钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

.钢结构设计原理三.连接尝试设计对接连接(直的或斜的)，如图所示。轴向力拉伸设计值N=1500kN，钢Q345-A，电极E50类型，手动焊接，焊接质量三个阶段。解决方案：第三次焊接附表1.3:确认，不使用弧形板：不，不。相反，斜对接焊缝：方法1: =56，斜缝长度：设计符合要求。方法2:将解为未知数所需的最小狭缝长度。此时，设置弧形板更容易解决。3.9条件与练习3.8相同，尝试使用静态负载设计板的对接连接。解决方法：使用角焊缝连接设计头板的对接连接。排程1.3确认：封面钢Q345-A，E50型电极，手动焊接。要设置盖子宽度b=460mm并确保盖子对连接件等的强度，两个盖子截面面积的总和不应小于零部件截面面积。所需的盖子厚度：t2=6mm由于面板部件薄，因此只能连接到t=10mm的两侧，盖子宽度b不应大于190，盖子厚度不应小于14mm，以确保与母材等的强度。因此，此盖子连接不能两侧连接，不能先使用三面环焊缝。1)确定焊脚大小最大焊脚大小：mm最小焊脚大小：mm焊脚大小hf=6mm2)焊接设计：前角焊缝承受的轴向拉伸设计值：侧角焊缝承受的轴向拉伸设计值：所需的每个侧角焊缝的实际长度(力的一侧有四个侧缝):侧焊接的实际长度为175mm时所需的盖子长度：L=1752 10(盖子距离)=360mm。此冲压板的对接连接，盖子大小-36016mm，焊脚大小hf=6mm3.10。每个边通过角焊缝连接到柱。钢为Q345-A，焊条为E50，手动焊接以确定焊缝厚度(焊缝包络边，焊缝长度可以不减去2hf)。已知：外力设计值N=400kN。解决方案：已知：lw=200mm，N=400kN，1)内力计算剪切力：弯矩：2)腿大小设计弯矩引起的焊接应力：剪切力导致的焊缝剪切应力：所需焊脚大小：焊脚大小hf=8mm焊接配置要求：最大焊脚大小：mm最小焊脚大小：mm使用Hf=8mm可满足焊接配置要求。如3.11试验设计图(P114练习3.11)所示，焊脚和支柱的角焊缝连接。钢Q235-B，电极E43类型，手动熔接，外力设计值N=98kN，(静态负载)，偏心e=120mm。(注意n对水平焊接也具有偏心性)解决方案：请查看附表1.3:1)第一个焊脚大小最大焊脚大小：mm最小焊脚大小：mm使用Hf=6mm可满足焊接配置要求。2)焊接截面几何属性焊缝截面中心距腹板底边的距离YC所有有效焊缝对中和轴的惯性矩：3)检查焊接截面弯矩：弯矩由所有焊缝承受弯矩引起的凸缘边的应力：弯矩引起腹板边上的应力：剪切力由腹板(腹板焊接中剪切力产生的剪切应力)承受。腹板底边处的应力：焊脚大小符合要求。焊脚对柱的组合角焊缝焊脚大小为hf=6mm。在图3.13(P115练习3.13)所示的梁和柱的连接中，钢为Q235-B，弯矩设计值M=100kN.m，剪切V=600kN，尝试进行以下设计和检查：1)剪切v由支撑焊缝支撑，焊条是E43型，手动焊缝，焊缝a的高度HF2)弯矩m受普通螺栓的载荷，螺栓直径为24mm，检查螺栓是否满足要求。解决方案：1)计算支撑腿大小支撑件有三面围焊，在不考虑焊接接头圆弧的不利影响的情况下，考虑剪切力离心性和不均匀传导力的影响，焊缝计算通常采用垂直剪切力的1.21.3倍。前角焊缝承受的力：侧角焊缝承受的力：所需焊脚大小：需要Hf=10mm2)拉力螺栓检查：单螺栓拉伸承载力设计值：弯矩最大力螺栓施加的拉伸：满意。3.14 .如测试结果所示，抗拉螺栓连接的强度、c级螺栓M20、使用的钢为Q235B，M20的8.8级螺栓摩擦连接(摩擦面仅用线材笔刷去除铁锈)的轴承承载能力有何不同？解决方案：1.使用一般螺栓连接检查表格：1)内力计算剪切力：拉力：2)螺栓强度检查单螺栓剪切力：单螺栓压力轴承容量：单螺栓拉伸轴承容量：每个螺栓都具有均匀的剪切力和拉力。螺栓最大剪切(拉伸)第2行第2列：pull-cut协同工作时：满意。切换到高强度螺栓摩擦连接表3.5.2 8.8类M20高强度螺栓预拉伸P=125kN，仅摩擦面钢丝刷除锈=0.3单个螺栓剪切力设计值：单螺栓拉伸承载力设计值：拉-剪相互作用：连接不符合要求。3.15。螺栓连接使用Q235B钢、c级螺栓直径d=20mm寻找此连接允许的最大Fmax值，如图所示。解决方案：请查看附表1.3:而且，排程1.1确认：假定螺栓孔直径d0=21.5mm单螺栓剪切力：单螺栓压力轴承容量：此螺栓连接的最大允许轴向力设计值：连接板净截面面积A1(直线):净截面面积A2(折线):元件剖面中最大支撑力的轴向力设计值：因此，此连接的最大允许轴向力设计值Fmax=1048kN。3.16。在以上问题中，将c级螺栓更改为M20的10.9强度螺栓，以获得此连接最能承受的Fmax值。必须分别计算摩擦连接和压力连接(钢板表面只用钢丝清洁铁锈)解决方案：表3.5.2 10.9 M20高强度螺栓预拉伸P=155kN，仅用摩擦面钢丝刷去除浮动锈=0.3附表1.3高强度螺栓压力连接确认：1)摩擦连接单个螺栓剪切力设计值：螺栓联接的最大允许Fmax值：元件剖面中最大支撑力的轴向力设计值：使用高强度螺栓摩擦连接时，此连接最能承受的Fmax=1088kN。2)压力连接个别螺栓剪切力设计值(切割面不在螺纹中):单螺栓压力承载力设计值：此连接螺栓能承受的最大轴力设计值：元件剖面中最大支撑力的轴向力设计值：因此，此高强度螺栓压力连接的最大允许轴向力设计值Fmax=1048kN。3.18双角度拉杆与柱的连接。张力N=550kN。钢是Q235B钢、角钢和节点板、节点和端板，是E43焊接连接电极，端板和柱是2行10.9级M20高强度螺栓连接。组件表面经过喷砂后涂上无机富锌涂料。尝试：1)角钢和节点板连接的焊接长度；2)节点板和端板焊接高度；3)高强度螺栓连接检查(根据摩擦类型和压力)类型连接注意事项)。解决方案：1)角钢和节点板连接的焊缝长度(两端)已知hf=6mm，检查计划1.3:不等角长肢体相位(P73表3.3.1)K1=0.65，K2=0.35。角桥等所需的焊缝计算长度：角桥末端所需的焊缝计算长度：后腿焊接长度：末端熔接长度：2)节点板和端板的焊接高度预先选取的段大小：最大段大小：最小焊脚大小：hf=8mm。节点板和端板焊缝计算长度：焊接截面施加的剪切：熔接剖面施加的拉力：焊缝强度校核：选定边的大小符合要求。3)强度螺栓连接检查(考虑摩擦和压力连接)表3.5.2 10.9 M20高强度螺栓预张力P=155kN，零件表面喷涂后无机富锌油漆处理=0.35。A.摩擦式连接单个螺栓剪切力设计值：单螺栓拉伸承载力设计值：螺栓的平均剪切=拉伸：拉-剪相互作用：连接不符合要求。B.压力连接附表1.3高强度螺栓压力连接确认：个别螺栓剪切力设计值(切割面不在螺纹中):单螺栓压力承载力设计值：单螺栓拉伸轴承容量：pull-cut协同工作时：满意。V.弯曲构件，梁设计5.1建筑两端均具有静态均匀载荷、永久载荷标准35kN/m(梁的自重除外)、活载荷标准值45kN/m(用Q235B钢制造，具有焊接部件I型截面)的简支梁跨度15m。如果能保证梁的整体稳定性，则设计梁。解决方案：1)内力计算负载标准值：活负载标准值：q=45kN/m，永久负载标准值：g=35kN/m荷载设计值：活荷载设计值：q=451.4=63kn/m，永久负载设计值：g=351.2=42kN/m中等和最大弯矩设计值：支撑最大剪切设计值：2)初步选定截面的预期板厚度大于16mm，f=205N/mm，并考虑截面塑料的开发。所需的截面阻力矩：腹板高度最小高度：经济高度：腹板高度为hw1400mm。腹板厚度：剪切强度要求：本地稳定性和配置要求：tw=12mm毫米凸缘大小假定梁高度为1450mm，则所需的净截面惯性矩：腹板惯性矩：凸缘所需的区域包括：通常b=400mm选择t=16mm以满足凸缘的本地稳定性要求选定的截面如图所示。3)截面检查剖面几何图形性质剖面区域：截面惯性矩：截面阻力矩：强度检查钢梁的自重标准值：钢梁的自重设计值：磁力产生的弯矩：考虑单面塑料的开发弯曲强度：剪切应力，刚度已在选择腹板大小和梁高度时满足，无需计算。支架不需要确认局部压缩应力，就建立了支撑加强材料。整体稳定性按问题满足。4)区域稳定检查凸缘：满意web:不使用web屈曲强度。必须设置侧加强板。设计大致5.2工作平台梁两端简单支撑，6m跨度，I56b型I形梁制作，钢为Q345。此梁承受均匀荷载，荷载为间接动力荷载，当平台梁的基板未与钢梁连接时，会尝试该梁可承受的最大设计荷载。解决方案：1)截面几何图元属性：排程8.5热轧一般I型钢确认：A=146.58cm2，Ix=68503cm4，Wx=2446.5cm3，Sx=1146.6cm4，Iy=1423.8cm4，2)内力计算f=295N/mm2假定梁的均布载荷q是跨度最大弯矩。3)设计负载弯曲强度基准：例如：整体稳定性：上凸缘的连续负载，自由长度l1/m=6排程3.2检查：按刚度：获取标准值：，设计值：因此，梁可承受的最大负载设计值为q=64N/mm2(由整体稳定性控制)。5.3练习题5.3所示，截面简支梁(如焊工字形)、跨10m、跨10m的静态集中载荷、恒定载荷、200kN的标准值、活动载荷、300kN的标准值、150mm的梁跨方向上的载荷支承长度。梁支座有支撑加固材料。如果梁是用Q235B钢制造的，请测试该梁的强度和刚度是否符合要求。解决方案：1)截面几何图元特性剖面区域：x轴线剖面的惯性矩：x轴线剖面阻抗：对于x轴截面面积力矩：2)内力计算均布载荷：标准值为P1=200kN，设计值为P1=1.2200=240kN自重基准值：g=216007.859.8/10002=1.662k/m，设计值：g=1.21.662=1.994kN/m活荷载：标准值300kN，设计值：P2=1.4300=420kN中等和最大弯矩标准值：中等和最大弯矩设计值：中等和最大弯矩设计值：中等和最大剪切设计值：支撑最大剪切：3)剖面强度检查B/t=300/20=15 26时，可以考虑开发截面塑料。弯曲强度：剪切强度：局部压缩应力：lz=5hy a=520 150=250mm梁的强度不符合要求。4)刚性检查所有负载作用：活荷载作用：梁的强度和刚度满足要求。在5.4练习5.3中，如果梁仅在支撑上有侧支撑，梁的整体稳定性是否能满足要求？如果不是，你会采取什么措施？解决方案：1)截面几何图元特性y轴的惯性矩： 2)整体稳定性检查：而且，梁的整体稳定性不能满足要求。改进：在中等集中力的有用性上设置侧支撑。L0y=5000mm，确认日程表3.1材料已进入弹性塑料，需要修改。因此，在梁的交叉压缩法兰上设置侧支撑，可以满足整体稳定性要求。六。轴向应力分量尝试选择6.1练习问题6.1图中所示的常规桁架轴心拉杆双角度截面。枢轴拉伸设计值为250kN，计算长度为3m，螺钉直径为20mm，钢为Q235，可以忽略连接偏心和构件自尊的影响。5)解决方案：f=215N/mm2将螺纹孔直径设定为21.5mm配置所需的净面积：但是，请尝试2L75*5，其最大允许孔直径为21.5mm，具体情况取决于角度b=75mm确认排程8.3等边角度2l 755: a=1482 mm2净截面面积：强盗符合要求。纵横比：两个肢体相距10mm。确认排程ix=24.3mm，iy=34.3mm。选择等腰角度2L755，强度和刚度就可以满足要求。6.2试验计算练习6.2图中所示的两种焊缝I梁截面(相同截面面积)、轴压缩柱可承受的最大轴向压力设计值和局部稳定性进行比较，比较说明，柱高10m，两端铰接，法兰火焰切割，钢Q235。解决方案：根据截面制造过程，表6.4.1、焊缝、法兰为火焰切割边，截面对x、y轴为b类。由于元件剖面没有减弱，因此强度不受控制，最大支撑力受整体稳定性控制。1)截面1 f=205N/mm2解法：剖面几何图形性质计算而且，而且，刚度满足要求。整体稳定检查已知截面