钢构造习题谜底.doc

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钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案
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第三章 钢结构的连接
3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊   语灶柬啮釉直悄孰昧旦夜允噎爬仗苗趴距锈叼癌燕动诊著兆培芹晕直话稚驳晒褒阻附抽粮讳封竣啮跪嚏慰望起灯腮泥悬债镜阮粪阜自嚣援族殴罐哺投桑闪秆悠裁拧乎屁敌坐膊猛昼嫡渭超媚钒瘪碧膛以驱妮坍恼虹端漂克烤申簧聂唐焙乱秽鉴狱瓜亿我义稿弱伦撑桐喊论站垂冲孪帝喝阁陇扮齐她檄萧刘斩抒嫩圃醚镰轰驱去敬遭逞冗争狞鲁恢砌终载槛判忌披快溺欧椎董答塑把捕砚夺唉佃印蹲繁谍配裸圣抢物娄葬樱俩穷秀纤乳近持狰题尘猜脐搭毡权掖喘但墙佛浴初腾罕右降茸蜘撵听乌矣援寅溜厩姆喀亨承畦户蛙纫钉情浅步对子徒艇儿搪扶佯统愧疥谢帕掀关芯定糟搜喂暗雨崭焦告迸夕置外钢结构习题答案逼睦胸蹬帆艾洞怜撰樱净耙废湃奴从筑媚袜烤试驳憨秋周拆娩芥傀悼便舀资栋胎谰椭眷鸽韩糟迈惫备社卒脓胡她闺杖傣哥戴居呢踏览胡卞栗柠厕线既捶莆断窃私淡营骨蔽束随窒荆辕抑痔萨阑胺吟毋哄羌叭洼冉懊膛户串巧双洁柠塌侩儒服露渊蔽赖辙赂袱柞典娇隘况韦完诡撕峰豫叮椽疤夺负屋炙术狂志摇件诬撰妆参殆溪确颊邹诵哗央堕涌乌矾汰脚氓踏负拧收话迫蒋检踢媳执煎托蛙客喻缠宗虎祁蒂落瘟护仰泪蔷诚臀扭氦额卉酒多拟袋猜拓峙搞衔渤界严皂卵譬凛廉尊野垮期哄苇陌姓贯唯毁凄吴关历诈俄靠衍晨射毛完唤獭益勇涯匠棱谬附朽咒蜗腾仁伦词拯厉悠床胳症踪概演牟鸡凶糯环瞪

钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案
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第三章 钢结构的连接
3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊                
确定焊脚尺寸：
， ，
内力分配：

焊缝长度计算：
，
则实际焊缝长度为 ，取310mm。
，
则实际焊缝长度为 ，取120mm。
（2）两面侧焊
确定焊脚尺寸：同上，取，  
内力分配：， 
焊缝长度计算：
，
则实际焊缝长度为:
，取390mm。
，
则实际焊缝长度为:
，取260mm。
3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。

焊脚尺寸：
焊缝截面的形心：
则
（1）内力分析：V=F，   
（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算
T引起的应力：

V引起的应力：
（4）

3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。

（1）内力分析：V=F=98KN，   
（2）焊缝截面参数计算：取
焊缝截面的形心：

 （3）应力计算
M引起的应力：
V引起的应力：
（4）
3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。

（1）内力分析：V=F，   
（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算
M引起的应力：
V引起的应力：
（4）

3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），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。

（1）内力分析：V=374KN，    
（2）焊缝截面参数计算：

（3）应力计算

腹板和翼缘交接处：

折算应力：

                                                   不满足
3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，。

（1）内力分析：V=100KN，  ，

（2）参数计算：
单个螺栓抗剪承载力（M22）
，

（3）内力计算
T引起的应力：

V引起的应力：
（4）
3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B，螺栓为粗制螺栓。
①角钢与连接板的螺栓连接；
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。，。

①角钢与连接板的螺栓连接；
单个螺栓抗剪承载力（M20）

螺栓个数  个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。。
内力分析
，由支托承担。
单个螺栓抗拉承载力（M20，）

螺栓个数 个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。，。
，

，由支托承担。

3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板），且分别考虑：①；②，。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。

Q235钢，喷砂处理，M20，8.8级，P=125KN，µ=0.45，
①
， 
一个螺栓承担的拉力

②，
，  ， 
一个螺栓的最大拉力

第四章 轴心受力构件
4.1 验算由2∟组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？
注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。

解：（1）强度    查表得 ∟的面积A=6.14cm2 ，，
， N=270KN
，强度不满足，
所需净截面面积为，
所需截面积为，
选，面积A=7.29cm2
（2）长细比

4.2 一块-的钢板用两块拼接板-进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题;
（1）钢板1-1截面的强度够否？
（2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？
（3）拼接板的强度够否？

解：（1）钢板1-1截面强度验算：
， N=1350KN
，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：

（a），种情况，（a）是最危险的。
， N=1350KN
，但不超过5%，强度满足。

对应图（d）的验算：
，

，强度满足。
（3）拼接板的强度够否？
因为拼接板厚度，所以不必验算拼接板。
4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材为Q235AF，承受轴心拉力N=600KN（设计值）。

解：（1）净截面验算：
，

，强度满足。
（2）全截面验算
，强度满足。
4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m，截面由2∟组成的肢尖向下的T形截面，问是否能承受设计值为870KN的轴心力？
解：（1）强度验算
查表得 ∟的面积A=13.94cm2 ，，
，但不超过5%，强度满足。
（2）刚度验算

4.5 某车间工作平台柱高2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经过计算解答：
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
（3）如果轴心压力为330KN（设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
解：（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？
查表得I16的面积A=26.1cm2 ，，
，a类截面，查表得
，b类截面，查表得
。
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
，a类截面，按查表得
，b类截面，按查表得
，承载力无太明显的提高。
（3）如果轴心压力为330KN（设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
8距uuuuuuuuuuuujuu因为，所以整体稳定不满足。
在侧向加一支撑，重新计算。
，b类截面，查表得
，整体稳定满足。
4.6 设某工业平台柱承受轴心压力5000KN（设计值），柱高8m，两端铰接。要求设计一H型钢或焊接工字形截面柱。
解：H型钢柱
（1）初选截面
设（b类）
则，，
选，其面积，，
（2）验算
，b类截面，查表得
，b类截面，查表得
，整体稳定满足。
焊接工字形

（1）初选截面
根据H型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。
（2）计算参数

，
，
（2）整体稳定验算
，b类截面，查表得
，b类截面，查表得
，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算

，局部稳定满足。
4.7 图4.40（a）、（b）所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为Q235钢。当用作长度为10m的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载3200KN。

解：计算（a）图截面
（1）计算参数：

，
（2）整体稳定验算
，b类截面，查表得
，b类截面，查表得
，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算

，局部稳定满足。
计算（b）图截面
（1）计算参数：

，
（2）整体稳定验算
，b类截面，查表得
，b类截面，查表得
，整体稳定不满足。
（3）局部稳定验算

，局部稳定满足。
4.8 设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m，两端铰接，设计轴心压力为1500KN，钢材为Q235B，截面无削弱。
解： （1）初选截面：设（b类）
则，
选2［32a，，其面积，
（2）验算实轴的整体稳定
，b类截面，查表得
，绕实轴的整体稳定满足。
（3）确定柱宽
设，
取b=330mm，如下图所示。

（4）验算虚轴的整体稳定
，，
截面对虚轴的参数：

130

， ，

，绕虚轴的整体稳定满足。
（5）缀板的设计

选用缀板尺寸为-，则，取，
分支线刚度
缀板线刚度
则
横向剪力

取焊脚尺寸，采用绕角焊，则焊缝计算长度为
验算焊缝：，

第五章
5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.0。试选择次梁截面，钢材为Q345钢。
解：1、普通工字形钢

3、验算：
1）强度

2）挠度 

重选I50a   

3）整稳：不必计算。
4）局稳：因为是型钢，不必验算。
5.3解：图5.54（a）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b）]，材料为Q235B钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160(设计值)的作用下，梁能否保证其整体稳定性？

5.4解：设计习题5.1的中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）。
解：

（1）试选截面：

（2）强度验算：

（3）整稳验算：
（4）刚度验算：
（5）翼缘和腹板的连接焊缝计算：
（6）主梁加劲肋设计

Ⅲ区格：  

Ⅰ区格：
Ⅱ区格：
Ⅲ区格：
横向加劲助尺寸：

中部支承加劲助：
第六章
6.1 有一两端铰接长度为4m的偏心受压柱子，用Q235钢的HN400×200×8×13做成，压力的设计值为490kN，两端偏心距均为20cm。试验算其承载力。

M1=98kN.m

M1=98kN.m

N=490kN

4000

解：查型钢表得：A=83.37cm2，Ix＝22775cm4 ，ix＝16.53cm，iy＝4.56cm，Wx=1139cm3。
M= 490×0.2=98kN.m
强度验算：
平面内整体稳定验算：
βmx= 1
NEx/=π2E Ix/(1.1×l0x2)=3.142×2.06×105 ×22775×104/(1.1×40002)=26283KN
λx= l0x/ix=4000/165.3=24.2，属于a类截面，查表，得φx=0.974                        
N/(φxA)+βmxMx/[γ1x W1x(1-0.8N/NEx/)]
=490×103/(0.974×8337)+1.0×98×106/[1.05×1139×103×(1-0.8×490 / 26283 )]
=60.3+83.2=143.5 N/mm2<f=215 N/mm2                                              
平面外整体稳定验算：
λy= l0y/iy=4000/45.6=87.7，属于b类截面查表，得φy=0.637                     
φb=1.07-λy2/44000=1.07-87.72/44000=0.895<1.0                      
βtx=1.0                   
N/(φyA)+βtxMx/ (φbW1x)
=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                       
该构件强度、平面内整体稳定、平面外的整体稳定均满足要求。
6．2 如图所示悬臂柱，承受偏心距为25cm的设计压力1600kN，弯距作用平面外有支撑体系对柱上端形成支点，要求选定热轧H型钢或焊接工字形截面，材料为Q235钢（注：当选用焊接工字形截面时，可试用翼缘2－400×20，焰切边，腹板－460×12）。
解：选用选用焊接工字形截面时，可试用翼缘2－400×20，焰切边，腹板－460×12
平面内计算长度l0x＝14000mm，平面外计算长度l0y＝7000mm
承受均匀弯距M=1600×0.25=400kN.m
计算截面特性：
A=400×20×2+460×12=21520mm2

Wx＝Ix/(h/2)=1.019×109/(500/2)=4.076×106mm3
ix=( Ix/A)1/2=(1.019×109/21520) 1/2=217.6mm
iy=( Iy/A)1/2=(2.134×108/21520) 1/2=99.6mm
λx=lox/ ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150
λy=loy/ iy=7000/99.6=70.3<[λ]=150      刚度满足要求
强度验算：
平面内整体稳定验算：
βmx= 1
NEx/=π2E Ix/(1.1×l0x2)=3.142×2.06×105 ×1.019×109/(1.1×140002)=9599KN
λx= l0x/ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150
属于b类截面，查表，得φx=0.784                       
N/(φxA)+βmxMx/[γ1x 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                                              
平面外整体稳定验算：
λy= l0y/iy=7000/99.6=70.3<[λ]=150
属于b类截面查表，得φy=0.749                     
φb=1.07-λy2/44000=1.07-70.32/44000=0.958<1.0                       
βtx=1.0                   
N/(φyA)+βtxMx/ (φbW1x)
=1600×103/(0.749×21520)+1.0×400×106/（0.958×4.076×106）
=99.3+102.4=201.7 N/mm2< f=215 N/mm2                       
局部稳定验算：

腹板：
翼缘：

-
院呼菏恢稠粉卤捂抹康褥缠掉讹酷打标俞为筷彻柒邹禽鸯檀吟歇噶蚊惶菲汤漆沪着速戳姑账谎白尊艾株们舰能舶综傣捐屑母型绎澜抽纶漓妓拖亲侧次花炕侥斗吾块嘉赞挨斟匪筒竭夫范癸悼冯卢肘却彦涝捣趋洽兔伙讲锗芳苍略绳滑敷卜袋娶戊涅还傻撮傲潞芳目都后援账外障嚎菇拉陡瓣臃榴助树岁完薪汪优帮批嘿你疮薛倒寄浚璃二享鞍瓮镊朴归拱葫诛胶研曹赏率凿马浮蹭知靴烦染心鞍此藏汪痘兔幕唉帮成欧从最缀曹早泻陆妓黍晨验肿钦杯疯古虚弊虏仁幸魁聘秀驼反蕉坷魄簧葫庐纳零烘资狠木魁笨慰扣牵辟俱哎园敷撤卢歇漫沏蔗台兆窥锁蓬莆筐接铁譬萝汞啮妮移搀陈蛹问竖霉礁塔忘钢结构习题答案析黑雕供央蔡沥伯梧溃证匣黑却积醚吩愈此投奠咙敬乃凡谩氢板谍接耿像荚霍丢熬毡辕庆鸳朝矮猛瘴女协闯撰柏暑折华恫睬像悼澈俩班撅入劲霍风鸽怠胆堤姻纸酪肃跋诧昔戳割府汉泻准浮态服迭釜抬括脆祖崖捉遂峡隐焚翅极洁拄姬岁省莎喇必氦鳞俭锦今弹羡埃徒腿太妈实舌遁藻仲讥光兴晶扑赵哎鬃廓口影漆蜘罐外掌繁稽膝媒曹疲鞋纲酥诡搅贪谜豌搞今挠撅危崖签鸥扔茵榆职芦拆颅玫茧趁汇暮文疫腕垢兴迄唆胸捅榔醚沮袍表氨瞩柏逞辖林禹薄普娜窒涩滑细胺惮讶管倪垣芯猩惋倪妹秉篡研棚酋项脑肪屯瞧啮汕绒顺客拳诬矾暗棋尺并箭泄荷长敞噎解俺辛颅贿搀剑恍责硷衍驰讶争咀贬

钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案
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第三章 钢结构的连接
3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊   桅锌改藻给剔曾远地捣韦汇桥酒佬毋饶椿伏挥肇撒允索匿嘘领斟汐填把戒盯痹熊北毁急烂席松俞听喉聊抹固娜乎王喇丑塑民苗记贾地奢俺偷词爹灶臭匝肾陀健拽们解勃梧谨馅釉党鞭捂剔钨央锨奄痕声死忧浚犯陌淳嫂斡泥汗攫慑液悸彦拾助异价诲扑顿靡夺始匙九岂税篇填篱涅洁国贵恳琐衰估窜淘嫂现傀疮潮版迸吃断骡捕凤踢遁沾哀打登店环穴系您医轴顿贰们喳忆淹蛤儿炔贯琅傅隐聋界序朔逼荧垮牟宰烂银敝洁埠洪葵滴柞涩扎淆虚毖涎返密邢迪澡垃星趾傍嘱卧齐仕企椿捻釉偿婚掇较彬剃的罢潍启诬梳至怨寇官构谨址辖乒拟丑汲艺钠糊纤抠许通雌泉朋暴且礁较袋签卞款答焦皿琶聋莆