钢结构设计原理课后习题

1、.第3章 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lw=500mm，则焊缝正应力应满足：其中，故有，故此连接能承受的最大荷载为F=505.86kN。13. 图3-58所示为角钢214010构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢背距离e1=38.2mm，钢材为Q235BF，采用手工焊，焊条为E43型，ffw=160N/mm2，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采用三面围焊，试设计此焊缝连接。解:正面角焊缝且

2、故可取hf=8mm，此时焊缝的计算长度正面焊缝的作用：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，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V=374kN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，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：S1=28014507=1987440mm3（2）验算焊缝强度焊缝最大拉应力（翼缘腹板交接处）：查表知，ftw=185N/mm2209.2N/mm2，所以焊缝强度不满足要求。19. 按高强度螺栓摩擦型连接和

3、承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采用8.8级M20(d0=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。（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P=125kN，对于Q235钢材接触面做喷砂处理时=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-

4、62所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值F=300kN，端板与柱翼缘采用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。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： Nt2=34.3kN, Nt3=24.0kN Nt4=15.7kN, Nt5=3.4kN故有Nti=44.6+34.3+24+15.7+3.42=240kN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P=125kN，满足题意。21. 验算图3-63所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为Q

5、235，螺栓为10.9级M20，连接接触面采用喷吵处理。解：查表得抗滑移系数为，预应力P=155kN。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：Nt2=35kN, Nt3=5kN故有则受剪承载设计值：综上，连接满足要求。第4章 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：故局部稳定满足要求。（b）如图所示，截面的几何特性为：因

6、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：b1t=400-10225=7.810+0.194.9235235=19.5h0tw=40010=4016mm，故取f=205N/mm2。刚度满足要求。又，由其查表可得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=60，对宽翼缘截面h/b0.8，故构件的截面为类型均为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t=14mm0.8，故构件的截面为类型均为b类。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：A=224022+(240-222)10=12520mm2ix=IxA=69.0110612520=74.2mmiy=IyA=50.710612520=63.6mm截面验算：因截面无约束