钢结构习题解答2015

习题4.1 试验算图4.67所示牛腿与柱连接的对接焊缝强度。荷载设计值F=270kN，钢材Q235B，焊条E43型，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。（提示：假定剪力全部由腹板上的焊缝承受。）解：（1）焊缝截面上所受的力： F=270kN （2）焊缝计算截面的几何特性全部焊缝计算截面的惯性矩：腹板焊缝计算截面的面积：（3）验算焊缝强度最大拉应力： （满足）1点： （满足）习题4.3 试验算习题4.2连接中节点板与端板间的角焊缝“B”的强度。（轴心拉力设计值N=420kN，钢材Q235B，手工焊，焊条E43型）解：（1）焊缝截面上所受的力：（）（2）焊缝有效截面的几何特性：(3)焊缝强度验算：危险点为A点轴力N1作用下：剪力F作用下：弯矩M作用下： （满足）习题4.8 试计算图4.72所示连接中C级普通螺栓的强度。荷载设计值F=45kN，螺栓M20，钢材Q235.解：（1）简化力F至螺栓群形心O处（坐标轴x为水平向，y为竖向）（2）单个受剪螺栓的抗剪和承压承载力设计值（3）受力最大的1号螺栓的受力计算作用下：作用下：作用下： （满足）习题4.9 试计算习题4.2连接中端板与柱连接的C级普通螺栓的强度。螺栓M22，钢材Q235.解：（1）由习题4.3可知，力F简化到螺栓群形心处可得：（）（对形心轴的弯矩）（2）单个螺栓的抗剪和抗拉承载力（3）螺栓群受力计算受剪力F： （满足）受偏心拉力：先按小偏心计算：是小偏心受拉。（不满足）习题4.11 若习题4.7的钢板拼接改用10.9级M20高强度螺栓摩擦型连接，接触面处理采用钢丝刷清除浮锈，此拼接能承受的最大轴心力设计值N能增至多少？解：单个螺栓的抗剪承载力：整个螺栓群可以承受的剪力：构件毛截面可承担力：被连接钢板I-I截面的净截面积可以承受的拉力：习题4.13 试将习题4.12端板与柱的连接改按8.8级高强度螺栓承压型连接设计。接触面处理方法，螺栓直径和排列尺寸均另行选择。解：这里假定螺栓群的排列和个数不变，只改变螺栓的直径。试选用M18螺栓，（1）螺栓群所受的力轴力：剪力：弯矩：（2）单个螺栓的抗剪和抗拉承载力：（3）螺栓群受力计算(1号螺栓受力最大)：受剪力F： 受偏心拉力： ok（4）验算(OK)解：这里假定螺栓群的形心位置和个数不变，只改变螺栓的直径和螺栓的间距。试选用M18螺栓，最小中距为，所以螺栓的中距取60mm。（1）由于形心位置不变，螺栓群所受的力与习题4.9相同：轴力：剪力：弯矩：（2）单个螺栓的抗剪和抗拉承载力：（3）螺栓群受力计算：受剪力F： （满足）受偏心拉力：（满足）习题5.2 试选择图5.63所示平台梁格中的次梁截面，采用H型钢。与次梁焊接的钢筋混凝土板和面层的自重为3kN/m2（标准值），活荷载标准值为20kN/m2（静力荷载）。钢材为Q345钢。解：将次梁设计成简支梁，其计算简图如下（1） 荷载及内力计算均布荷载设计值：次梁承受的线荷载：跨中最大弯矩：支座处最大剪力：（2）初选截面：次梁所需的净截面抵抗