 圖截面不滿足要求。第五章受彎構(gòu)件5-1 解：1、荷載計(jì)算次梁計(jì)算單元寬度為2.5m，次梁承擔(dān)的線荷載設(shè)計(jì)值為：q52.51.21.52.5 1.4155.2520.25kN m2、截面選擇次梁與主梁按鉸接設(shè)計(jì)，則：M max1 ql 2120.25 5263.28kN m88Vmax1 ql120

15、.25 550.625kN22所需截面系數(shù)M max63.281032Wxx f1.05280.3cm215初選 22b，查表 A293.6cm2 ， I x 3583cm4 ， S190cm3 ， Wnx 326cm3翼 緣 厚 t12.3mm16mm ， 腹 板 厚 twmmmm， 查 表 得 f 215 N mm2，9.516fv125 N mm2 ，腹板與翼緣交接圓角 r9.5mm，質(zhì)量 m36.5 kg m ，自重 g 0.36kN m3、截面驗(yàn)算次梁與鋪板牢固連接， 因此不必計(jì)算整體穩(wěn)定性。 所選截面為型鋼， 因此不必驗(yàn)算局部穩(wěn)定。只驗(yàn)算構(gòu)件剛度和強(qiáng)度。（ 1）剛度驗(yàn)算次梁承擔(dān)的線

16、荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：qk52.51.5 2.50.3616.61kN mv5qkl 3516.61106500030.0037v250250l384EI384 2.06 1053583 104ll0.055000滿足要求。（ 2）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算M x15 2.50.361.21.52.51.4 5264.6kNm8maxM xM x64.610 6188.8 N mm 2f 215 N mm2 ，滿足要求。xWnxxWnx1.05326 10 3（ 3）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算由于型鋼腹板與翼緣處較厚，可不驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度。（ 4）局部壓應(yīng)力驗(yàn)算沒有給出主次梁的連接情況，暫不驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。5-4 解：1、計(jì)算截面特

17、性截面面積 A2201.2800.8112cm2截面慣性矩I x208021.2 3200.880312113260.37 cm4I y21.220 3121600cm4WxI x2749 cm3h2截面回轉(zhuǎn)半徑i xI xcm， i yI y3.78cmA31.8A長細(xì)比 xl0 x90023.3yl 0 y900238.1i x31.8i y3.78M max1 ql 21 Pl10.9 1.2 9211101.49 357.44kNm84842、驗(yàn)算整體穩(wěn)定性4320 Ahyt12235（ 1）整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算bb1b2yWx4.4hf y雙軸對稱截面b0 ，l1t19000120.66

18、5 ，b 0.730.18 0.85b1h200 812代入，得：b0.274M max475 N mm2f215 N mm2 ，不滿足。bWx235（ 2） b0.2740.189345M max688 N mm2f310 N mm2 ，不滿足。bWx（ 3） b2.230.282.044b0.6580.6 ， b'1.070.2820.641bM max2f2'W203N mm215 N mm ，滿足。bx（4） yl0 y450119.05 ，查表得 b 1.75i y3.78b1.90.6 ， b'1.070.2820.922bM max141N mm2f215

19、N mm2 ，滿足。'Wbx第六章拉彎和壓彎構(gòu)件6-7 解：1、計(jì)算截面特性截面面積 A1.2cm 32cm 21.0cm64cm 140.8cm2截面慣性矩I x1cm64cm 3 1221.2cm32cm32.6cm 2103465cm 4I y2 1.2cm32cm 3126553.6cm4WxI x103465cm 43116cm3h33.2cm2截面回轉(zhuǎn)半徑i xI x27.12cm ， i yI y6.82cmAA2、驗(yàn)算平面內(nèi)穩(wěn)定構(gòu)件最大彎矩M x 1Fl1100kN 1500cm 375kNm ， f 215 N mm 244長細(xì)比xl x1500cm 27.12cm5

20、5.3，按 b 類截面軸心受壓構(gòu)件查附表4-2，i x得 x0.832另由表 5-1 查得，截面塑性發(fā)展系數(shù)x1.052E2206103 N2'Amm228510kNN Ex1.121.12140.8 10 mm55.3X因跨中只有一個(gè)集中荷載，等效彎矩系數(shù)mx1.0Nmx M xx Ax W x (1 0.8 N' )N Ex900 103 N1.0375106 Nmm0.832140.8102mm233900kN1.05311610 mm(1 0.88510kN )76.83125.26202.09 Nmm2f215 Nmm2故構(gòu)件滿足平面內(nèi)穩(wěn)定3、確定側(cè)向支撐點(diǎn)數(shù)目（ 1）當(dāng)在柱中央設(shè)一道側(cè)向支撐時(shí)長細(xì)比 yl y750cm 6.82cm 110 ，查表得 y0.493i y在側(cè)向支撐點(diǎn)范圍內(nèi)， 桿段一端的彎矩為375kN m ，另一端彎矩為0，故等效彎矩系數(shù)tx0.650.35 M 1M 2=0.652用近似計(jì)算公式可得b1.07y0.79544000區(qū)段內(nèi)最大彎矩 M x375kN mNtx M xy Ab Wx900 103 N1.00.6537