钢结构设计原理课后习题

1 第第 3 3 章章 钢结构的连接钢结构的连接 12 如图 3 57 所示的对接焊缝 钢材为 Q235 焊条为 E43 型 采用焊条电弧焊 焊缝质量为三级 施焊时加引弧板和引出板 已知 试求此连接能承受的最大 荷载 解 因有引弧板和引出板 故焊缝计算长度 则焊缝正应力应满足 500 其中 故有 故此连接能承受的最大荷载为 505 86 13 图 3 58 所示为角钢 2 140 10 构件的节点角焊鏠连接 构件重心至角钢肢 背距离 钢材为 Q235BF 采用手工焊 焊条为 E43 型 1 38 2 构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N 1100kN 若采 160 2 用三面围焊 试设计此焊缝连接 2 解 正面角焊缝 且 故可取 此时焊缝的计算长度 8 正面焊缝的作用 则由平衡条件得 所以它们的焊缝长度为 3 取 370mm 取 95mm 17 如图 3 61 所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝 拼接处作 用有弯矩 剪力 钢材为 Q235B 钢 焊条用 E43 型 374kN 半自动焊 三级检验标准 试验算该焊缝的强度 解 1 确定焊缝计算截面的几何特征 x 轴惯性矩 中性轴以上截面静矩 单个翼缘截面静矩 1 280 14 507 1987440 3 2 验算焊缝强度 焊缝最大拉应力 翼缘腹板交接处 查表知 所以焊缝强度不满足要求 185 2 209 2 2 19 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题 18 中的钢板的拼接 采用 4 8 8 级 M20 21 5mm 的高强度螺栓 接触面采用喷吵处理 0 1 确定连接盖板的截面尺寸 2 计算需要的螺栓数目并确定如何布置 3 验算被连接钢板的强度 解 1 摩擦型设计 查表得每个 8 8 级的 M20 高强度螺栓的预拉力 对于 Q235 钢材接触 125 面做喷砂处理时 0 45 单个螺栓的承载力设计值 所需螺栓数 2 承压型设计 查表知 单个螺栓的承载力设计值 所需螺栓数 螺栓排列图如下所示 5 验算被连接钢板的强度 a 承压型设计 查表可知 当 满足要求 b 摩擦型设计 净截面强度验算 满足要求 毛截面强度验算 满足要求 20 如图 3 62 所示的连接节点 斜杆承受轴心拉力设计值 端板与 300kN 柱翼缘采用 10 个 8 8 级摩擦型高强度螺栓连接 抗滑移系数 求最小 螺栓直径 6 解 把力化简至中心点 如右图所示 螺栓群承受拉力 弯矩和剪力的共同作 用 单个螺栓的最大拉力 由 得 连接的受剪承载力设计值应按下式计算 按比例关系可求得 2 34 3 3 24 0 4 15 7 5 3 4 故有 44 6 34 3 24 15 7 3 4 2 240 则受剪承载设计值 化简得 综上 查表可知最小螺栓直径为 M20 此时 满足题意 125 21 验算图 3 63 所示的高强度螺栓摩擦型连接 钢材为 Q235 螺栓为 10 9 级 M20 连接接触面采用喷吵处理 7 解 查表得抗滑移系数为 预应力 155 单个螺栓的最大拉力 连接的受剪承载力设计值应按下式计算 按比例关系可求得 2 35 3 5 故有 则受剪承载设计值 综上 连接满足要求 8 第第 4 4 章章 轴心受力构件轴心受力构件 6 图 4 25 所示两种截面 板件均为焰切边缘 面积相等 钢材均为 Q235 当 用作长度为 10m 的两端铰接的轴心受压柱时 试计算设计承载力各是多少 并 验算局部稳定是否满足要求 解 a 如图所示 截面的几何特性为 因板件均为焰切边缘 故构件的截面分类均为 b 类 验算局部稳定 9 故局部稳定满足要求 b 如图所示 截面的几何特性为 因板件均为焰切边缘 故构件的截面分类均为 b 类 验算局部稳定 1 400 10 2 25 7 8 10 0 1 94 9 235 235 19 5 0 400 10 40 16 205 2 刚度满足要求 又 由其查表可得 12 故整体稳定性满足要求 2 采用热轧 H 型钢 由于热轧 H 型钢可以选用宽翼缘的形式 截面宽度较大 因而长细比的假设值 可适当减小 假设 对宽翼缘截面 故构件的截面为类型均为 60 0 8 b 类 需要的截面几何量为 查表 试选 截面验算 因截面无孔削弱 可不验算强度 又因轧制 H 钢的翼缘和腹板均较厚 可不验 算局部稳定 只需进行刚度和整体稳定验算 因其翼缘 故 14 0 8 13 需要的截面几何量为 按经验计算 工字形截面 根据以上参数 设计截面尺寸如右图所示 截面的几何特性为 2 240 22 240 2 22 10 12520 2 69 01 106 12520 74 2 50 7 106 12520 63 6 截面验算 因截面无约束 可不验算强度