钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

1、image铁元素骨的结构的设计原理工作的目标响应3 .连接3.8设计如图所示的对接连接(直线或斜缝)。 轴向力拉伸力设计值n=1500kn、钢材q345- a、电焊条e50型、手动焊接、焊接质量3级。 解：三级焊接调查附表1.3 :不采用电弧星空卫视板：不可。 相反，使用斜对接焊缝：方法1 :基于标准=56，斜缝长度：设计满足要求。 方法2 :求出作为未知数求出的最小斜缝长度。 在这种情况下，设置圆弧板解开很方便。 3.9条件为练习题和3.8，承受静力负荷，尝试设计了盖板的对接连接。 解：根据题意设计盖板对接连接，采用角焊缝连接。 附表1.3 :试制大板块钢材q345-a，e50型电焊条，并使

2、用手工作业进行焊接。 罩盖宽度b=460mm，为了确保罩盖和连接件等的强度，2片罩盖的截面积之和应在部件的截面积以上。 所需要的罩的厚度：t2=6mm时，被连接板材为薄的t=10mm，因此，仅通过两侧的狭缝连接，罩的宽度b不在190以上，为了确保与母材等的强度，罩的厚度在14mm以上。 因此，这种盖连接不应该只用两侧的缝隙连接，而应该首先采用三面焊接。 1 )确定圆角尺寸的最大圆角尺寸： mm最小圆角尺寸： mm圆角尺寸hf=6mm 2)焊接设计：正面角焊缝的轴心拉伸设计值：侧面角焊缝的轴心拉伸设计值： image所需的每个侧面角焊缝的实际长度(受力侧有4条侧缝) :取侧焊的实际长度175mm

3、，则需要的罩长度： l=1752 10 (罩距离)=360mm。 此盖板的对接连接，盖板的尺寸为-3604606mm，圆角尺寸hf=6mm有3.10根山形钢，两侧通过犄角旮旯焊接与柱连接。 如图所示，钢材为q345-a，电焊条为e50型，用手工作业焊接，尝试决定焊接厚度(焊接有圆角，焊接长度不能减去2hf )。 已知外力设计值n=400kn。 解： lw=200mm，n=400kn，1 )内力计算剪切力：弯矩：2)圆角尺寸设计弯矩产生的焊接应力：剪切力产生的焊接剪切力：必要圆角尺寸：圆角尺寸hf=8mm焊接结构要求：最大圆角尺寸： mm 3.11试制设计图(p14练习题3.11 )所示，用牛脚

4、和柱的角焊缝连接。 钢材q235-b、电焊条e43型、手动焊接、外力设计值n=98kn (静力负荷)、偏心e=120mm。 (注意力n在水平焊接上也有偏心)解：附表1.3 :检查image1)最初焊缝尺寸的最大焊缝尺寸： mm最小焊缝尺寸：取hf=6mm满足焊接结构的要求。 2 )焊接断面几何学性质焊接断面中心距腹板下缘的距离yc有效焊接对中和轴的惯性矩：3)焊接断面管理力矩：考虑弯曲力矩，全焊透承担弯曲力矩，在耳朵皮边缘的应力：弯曲力矩在腹板边缘的应力：剪切力由腹板承担，剪切力由腹板焊接产生因此，该牛脚和柱的犄角旮旯焊接脚的尺寸为hf=6mm。 在图3.13 (p15练习题3.13 )所示的

5、南朝梁和柱的连接中，钢材为q235-b，弯矩设计值m=100kn.m，剪切力v=600kn，并尝试了如下设计和管理：1)剪切力v由支撑焊接承受，电焊条采用e43型，电焊条a的高度hf 2由解：1 )支撑脚的尺寸计算支撑采用三面焊接，有角焊缝，考虑到忽略焊接的起落架电弧的不良影响，剪断力的传递力的偏心和传递力的不均匀等的影响，焊接的计算通常取垂直剪断力的1.21.3倍。 正面角焊缝承受的力：侧面角焊缝承受的力：必要的圆角尺寸： hf=10mm 2)拉伸螺栓管理：单一螺栓拉伸承载力设计值：弯曲力矩为最大力螺栓承受的拉力：满脚丫子。image 3.14 .如图所示的拉伸螺栓连接的强度进行试验计算，c

6、级螺栓m20，使用的钢材为q235b，m20的8.8级高强度螺栓摩擦型连接变更时(摩擦表面仅用钢刷除去锈)，其承载力如何不同：1.普通螺栓1 )内力计算剪断力：拉伸力：2)螺栓强度管理单一螺栓剪断力：单一螺栓拉伸力：各螺栓受到均匀剪断力和拉伸力：螺栓最大剪断力(拉伸力) 2列：拉伸剪断共同作用时：满脚丫子。 2 .高强度螺栓摩擦型连接表3.5.2 8.8级m20高强度螺栓的预张力p=125kn变更，摩擦表面仅用钢刷去除锈迹=0.3个螺栓的抗剪承载力设计值：个螺栓的抗拉承载力设计值：抗拉-抗剪共同作用：连接满足要求image 3.15 .如图所示，螺栓连接采用q235b钢，c级螺栓直径d=20m

7、m，求出可承受该连接的最大fmax值。 解：附表1.3 :附表1.1 :螺栓孔径d0=21.5mm的单一螺栓承受剪切负荷：单一螺栓承受最大的轴向力设计值：连结板材的净截面积a1(直线): 净截面积a2(折线): 部件截面承受最大的轴向力设计值：该连结承受最大的轴向力设计值fmma 3.16 .在上述问题中，将c级螺栓变更为m20的10.9级高强度螺栓，求出可承受该连接的最大fmax值。 摩擦型连接和受压型连接需要分别计算(钢板表面仅用合十礼清除锈迹)解：表3.5.2 10.9级m20高强度螺栓预张力p=155kn，摩擦表面仅用合十礼刷清除锈迹=0.3附表1.3高强度螺栓受压型连接：1) 摩擦型

8、连接单螺栓的剪切承载力设计值：螺栓连接最大承载力fmax值：部件截面最大承载力轴向力设计值：高强度螺栓摩擦型连接中最大承载力轴向力设计值2 )受压型连接单螺栓的剪切承载力设计值(剪切面不在螺纹部位) :单一螺栓的受压承载力设计值：该连接螺栓可承受的最大轴力设计值：部件截面最大可承受的轴力设计值：该高强度螺栓受压型连接最大可承受的轴力设计值fmax=1048kn。 image 3.18 .二角钢拉杆和柱子的连接如图所示。 拉伸力n=550kn。 钢材为q235b钢，方钢和结节点板，结节点板和端板采用焊接电焊条为e43型电焊条，端板和柱用两排10.9级m20高强度螺栓连接。 部件表面在穿山鼠块拉斯

9、特后用富无机亚金属铅涂料处理。 试验：1)连接山形钢和结节点板的焊接长度2 )节点大板块和末端大板块的焊接高度3 )管理高强度螺栓连接(对摩擦型和受压型连接分别进行考虑)。 解：1)已知山形钢和结节点板的焊接长度(两侧缝合)为hf=6mm，调查了附表1.3 :不等边山形钢的长肢相合并(p13表3.3.1)k1=0.65、k2=0.35。 山形钢肢背所需焊接计算长度：山形钢肢前所需焊接计算长度：肢背焊接长度：肢前焊接长度：2)结节点板和端板的焊接高度预焊脚尺寸：最大焊脚尺寸：最小焊脚尺寸：hf=8mm。 结节点大板块和端大板块焊接的计算长度：焊接截面受到的剪切力：焊接截面受到的拉伸力：焊接强度管

10、理：选定的圆角尺寸满足要求。 3 )管理高强度螺栓紧固(分别考虑摩擦型和受压型)表3.5.2 10.9级m20高强度螺栓的预张力p=155kn，在部件表面施加穿山鼠块拉斯特后，涂抹富锌涂料=0.35. a .摩擦型紧固单螺栓的剪切承载力设计b .受压型连接调查附表1.3高强度螺栓受压型连接：单一螺栓的剪切承载力设计值(剪切面不在螺纹处时): 单一螺栓的受压承载力设计值：单一螺栓的拉伸承载力：拉伸剪切共同作用时：满脚丫子。4、5 .弯曲件、南朝梁设计5.1某楼盖两端简支梁摇镜头为15m，承受静力平均布载荷，永久载荷标准值为35kn/m (不含南朝梁自重)，活荷载标准值为45kn/m，该南朝梁拟采

11、用q235b级钢制作，采用焊接组合山形截面。 如果能保证这个南朝梁整体稳定，就设计这个南朝梁吧。 解：1)内力计算荷载标准值：活荷载标准值： q=45kn/m，永久荷载标准值： g=35kn/m荷载设计值：活荷载设计值： q=451.463kn/m，永久荷载设计值： g=351.2=42kn/m摇镜头最大弯矩设计值：支架最大剪切力设计值：2)初所需截面阻力矩：腹板高度最小高度：经济高度：腹板高度： hw1400mm。 腹板厚度：抗剪强度的要求：局部稳定与结构的要求： tw=取1.2 mm的耳朵皮尺寸的南朝梁高度假定为1450mm，必要的净截面惯性矩：腹板二次矩：耳朵皮必要的面积： image通

12、常， 满足b=400mm和耳朵皮的局部稳定要求： t=16mm选择的截面如右图所示：3)截面管理截面几何特性截面积：截面惯性矩：截面阻力矩：强度管理钢梁自重基准值：钢梁自重引起的弯曲力矩：考虑截面塑性发展的弯曲强度：不计算剪切应力、刚性。 因为在选择了网页尺寸和南朝梁高度的时候脚丫子满了。 在支撑台上设置支撑加强筋，不需要管理局部的压力应力。 总体稳定取决于问题而满脚丫子。 4 )局部稳定管理耳朵皮：满足网页：不利用网页弯曲后的强度。 设置横加强筋。 设计仅5.2个工作平台南朝梁两端简单，摇镜头6m，型号i56b的工字钢制成，钢材q345。 该南朝梁承受平均布载荷，载荷是间接的动力载荷，要求平

13、台南朝梁的底板与铁元素骨南朝梁不相连，则该南朝梁能够承受的最大设计载荷。 解：1)截面几何学性质：附表8.5热轧普通字钢： a=146.58cm2、ix=68503cm4、wx=2446.5cm3、sx=1146.6cm4 iy=1423.8cm 2)内力计算假定平均布载荷q作用于f=295n/mm2梁设计负荷为弯曲强度：取得：整体稳定：平均布负荷作用于上耳朵皮，自由长度l1/m=6为附表3.2取得： image为刚性：取得基准值：设计值：因此，该梁受到的最大负荷设计值为q=64n/mm2 (整体稳定控制)。 如5.3练习题5.3图所示，某焊工字形等截面简支梁为摇镜头10m，静力集中荷载作用于

14、摇镜头上，该负载由2个部分组成，一部分为常数负载，标准值为200kn，其馀部分为活荷载，标准值为300kn，负载沿南朝梁摇镜头方向支撑150mm。 在该梁架上设有支承加强肋。 如果该南朝梁采用q235b钢制时，试验计算该南朝梁的强度和刚性是否满足要求。 解：1)截面几何截面积： x轴截面的惯性矩： x轴截面的阻力矩： x轴截面的面积力矩：2)内力计算恒负荷：标准值为p1=200kn，设计值： p1=1.2200=240kn自重标准值： g=216007.859.8/10002 m设计值： g=1.21.662=1.994kn/m活荷载：标准值为300kn，设计值： p2=1.4300=420k

15、n摇镜头最大弯曲力矩标准值：摇镜头最大弯曲力矩设计值：斯摇镜头最大弯曲力矩设计值：斯摇镜头最大剪切力设计值：斯坦共和国最大剪切力在20=15 0.8、x、y轴上假设b类=60，在附表4.2:=0.807中查找所需的截面积，在p447附表8.9中为hw414405、a=296.2cm2、ix=93000cm4、iy=31000cm4、ix=17.7cm、iy 管理选定截面(由于没有孔，所以不需要管理强度)，刚性为对x，y轴为b类，image整体的稳定管理：不需要管理模具钢截面的局部稳定。 所选截面符合要求。 image 6.4在练习题6.3所述的平台柱的中点加入单侧支撑(l0y=3m )，重新进

16、行设计。解：1)焊接山形截面设计的初始选定截面：耳朵皮为轧制边，x轴为b类，y轴为c类，假设=50，附表4.3:=0.775的所需截面积为：两主轴所需的惯性半径： p410附录5，焊接3块钢板的山形截面的系数，1=0.43，2=0.24，则所需截面轮廓尺寸一般h不过小，设b=h0=400mm，则必要平均板厚：板厚bt=48020，腹板hwtw=45012如图所示，截面管理：(由于没有孔，所以不需要管理强度)截面几何性质：刚性为对x轴属b类，调查结果：对y轴属c类，调查所选截面符合要求。 3 )工字钢的截面设计参照焊接锯齿截面尺寸，选择合十礼耳朵皮工字钢，b/h0.8，对于x、y轴属性b类，假定=60，调查附表4.2:=0.807所需的截面面积，在image检查p447附表8.9中选择hw400408，a=251.5cm2 管理选定截面(由于没有孔，所以不需要管理强度)，刚性为对x，y轴为b类，整体稳定管理：不管理模具钢截面的局部稳定。 所选截面符合要求。 加上侧向支撑，减少了钢的量。 6.5设计管桁架轴心受压部件