钢结构设计原理课后习题

第三章钢结构的连接12 .图3-57所示对接焊接中，钢材为Q235，焊条为E43型，采用焊条电弧焊，焊接质量为三级，焊接时加弧板和导板。 试着计算施加在这个连接上的最大负荷。解：有起弧板和引出板，焊接计算长度lw=500mm，焊接正应力应满足以下条件其中所以呢因此，连接所承受的最大负荷为F=505.86kN。13 .图3-58表示山形钢214010构件的节点角焊接连接，距构件重心的山形钢肢背距离e1=38.2mm，钢材Q235BF，手工焊接，焊条E43型，ffw=160N/mm2，构件承受静力负荷产生的轴心张力设计值为N=1100kN，采用三面焊接解除：正面圆角焊接希望hf=8mm，但此时焊接的计算长度正面焊接作用：从平衡条件中获得焊接长度为取370mm取95mm。17 .图3-61所示的焊接山形梁在腹板上设置接合的对接焊接，弯曲力矩作用于接合部，剪切力V=374kN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊接，三级检查标准，试验计算该焊接的强度。解： (1)确定焊接计算截面的几何特征x轴转动惯量：中性轴以上的截面静力矩：单凸缘截面静力矩：s1=28014507=19837440mm3(2)管理焊接强度焊接的最大拉伸应力(凸缘腹板的交点):调查显示，由于ftw=185N/mm2209.2N/mm2，焊接强度不符合要求。19 .高强度螺栓摩擦型连接和受压型连接设计了练习题18的钢板连接，采用8.8级M20(d0=21.5mm )高强度螺栓，接触面采用了较吵的处理。(1)确定连接盖的截面尺寸。(2)计算所需螺栓数，确定配置方法。(3)管理所连接钢板的强度。解： (1)摩擦模设计调查了对每8.8级的M20高强度螺栓的预应力P=125kN、Q235钢材接触面进行喷砂处理时的=0.45。单螺栓承载力设计值：所需螺栓数：(2)受压模设计查一查。单螺栓承载力设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所示管理连接的钢板的强度a .受压模设计调查表显示满足要求。b .摩擦模设计网截面强度管理：满足要求毛断面强度管理：满足要求。20 .在图3-62所示的连接节点中，斜杆承受轴心拉伸力的设计值F=300kN，端板和柱凸缘用10根8.8级摩擦型高强度螺栓连接，求出滑动阻力系数，求出最小螺栓直径。解：以力为中心点简化，如右图所示，螺栓组受到拉力、弯曲力矩、剪切力的共同作用单螺栓的最大拉力：由、得。连接的剪切承载力设计值应通过以下公式计算可以按比例关系求出Nt2=34.3kN，Nt3=24.0kNNt4=15.7kN，Nt5=3.4kNNti=44.6 34.3 24 15.7 3.42=240kN剪切载荷设计值：简化。综上所述，最小螺栓直径为M20，此时P=125kN可以满足问题。21 .管理图3-63所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材采用Q235，螺栓采用10.9级M20，连接接触面采用较少的处理。解：滑移阻力系数为预应力P=155kN。单螺栓的最大拉力：连接的剪切承载力设计值应通过以下公式计算可以按比例关系求出Nt2=35kN，Nt3=5kN有故剪切载荷设计值：综上所述，连接符合要求。第4章轴心受力部件6 .图4-25所示的两种截面，板材均为火焰切缘，面积相等，钢材均为Q235。 用作长度10m的两端铰链轴心受压柱时，计算设计承载力有多大，局部稳定管理是否满足要求。解： (a )截面的几何特性如图所示由于板材均为火焰切缘，因此构件截面分类均为b级管理局部稳定：局部稳定地满足要求。(b )如图所示，截面的几何特性如下：由于板材均为火焰切缘，因此构件截面分类均为b级管理局部稳定：b1t=400-10225=7. 8100.194.9235235=19.5h0tw=40010=40250.594.9235235=72.4局部稳定地满足要求。7 .某桁架构件采用双角钢截面，节点板厚8mm，钢材为Q235。 轴心压力的设计值P=12.3kN，部件的计算长度为l0x=l0y=4.2m。 以允许长度细比选取零件的最小截面来管理选取的截面。解：假设=200，对于轧制双角钢截面，截面分类均为b类所需的截面几何量如下核对清单，选取截面2453a=8mm时，ix=1.39cm此时有必要根据ix重新选定截面。 选择截面2704a=8mm时，ix=2.18cm此时所以断面满足要求。9 .某轴心受压柱承受轴向压力设计值N=1500kN、柱两端铰链、l0x=l0y=4m。 钢材为Q235，断面没有弱化。 要设计柱截面：(1)采用普通轧制h型钢(2)采用热轧h型钢(3)采用焊工字形截面，翼缘板为火焰切缘；解： (1)采用普通轧制打字员假设=90，在热轧h字钢中，绕轴x弯曲时为a类截面，绕y弯曲时为b类截面。所需的截面几何量如下核对清单，选取截面为I63c时可能存在由于断面无孔，不能控制强度，而且轧制工字钢的凸缘和腹板较厚，不能控制局部是否稳定，必须控制刚性和整体是否稳定。由于其凸缘t=22mm16mm，因此f=205N/mm2。刚性满足要求。另外，也可以从其检针表中得到总体稳定性满足要求。(2)采用热轧h型钢热轧h型钢可选宽翼缘的形状，因截面宽度大，长细比假设值可适当减小，假设=60，宽翼缘截面h/b0.8，构件截面类型均为b类。所需的截面几何量如下验票，试选。截面管理器：截面无孔，不能控制强度，而且轧制h钢法兰和腹板厚，不能控制局部稳定，必须控制刚性和整体稳定。 由于其凸缘t=14mm16mm，因此f=215N/mm2。刚性满足要求。另外，也可以从其检针表中得到总体稳定性满足要求。(3)采用焊工字形截面，翼缘板为火焰切缘；由于组合截面一般是h/b0.8，因此假设=90，部件的截面是类型b。所需的截面几何量如下根据经验计算，工字剖面：根据以上参数，设计截面尺寸如右图所示。截面的几何特性如下A=224022 (240-222)10=12520mm2ix=IxA=69.0110612520=74.2mmiy=iya=50.717161