鋼筋結(jié)構(gòu)-戴國欣主編第四版-課后習(xí)題答案

./鋼結(jié)構(gòu)計算題精品答案第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接3.1試設(shè)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(shè)計值,分別采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M行設(shè)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(shè)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：則〔1內(nèi)力分析：V=F,〔2焊縫截面參數(shù)計算：〔3應(yīng)力計算T引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：〔43.3試設(shè)計如圖3.82所示牛腿與柱的連接角焊縫①、②、③.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(yīng)力計算M引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：〔43.4習(xí)題3.3的連接中,如將焊縫②及焊縫③改為對接焊縫〔按三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力計算M引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：〔43.5焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對接焊縫〔圖3.83,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(biāo)準(zhǔn),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(yīng)力計算腹板和翼緣交接處：折算應(yīng)力：不滿足3.6試設(shè)計圖3.81的粗制螺栓連接,F=100KN<設(shè)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(yīng)力：V引起的應(yīng)力：〔43.7試設(shè)計如圖3.84所示：構(gòu)件鋼材為Q235B,螺栓為粗制螺栓.①角鋼與連接板的螺栓連接；②豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接..③豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接.,.①角鋼與連接板的螺栓連接；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.②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(dān).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.③豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接.,.,,由支托承擔(dān).3.8按摩擦型連接高強度螺栓設(shè)計習(xí)題3.7中所要求的連接〔取消承托板,且分別考慮：①；②,.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,μ=0.45,①,一個螺栓承擔(dān)的拉力②,,,一個螺栓的最大拉力第四章軸心受力構(gòu)件4.1驗算由2∟組成的水平放置的軸心拉桿的強度和長細(xì)比.軸心拉力的設(shè)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(yīng)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(xì)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(shè)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力在13個螺栓中平均分配,2-2截面應(yīng)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(yīng)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(shè)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鋼做成的軸心受拉構(gòu)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(shè)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(shè)計承載力為多少？〔2改用Q345鋼時,設(shè)計承載力是否顯著提高？〔3如果軸心壓力為330KN〔設(shè)計值,I16能否滿足要求？如不滿足,從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？解：〔1鋼材采用Q235鋼時,設(shè)計承載力為多少？查表得I16的面積A=26.1cm2,,,a類截面,查表得,b類截面,查表得.〔2改用Q345鋼時,設(shè)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(shè)計值,I16能否滿足要求？如不滿足,從構(gòu)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(cè)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(shè)某工業(yè)平臺柱承受軸心壓力5000KN〔設(shè)計值,柱高8m,兩端鉸接.要求設(shè)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(shè)〔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(dāng)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(shè)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)定不滿足.〔3局部穩(wěn)定驗算,局部穩(wěn)定滿足.4.8設(shè)計由兩槽鋼組成的綴板柱,柱長7.5m,兩端鉸接,設(shè)計軸心壓力為1500KN,鋼材為Q235B,截面無削弱.解：〔1初選截面：設(shè)〔b類則,選2［32a,,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(shè),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,,130,繞虛軸的整體穩(wěn)定滿足.〔5綴板的設(shè)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(yù)制鋼筋混凝土板,焊于次梁上.設(shè)平臺恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)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I50a3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(cè)向支承；在集中荷載〔未包括梁自重F=160<設(shè)計值>的作用下,梁能否保證其整體穩(wěn)定性？5.4解：設(shè)計習(xí)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(shè)計Ⅲ區(qū)格：Ⅰ區(qū)格：Ⅱ區(qū)格：Ⅲ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HN400×200×8×13做成,壓力的設(shè)計值為490kN,兩端偏心距均為20cm.試驗算其承載力.M1M1=98kN.mM1=98kN.mN=490N=490kNN=490kN40004000解：查型鋼表得：A=83.37cm2,Ix＝22775cm4,ix＝16.53cm,iy＝4.56cm,Wx=1139cm3.M=490×0.2=98kN.m強度驗算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算：βmx=1NEx/=π2EIx/<1.1×l0x2>=3.142×2.06×105×22775×104/<1.1×40002>=26283KNλx=l0x/ix=4000/165.3=24.2,屬于a類截面,查表,得φx=0.974N/<φxA>+βmxMx/[γ1xW1x<1-0.8N/NEx/>]=490×103/<0.974×8337>+1.0×98×106/[1.05×1139×103×<1-0.8×490/26283>]=60.3+83.2=143.5N/mm2<f=215N/mm2平面外整體穩(wěn)定驗算：λy=l0y/iy=4000/45.6=87.7,屬于b類截面查表,得φy=0.637φb=1.07-λy22/44000=0.895<1.0βtx=1.0N/<φyA>+βtxMx/<φbW1x>=490×103/<0.637×8337>+1.0×98×106/〔0.895×1139×103=92.3+96.1=188.4N/mm2<f=215N/mm2該構(gòu)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.6．2如圖所示懸臂柱,承受偏心距為25cm的設(shè)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(dāng)選用焊接工字形截面時,可試用翼緣2－400×20,焰切邊,腹板－460×12.解：選用選用焊接工字形截面時,可試用翼緣2－400×20,焰切邊,腹板－460×12平面內(nèi)計算長度l0x＝14000mm,平面外計算長度l0y＝7000mm承受均勻彎距M=1600×0.25=400kN.m計算截面特性：A=400×20×2+460×12=21520mmWx＝Ix/<h/2>=1.019×109/<500/2>=4.076×106ix=<Ix/A>1/2=<1.019×109/21520>1/2=217.6iy=<Iy/A>1/2=<2.134×108/21520>1/2=99.6λx=lox/ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150λy=loy/iy=7000/99.6=70.3<[λ]=150剛度滿足要求強度驗算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算：βmx=1NEx/=π2EIx/<1.1×l0x2>=3.142×2.06×105×1.019×109/<1.1×140002>=9599KNλx=l0x/ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150屬于b類截面,查表,得φx=0.784N/<φxA>+βmxMx/[γ1xW1x<1-0.8N/NEx/>]=1600×103/<0.784×21520>+1.0×400×106/[1.05×4.076×106×<1-0.8×1600/9599>]=94.8+107.8=202.6N/mm2<f=215N/mm2平面外整體穩(wěn)定驗算：λy=l0y/iy=7