《鋼結(jié)構(gòu)》主編趙占彪段緒勝課后習(xí)題答案

1、第一章和第二章略第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接3.1 試設(shè)計(jì)雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫連接（圖3.80）。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，軸心力N=1000KN（設(shè)計(jì)值），分別采用三面圍焊和兩面?zhèn)群高M(jìn)行設(shè)計(jì)。解：（1）三面圍焊 確定焊腳尺寸：， ， 內(nèi)力分配：焊縫長度計(jì)算：，則實(shí)際焊縫長度為 ，取310mm。，則實(shí)際焊縫長度為 ，取120mm。（2）兩面?zhèn)群复_定焊腳尺寸：同上，取， 內(nèi)力分配：， 焊縫長度計(jì)算：，則實(shí)際焊縫長度為:，取390mm。，則實(shí)際焊縫長度為:，取260mm。3.2 試求圖3.81所示連接的最大設(shè)計(jì)荷載。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸，。 焊腳尺寸：

2、焊縫截面的形心：則（1）內(nèi)力分析：V=F， （2）焊縫截面參數(shù)計(jì)算：（3）應(yīng)力計(jì)算T引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：（4）3.3 試設(shè)計(jì)如圖3.82所示牛腿與柱的連接角焊縫、。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。（1）內(nèi)力分析：V=F=98KN， （2）焊縫截面參數(shù)計(jì)算：取焊縫截面的形心： （3）應(yīng)力計(jì)算M引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：（4）3.4 習(xí)題3.3的連接中，如將焊縫及焊縫改為對(duì)接焊縫（按三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)），試求該連接的最大荷載。（1）內(nèi)力分析：V=F， （2）焊縫截面參數(shù)計(jì)算：（3）應(yīng)力計(jì)算M引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：（4）3.5 焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫（圖3.83）

3、，拼接處作用有彎矩，剪力V=374KN，鋼材為Q235B鋼，焊條用E43型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。（1）內(nèi)力分析：V=374KN， （2）焊縫截面參數(shù)計(jì)算： （3）應(yīng)力計(jì)算腹板和翼緣交接處：折算應(yīng)力： 不滿足3.6 試設(shè)計(jì)圖3.81的粗制螺栓連接，F(xiàn)=100KN(設(shè)計(jì)值)，。（1）內(nèi)力分析：V=100KN， ，（2）參數(shù)計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓抗剪承載力（M22）， （3）內(nèi)力計(jì)算T引起的應(yīng)力：V引起的應(yīng)力：（4）3.7 試設(shè)計(jì)如圖3.84所示：構(gòu)件鋼材為Q235B，螺栓為粗制螺栓。角鋼與連接板的螺栓連接；豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。，。角鋼

4、與連接板的螺栓連接；單個(gè)螺栓抗剪承載力（M20）螺栓個(gè)數(shù) 個(gè)，取5個(gè)螺栓，按規(guī)范規(guī)定間距排列（圖省略）。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。內(nèi)力分析 ，由支托承擔(dān)。單個(gè)螺栓抗拉承載力（M20，）螺栓個(gè)數(shù) 個(gè)，取6個(gè)螺栓，排2排，按規(guī)范規(guī)定間距排列（圖省略）。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。，。，由支托承擔(dān)。3.8 按摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)習(xí)題3.7中所要求的連接（取消承托板），且分別考慮：；，。螺栓強(qiáng)度級(jí)別及接觸面處理方式自選。Q235鋼，噴砂處理，M20，8.8級(jí)，P=125KN，µ=0.45， 一個(gè)螺栓承擔(dān)的拉力， ， 一個(gè)螺栓的最大拉力第四章 軸心受力構(gòu)件4.1 驗(yàn)算由2組成

5、的水平放置的軸心拉桿的強(qiáng)度和長細(xì)比。軸心拉力的設(shè)計(jì)值為270KN，只承受靜力作用，計(jì)算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應(yīng)改用什么角鋼？注：計(jì)算時(shí)忽略連接偏心和桿件自重的影響。解：（1）強(qiáng)度 查表得 的面積A=6.14cm2 ， ， N=270KN，強(qiáng)度不滿足，所需凈截面面積為，所需截面積為，選，面積A=7.29cm2（2）長細(xì)比 4.2 一塊-的鋼板用兩塊拼接板-進(jìn)行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如圖4.38所示。鋼板軸心受拉，N=1350KN（設(shè)計(jì)值）。鋼材為Q235鋼，解答下列問題;（1）鋼板1-1截面的強(qiáng)度夠否？（2）是否需要驗(yàn)

6、算2-2截面的強(qiáng)度？假定N力在13個(gè)螺栓中平均分配，2-2截面應(yīng)如何驗(yàn)算？（3）拼接板的強(qiáng)度夠否？ 解：（1）鋼板1-1截面強(qiáng)度驗(yàn)算：， N=1350KN，強(qiáng)度滿足。（2）鋼板2-2截面強(qiáng)度驗(yàn)算：（a），種情況，（a）是最危險(xiǎn)的。， N=1350KN，但不超過5%，強(qiáng)度滿足。對(duì)應(yīng)圖（d）的驗(yàn)算：，強(qiáng)度滿足。（3）拼接板的強(qiáng)度夠否？因?yàn)槠唇影搴穸?，所以不必?yàn)算拼接板。4.3 驗(yàn)算圖4.39所示用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的鋼板凈截面強(qiáng)度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設(shè)計(jì)值）。解：（1）凈截面驗(yàn)算：，強(qiáng)度滿足。（2）全截面驗(yàn)算，強(qiáng)度滿足。4.4 一水平

7、放置兩端鉸接的Q345鋼做成的軸心受拉構(gòu)件，長9m，截面由2組成的肢尖向下的T形截面，問是否能承受設(shè)計(jì)值為870KN的軸心力？解：（1）強(qiáng)度驗(yàn)算查表得 的面積A=13.94cm2 ，但不超過5%，強(qiáng)度滿足。（2）剛度驗(yàn)算4.5 某車間工作平臺(tái)柱高2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。如果柱采用I16（16號(hào)熱軋工字鋼），試經(jīng)過計(jì)算解答：（1）鋼材采用Q235鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力為多少？（2）改用Q345鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力是否顯著提高？（3）如果軸心壓力為330KN（設(shè)計(jì)值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？解：（1）鋼材采用Q235鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力為多少？查表得I16

8、的面積A=26.1cm2 ，a類截面，查表得，b類截面，查表得。（2）改用Q345鋼時(shí)，設(shè)計(jì)承載力是否顯著提高？，a類截面，按查表得，b類截面，按查表得，承載力無太明顯的提高。（3）如果軸心壓力為330KN（設(shè)計(jì)值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采取什么措施就能滿足要求？8距uuuuuuuuuuuujuu因?yàn)椋哉w穩(wěn)定不滿足。在側(cè)向加一支撐，重新計(jì)算。，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。4.6 設(shè)某工業(yè)平臺(tái)柱承受軸心壓力5000KN（設(shè)計(jì)值），柱高8m，兩端鉸接。要求設(shè)計(jì)一H型鋼或焊接工字形截面柱。解：H型鋼柱（1）初選截面設(shè)（b類）則， 選，其面積，（2）驗(yàn)算，b類截面，查表得，

9、b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。焊接工字形（1）初選截面根據(jù)H型鋼截面，初選焊接工字形截面，如圖所示。（2）計(jì)算參數(shù)，（2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。（3）局部穩(wěn)定驗(yàn)算，局部穩(wěn)定滿足。4.7 圖4.40（a）、（b）所示兩種截面（焰切邊緣）的截面積相等，鋼材均為Q235鋼。當(dāng)用作長度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時(shí)，是否能安全承受設(shè)計(jì)荷載3200KN。解：計(jì)算（a）圖截面（1）計(jì)算參數(shù)：，（2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算，b類截面，查表得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定滿足。（3）局部穩(wěn)定驗(yàn)算，局部穩(wěn)定滿足。計(jì)算（b）圖截面（1）計(jì)算參數(shù)：，（2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算，b類截面，查表

10、得，b類截面，查表得，整體穩(wěn)定不滿足。（3）局部穩(wěn)定驗(yàn)算，局部穩(wěn)定滿足。4.8 設(shè)計(jì)由兩槽鋼組成的綴板柱，柱長7.5m，兩端鉸接，設(shè)計(jì)軸心壓力為1500KN，鋼材為Q235B，截面無削弱。解： （1）初選截面：設(shè)（b類）則， 選232a，其面積，（2）驗(yàn)算實(shí)軸的整體穩(wěn)定，b類截面，查表得，繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定滿足。（3）確定柱寬 設(shè)， 取b=330mm，如下圖所示。（4）驗(yàn)算虛軸的整體穩(wěn)定，截面對(duì)虛軸的參數(shù)：130， ， ，繞虛軸的整體穩(wěn)定滿足。（5）綴板的設(shè)計(jì)選用綴板尺寸為-，則，取，分支線剛度綴板線剛度則橫向剪力取焊腳尺寸，采用繞角焊，則焊縫計(jì)算長度為驗(yàn)算焊縫：，第五章5.1 一平臺(tái)的梁格布置

11、如圖5.53所示，鋪板為預(yù)制鋼筋混凝土板，焊于次梁上。設(shè)平臺(tái)恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（不包括梁自重）為2.0。試選擇次梁截面，鋼材為Q345鋼。解：1、普通工字形鋼 3、驗(yàn)算：1）強(qiáng)度 2）撓度 重選I50a 3）整穩(wěn)：不必計(jì)算。4）局穩(wěn)：因?yàn)槭切弯?，不必?yàn)算。5.3解：圖5.54（a）所示的簡(jiǎn)支梁，其截面為不對(duì)稱工字形圖5.54（b），材料為Q235B鋼；梁的中點(diǎn)和梁端均有側(cè)向支承；在集中荷載（未包括梁自重）F=160(設(shè)計(jì)值)的作用下，梁能否保證其整體穩(wěn)定性？5.4解：設(shè)計(jì)習(xí)題5.1的中間主梁（焊接組合梁），包括選擇截面、計(jì)算翼緣焊縫、確定腹板加勁肋的間距。鋼材為Q345鋼，E50型焊條（手工焊）。

12、解： （1）試選截面：（2）強(qiáng)度驗(yàn)算：（3）整穩(wěn)驗(yàn)算：（4）剛度驗(yàn)算：（5）翼緣和腹板的連接焊縫計(jì)算：（6）主梁加勁肋設(shè)計(jì) 區(qū)格： 區(qū)格：區(qū)格：區(qū)格：橫向加勁助尺寸：中部支承加勁助：第六章6.1 有一兩端鉸接長度為4m的偏心受壓柱子，用Q235鋼的HN400×200×8×13做成，壓力的設(shè)計(jì)值為490kN，兩端偏心距均為20cm。試驗(yàn)算其承載力。M1=98kN.mM1=98kN.m N=490kNN=490kN 4000 解：查型鋼表得：A=83.37cm2，Ix22775cm4 ，ix16.53cm，iy4.56cm，Wx=1139cm3。M= 490×

13、;0.2=98kN.m強(qiáng)度驗(yàn)算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算：mx= 1NEx/=2E Ix/(1.1×l0x2)=3.142×2.06×105 ×22775×104/(1.1×40002)=26283KNx= l0x/ix=4000/165.3=24.2，屬于a類截面，查表，得x=0.974 N/(xA)+mxMx/1x W1x(1-0.8N/NEx/)=490×103/(0.974×8337)+1.0×98×106/1.05×1139×103×(1-0.8×49

14、0 / 26283 )=60.3+83.2=143.5 N/mm2<f=215 N/mm2 平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算：y= l0y/iy=4000/45.6=87.7，屬于b類截面查表，得y=0.637 b=1.07-y2/44000=1.07-87.72/44000=0.895<1.0 tx=1.0 N/(yA)+txMx/ (bW1x)=490×103/(0.637×8337)+1.0×98×106/（0.895×1139×103）=92.3+96.1=188.4 N/mm2< f=215 N/mm2 該構(gòu)件強(qiáng)度、平面

15、內(nèi)整體穩(wěn)定、平面外的整體穩(wěn)定均滿足要求。62 如圖所示懸臂柱，承受偏心距為25cm的設(shè)計(jì)壓力1600kN，彎距作用平面外有支撐體系對(duì)柱上端形成支點(diǎn)，要求選定熱軋H型鋼或焊接工字形截面，材料為Q235鋼（注：當(dāng)選用焊接工字形截面時(shí)，可試用翼緣2400×20，焰切邊，腹板460×12）。解：選用選用焊接工字形截面時(shí)，可試用翼緣2400×20，焰切邊，腹板460×12平面內(nèi)計(jì)算長度l0x14000mm，平面外計(jì)算長度l0y7000mm承受均勻彎距M=1600×0.25=400kN.m計(jì)算截面特性：A=400×20×2+460

16、15;12=21520mm2WxIx/(h/2)=1.019×109/(500/2)=4.076×106mm3ix=( Ix/A)1/2=(1.019×109/21520) 1/2=217.6mmiy=( Iy/A)1/2=(2.134×108/21520) 1/2=99.6mmx=lox/ ix=14000/217.6=64.3<=150y=loy/ iy=7000/99.6=70.3<=150 剛度滿足要求強(qiáng)度驗(yàn)算：平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算：mx= 1NEx/=2E Ix/(1.1×l0x2)=3.142×2.06×105 ×1.019×109/(1.1×140002)=9599KNx= l0x/ix=14000/217.6=64.3<=150屬于b類截面，查表，得x=0.784 N/(xA)+mxMx/1x W1x(1-0.8N/NEx/)=1600×103/(0.784×21520)+1.0×400×106/1.05×4.076×106×(1-0.8×1600 / 9599)=94.8+107.8=202.6 N/mm2<f=215 N/mm2 平