钢结构设计原理课后题答案赵根田主编

1、.钢结构设计原理课程作业解答第三章连接3-1 解：由于施焊时加引弧板，因此l wl 500mmFMf t w 即：FF 1302185l wtW500 14145006解得： F505.9kN故该连接能承受的最大荷载为505.9kN。3-2解：N30.7h f 3l w3f f fw0.782 1401.22160306 kNl w1l w24608452mmNk NN 30.65NN 30.7hf 1lw1fw0.7 8 2 452 160 810 kN1122f得到： N1481.5kN同理：得到：N 2 k2 NN30.35NN30.7 h f 2l w2 f fw0.7 8 2 452

2、 160 810 kN22N2751.4kN因此：此连接能够承担的最大静力荷载为1481.5KN。3-3 解：将荷载设计值 F 向焊缝形心简化，得VF , MFe30F焊缝上端 A 为最危险点：M6M630F9Ffhe l w20.71022 28000200VVFFfhel w0.710200 22800.则M2V 2wfff ff229FF200280001.222800F450.6kN故焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为450.6kN.3-4 解：1)设斜杆与翼缘板为两面侧焊，则由焊缝A 在肢背处，得N1k 1N0.7250175kNfN1f fwhe l wl wN 117500013

3、0.2mm2hef fw20.76 160则焊缝 A 的实际长度可为： ll w 2hf 130.2 2 6 142.2mm ，取 150mm2)作用于螺栓形心处的内力为：4N250kN200000NV 3 250kN 150000N5MNe0200000601.2107 N mm单个螺栓的抗剪、抗拉、承压承载力设计值分别为：bnvd2b13.14 22253191.6NN v4f v4140N tbde2f tb3.1419.65217051528.0N44.N bcdtf cb22 1030567100N设支托只作为安装时的临时支撑，则最上排单个螺栓所承受的力为：NvV1500001500

4、0NNcbn10N tNMy12000001.210728031428.6Nnm y2102 280221021402702i同时承受拉力和剪力的普通螺栓承载力验算：2N t2N v1N vbN tb150002231428.6153191.60.6751528.0故连接采用 10 个普通螺栓是可以的 .3-5 解：将 N、P 向焊缝形心处简化，则危险点A 处受力：VP300kN300000NVP300kN300000NMPe1Ne2300kN120mm240kN150mm0则焊缝仅受轴力N 和剪力 V 的作用，VN2400004000Ahel w0.7hf30027hfVV300000500

5、0Ahel w0.7hf30027h f则N2V 2wAAf ff.40002250001607hf 1.227hfh f5.3mmhf min1.5 t11.5 104.7mmhf max1.2t 21.2 8 9.6mm由此可取， h f6mm3-6 解：1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选10×510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为 Q235钢。2、计算需要的 C 级普通螺栓数目和布置螺栓单个螺栓的抗剪承载力设计值：bnvd2b2222106.4kNN v4f v4140单个螺栓的承压承载力设计值：N cbdtf cb22 18305 120.8

6、kNN150014.1，取 16 个，4 排。（也可取 15 个，3 排）连接所需螺栓数目 n106.4N minb采用并列布置，连接盖板尺寸为10×510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。3、验算被连接钢板的净截面强度A nAn1d0 t51018 4 23.5187488mm 2N1500103200.3 N mm2f205N mm2A n7488故强度满足。3-7解：.1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选10×510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为 Q235钢。2、计算螺栓数目（

7、1）采用摩擦型高强螺栓连接查表知： P125kN,0.45单个螺栓的抗剪承载力设计值：Nvb0.9n f P0.9 0.452125101.25kN连接所需螺栓数目 nN14.8 ，取 16 个， 4 排。（也可取 15 个， 3 排）Nvb采用并列布置，连接盖板尺寸为10×510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。（ 2）采用承压型高强螺栓连接单个螺栓的抗剪承载力设计值：bnvd 2f b202kNNv4v2250 157.14单个螺栓的承压承载力设计值：N cbdt fcb20 18 470169.2kN连接所需螺栓数目 nN

8、9.55，取 10个，2排。Nminb采用并列布置，连接盖板尺寸为10×390×510mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 55mm，线距 100mm。3、验算被连接钢板的强度验算 - 截面（ 1）采用摩擦型高强螺栓连接An51018421.5187632mm2N'10.5n1N 10.541500 1312.5kNn16.N '1312 103171.97 N mm22An7632f 205 N mm故强度满足。（ 2）采用承压型高强螺栓连接An 510185 21.518 7245mm2N150010322An7245207.1N mmf205 N

9、 mm故强度满足。3-8 解：10.9级 M20 的高强度螺栓，查表得高强度螺栓预拉力P155kN ，抗滑移系数0.45 。作用于螺栓群形心处的内力为：N4 F4200160kN55V3 F3200120kN55MVe1200.25 30kN m每个高强度螺栓的承载力设计值：Ntb0.8P0.8155124kNNvb0.9n fP0.9 10.45 155 62.775 kN最上排单个螺栓所承受的内力：NMy16030 0.1276.25kNNtyi22 2 0.1220.04 2nm8V12015kNNv8n同时承受拉力和剪力的高强度螺栓承载力验算：NvNt1576.25此连接安全。NvbN

10、tb62.7750.85 1124第四章轴心受力构件.4-2解：（ 1）钢板 1-1 截面验算AnAn1d0t400 20 3 22206680 mm2N135010322An202.1N mmf 205 N mm6680强度满足。（ 2）需要验算钢板 2-2 截面验算，因为 2-2 截面的净截面面积远小于 1-1 截面。假定轴力在 13 个螺栓中平均分配。AnAn2 d0 t400 20 5 22 205800 mm2N '1013501038.5kN13N '1038.5103179 N mm2f 205 N mm2An5800强度满足。（ 3）验算拼接板强度拼接板 3-3

11、 截面受力最大。An An2 d0 t 2400 12 5 22126960mm2N1350 1032f2An6960193.97 N mm205 N mm强度满足。4-7 解：根据题意，截面对两个轴方向的计算长度l0 xl 0 y1000cm ， f215 N mm 21、a 图截面验算（ 1）计算截面特性截面面积 A2502500.8240cm2.截面惯性矩 I x50 54349.2 50312 143600cm4I y 2 2 50 3 1241667 cm4截面回转半径 i xI x143600I y4166713.18cmA24024.46cm ， i y240A（ 2）构件长细比

12、及刚度验算l0 x100040.9150l0 y100075.9150x24.46y13.18i xi y刚度满足要求。（ 3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y 轴均为 b 类截面，查附表4-2 得： x 0.892 ， y 0.715故 N3200 103186.5 N mm2f 215 N mm2 整体稳定满足。A0.715 240 102（ 4）构件局部稳定性验算翼缘宽厚比： b124.612.3100.1235f y100.175.917.59t2腹板高厚比： h05062.5250.5235f y250.575.962.95 局部稳定满足。tw0.8故

13、 a 图截面满足要求。2、b 图截面验算（ 1）计算截面特性截面面积 A2402.540 1240cm2截面惯性矩I x4045 33940 3 12 95750cm4I y 2 2.54031226667cm4截面回转半径 i xI x95750I y26667A20cm ， i yA10.5cm240240（ 2）构件长细比及刚度验算.l0 x100050150l0 y1000150xi x20y95.2i y10.5刚度满足要求。（ 3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y 轴均为 b 类截面，查附表4-2 得： x0.856 ， y 0.587故N3200

14、103227.1 N mm22整体稳定不满足。A0.587 240 102f 215 N mm（ 4）构件局部稳定性验算翼缘宽厚比：腹板高厚比：b119.57.8100.1235 f y100.195.219.52t2.5h04040250.5235 f y250.595.272.6 局部稳定满足。t w1故 b 图截面不满足要求。第五章受弯构件5-1 解：1、荷载计算次梁计算单元宽度为2.5m，次梁承担的线荷载设计值为：q52.51.21.52.5 1.4155.2520.25 kN m2、截面选择次梁与主梁按铰接设计，则：M max1 ql 2120.25 5263.28kN m88Vma

15、x1 ql120.25 550.625kN22所需截面系数M max63.28103280.3cm2Wxx f1.05215初选 22b，查表 A293.6cm2 ， I x3583cm4 ， S 190cm3 ， Wnx 326cm3翼 缘 厚t12.3mm16mm，腹板厚w9.516， 查 表 得 f 215 N mm2，tmmmm.fv125 N mm2 ，腹板与翼缘交接圆角r9.5mm，质量 m36.5 kg m ，自重 g0.36kN m3、截面验算次梁与铺板牢固连接， 因此不必计算整体稳定性。所选截面为型钢， 因此不必验算局部稳定。只验算构件刚度和强度。（ 1）刚度验算次梁承担的线

16、荷载标准值为：qk52.51.5 2.50.3616.61kN mv5qkl 3516.6110 6500030.0037v250250l384EI384 2.06 1053583 104ll0.055000满足要求。（ 2）抗弯强度验算M x15 2.50.361.21.52.51.4 5264.6kNm8maxM xM x64.6106188.8 Nmm2f 215 N mm 2 ，满足要求。xWnxxWnx1.05326 10 3（ 3）抗剪强度验算由于型钢腹板与翼缘处较厚，可不验算抗剪强度。（ 4）局部压应力验算没有给出主次梁的连接情况，暂不验算局部压应力。5-4 解：1、计算截面特性

17、截面面积 A2201.2800.8112cm2截面惯性矩 I x208021.2 320 0.8 80 3 12 113260.37cm4I y 2 1.220 3121600cm4.WxI x2749 cm3h2截面回转半径 i xI x31.8cm ， i yI yA3.78cmA长细比l0 x90023.3l 0 y900x31.8y238.1i xi y3.78M max1ql 21Pl10.9 1.2921110 1.4 9 357.44kN m84842、验算整体稳定性4320 Ah2235（ 1）整体稳定系数计算 byt1bb2yWx4.4hf y1双轴对称截面b0 ，l1t19

18、00012， b0.730.18 0.85b1h2000.665812代入，得：b0.274M max475 N mm2f215 N mm2 ，不满足。bWx235（ 2） b0.2740.189345M max688 N mm2f310 N mm2 ，不满足。bWx（ 3） b2.230.282.044b0.6580.6 ， b'1.070.2820.641bM max203N mm2f215 N mm2 ，满足。b'Wx（4） yl0 y450119.05 ，查表得 b 1.75i y3.78b1.90.6 ， b'1.070.2820.922bM max141N

19、mm2f215N mm2 ，满足。'Wbx第六章拉弯和压弯构件6-7 解：1、计算截面特性.截面面积 A1.2cm32cm 21.0cm64cm 140.8cm2截面惯性矩I x1cm64cm 3 1221.2cm32cm32.6cm 2103465cm 4I y2 1.2cm32cm36553.6cm412WxI x103465cm 43116cm3h33.2cm2截面回转半径i xI x27.12cm ， i yI y6.82cmAA2、验算平面内稳定构件最大弯矩M x1 Fl1100kN 1500cm375kN m ， f 215 N mm 244长细比 xl x1500cm 2

20、7.12cm55.3，按 b 类截面轴心受压构件查附表4-2 ，i x得 x0.832另由表 5-1查得，截面塑性发展系数x 1.052E2206103 N2'Amm228510kNN Ex1.121.12140.8 10 mm55.3X因跨中只有一个集中荷载，等效弯矩系数mx1.0Nmx M xx Ax W x (1 0.8 N' )N Ex900 103 N1.0375106 Nmm0.832140.8102mm233900kN1.05311610 mm(1 0.88510kN )76.83125.26202.09 Nmm2f215 Nmm2故构件满足平面内稳定3、确定侧向支撑点数目.（ 1）当在柱中央设一道侧向支撑时长细比yl y750cm 6.82cm 110，查表得 y0.493i y在侧向支撑点范围内， 杆段一端的弯矩为375kN m ，另一端弯矩为0，故等效弯矩系数tx0.65 0.35 M 1=0.65M221.07y用近似计算公式可得b44000 0.795区段内最大弯矩 M x375kN mNtx M xy Ab Wx900 103 N1.00.65