钢结构习题解答2015.doc

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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
①全部焊缝计算截面的惯性矩：

②腹板焊缝计算截面的面积：

(3）验算焊缝强度
①最大拉应力：
（满足)
②1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
①受剪力F: （满足）
②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）：
①受剪力F：

②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:
①受剪力F: （满足）
②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矩为：

查附表4，选用HW3503501313, ，，
（3)截面强度验算
梁自重产生的弯矩：
总弯矩：
梁跨中最大弯曲应力：
（满足）
（4）刚度验算
（满足)
(满足)