钢结构习题和答案

1、钢结构基本原理主编：董军 副主编：唐伯鉴 主审：曹平周习题答案-P90习题3.1解：采用三级对接焊接质量标准和I50b型钢，I字型钢翼缘的对接焊缝的抗拉强度设计值，腹板对接焊缝的抗剪强度设计值，翼缘和腹板交界处对接焊缝的抗拉强度设计值。假定焊接时采用引弧板，故对接焊缝的计算长度就是原长度。查表可知，剪力：；弯矩：。 翼缘最上边至中性轴的距离。最大正应力：，满足要求。最大剪应力：，满足要求。上翼缘和腹板交界点处的正应力和剪应力分别为：正应力：面积矩：剪应力：该点处的折算应力： 满足要求。由以上可知，此连接安全。-P90习题3.2解：采用侧面角焊缝连接。根据两块盖板的截面面积之和应大于或等于钢板截

2、面面积，取盖板的宽度为350mm，则盖板厚：，故取，则每块盖板的截面尺寸为：。角焊缝的焊脚尺寸：所以，取。查表得。连接一侧所需的焊缝总计算长度为：上下两盖板共有4条侧面角焊缝，每条焊缝长度为：考虑起落弧影响，每条焊接的实际长度为：，取为380mm。两块被拼接钢板间留出10mm间隙，所需拼接盖板长度：检查盖板宽度是否符合构造要求：盖板厚度，宽度b=350mm，且，满足要求。-P90习题3.3解：(1)采用侧面角焊缝连接。查表得。确定焊脚尺寸：肢背焊脚尺寸：肢尖焊脚尺寸：肢尖和肢背采用。等肢角钢：,肢背、肢尖焊缝受力分别为：， 肢背、肢尖所需焊缝计算长度为：考虑，肢背、肢尖的实际焊缝长度为：，取1

3、80mm。，取90mm。(2)采用三面围焊同上，肢背、肢尖焊脚尺寸依然取，取。求正面焊缝承载力：此时，肢背、肢尖焊缝受力：，则肢背、肢尖所需焊缝长度为：肢背、肢尖的实际焊缝长度为：，取120mm。，考虑，取50mm。(3)采用L形焊缝此时不先选定正面角焊缝焊脚尺寸，先令，即：得：由，得：，取9mm。肢背承载力：肢背焊脚尺寸取，则焊缝长度：实际长度：，取75mm。-P90习题3.4解：该构件受到轴心力和弯矩共同作用。偏心荷载使焊缝承受剪力：， 弯矩假定剪力仅由牛腿腹板焊缝承受，假设焊脚尺寸为：， ， ，满足要求。 则竖向角焊缝有效截面面积：对水平角焊缝取面积矩，求焊缝有效截面的形心位置（距离翼缘

4、和腹板交界线处）：翼缘焊缝最外边缘的截面模量：翼缘和腹板连接处的截面模量：腹板焊缝最底边缘的截面模量：，满足要求，满足要求，满足要求由以上可知，该角焊缝满足要求。-P90第3.6题解：由附表5查得：，（1）螺栓强度验算一个螺栓的抗剪承载力设计值为：一个螺栓的承压承载力设计值为：一个螺栓的抗剪承载力控制值为：而又，故螺栓的承载力不折减。每侧有12个螺栓，一个螺栓所受的剪力为：，满足要求。（2）构件净截面强度验算1-1截面：折线2-2截面：净截面强度：，与强度设计值相接近，可认为强度满足要求。折线3-3截面：净截面强度：，满足要求。-P91第3.7题解： 牛腿腹板厚14mm，角钢厚20mm。（1）

5、验算角钢与牛腿连接处的螺栓强度，此处的螺栓受剪扭作用。 一个螺栓的抗剪承载力设计值为：一个螺栓的承压承载力设计值为： 在扭矩作用下： ， 因此，满足要求。（2）验算角钢与柱翼缘连接处的螺栓强度，此处的螺栓受剪弯作用。一个螺栓的抗拉承载力设计值为：，在弯矩作用下，受力最大的为螺栓群最上端的两个螺栓，中和轴位于最下一排螺栓处。，满足要求。，满足要求。-P91第3.8题解：一个螺栓的抗拉承载力设计值为：（1）判定此连接为小偏心或大偏心受拉，属于小偏心受拉。，满足要求。（2）验算是否属于大偏心受拉因，属于大偏心受拉，中和轴处于最下排螺栓处。，满足要求。-P91第3.9题解：（1）采用高强度螺栓摩擦型连

6、接所需螺栓个数：，即至少需要21个螺栓。本题才用12个高强度摩擦型螺栓远不能满足承载力要求。（2）采用高强度螺栓承压型连接所需螺栓个数：，即至少需要14个螺栓。本题才用12个高强度承压型螺栓不能满足承载力要求。-P91第3.10题解：螺栓布置如下图，螺栓间距均在容许距离范围内。（1）螺栓强度验算受扭矩、剪力作用，共有两块板上的螺栓承担。每一块板所受剪力为，扭矩为一个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力：在剪力作用时，每个螺栓所受的剪力为：在扭矩作用时，最外排的螺栓受剪力最大：受力最大螺栓所受的剪力合力为：，满足要求。（2）连接板强度验算计算1-1净截面，M16螺栓的孔径取为, 截面最外边缘正应力：，满

7、足要求。截面形心处的剪应力：，满足要求。综合上述，螺栓受力及净截面强度均满足要求，设计满足要求。-P91第3.11题解：螺栓群承受剪力为V，弯矩（1）采用高强度螺栓摩擦型连接一个高强度摩擦型螺栓的抗拉承载力：一个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力：弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为：每个螺栓承受的剪力：受力最大螺栓强度计算：所以，取设计值（2）采用高强度螺栓承压型连接一个高强度承压型螺栓的承载力：在弯矩作用下，受拉力最大螺栓所承担的拉力为：每个螺栓承受的剪力：受力最大螺栓强度计算：所以，取设计值-P129习题4.1 解：设该拉杆所用钢材为Q235, 查表：213.944=27.888-2821

8、.5=27.888-3.44=24.4481、强度校核 =结论：该拉杆强度不满足要求。 2、刚度校核： 取 故刚度满足要求。-P129习题4.2解： 1、截面计算：102502+6200=620062203+10244(105)22=5.9126107102503+20063=2.604107查表：对X轴，对y轴均属于b类截面。 结论：不满足整体稳定性要求。局部稳定校核：翼缘：腹板：故：满足局部稳定要求。-P130习题4.3解：1、强度验算： 162500+450162=30400=结论：强度满足要求。2、整体稳定校核：结论：满足整体稳定要求。3、局部稳定验算： 即结论：满足局部稳定性要求。-

9、P130习题4.4解：对（a）整体稳定验算：由，按C类截面查表得对（b）由，按C类截面查表得： ，在相等面积的材料下，对于工字型钢，腹板和翼缘宽度适当减小，反而能增大其轴心抗压承载力。- -P189习题5.1解：1、截面特性： 形心轴位置（对上翼缘中心线取面积矩）：2、集中荷载：,均布荷载：3、验算截面强度： （1）：抗弯强度： （不满足） （2）：抗剪强度：支座处剪应力最大。 （3）：局部承压强度：仅需计算支座处截面的局部承压应力。 （4）：折算应力：支座处弯矩很小，正应力近似为零。(满足)4、刚度验算：单独由可变荷载产生的挠度 故满足要求。-P189习题5.2解：因为该简支梁为轧制普通工字

10、型简支梁，故梁的整体稳定系数可直接查表。（1）1. 跨中无侧向支撑2.均布荷载作用于上翼缘3. ，Q235.自由长度（2） Q345钢，故（3） 集中荷载作用于跨度中点，下翼缘，自由长度，Q345钢。查表故（4）自由长度，-P189习题5.3解：，,稳定系数查附表8可知截面不对称影响系数：=2.550.6需换算成验算整体稳定： （不满足）-P189习题5.4解： =3.39580.6精度当为Q345钢时，精度。-P215习题6.1 解：1、截面几何特性，查表得： , ,1430Q235钢，,2、内力计算所以-P215习题6.2 解： 1、截面几何特性：2、刚度验算：满足要求。3、强度验算：4、面内稳定验算：，按b类截面查表，取，(满足)5、面外整体稳定性验算：，按b类截面查表，非箱型，取(满足)6、局部稳定计算：（不满足）腹板：结论：本压弯构件翼缘局部稳定性不满足要求。-P216习题6.5解：（1）弯矩作用平面内和平面外的计算长度平面内：平面外：（2）钢材为Q345A，初步估计板件，采用双轴对称焊接工字型截面。（3）初选截面，初步采用