钢结构设计方案原理课后题答案-赵根田主编

1、钢结构设计原理课程作业解答第三章连接3-1 解：由于施焊时加引弧板，因此lwl500mmFMftw即：FF130185l wtW500 1414500 26解得： F505.9kN故该连接能承受的最大荷载为505.9kN。3-2 解：N30.7h f 3l w3f f fw0.78 21401.22160306kNl w1l w24608452mmN1k1 NN30.65NN30.7h f 1lw1w0.7 8 2 452 160 810kN22f f得到： N1481 .5kN同理：得到：N2N3N30.7hf 2lw2f wkNk2 N0.35Nf0.7 8 2 452 160 81022

2、N2751 .4kN因此：此连接能够承担的最大静力荷载为1481.5KN 。3-3 解：将荷载设计值 F 向焊缝形心简化，得V F , M Fe 30F焊缝上端 A 为最危险点：M6M630F9Ffhe l w20.71020022 28000VVFFfh el w0.71020022800则M2V 2wfff ff229FF200280001.222800F 450.6kN故焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为 450.6kN.3-4 解：1)设斜杆与翼缘板为两面侧焊，则由焊缝A 在肢背处，得N1k 1N0.7250175kNfh eN1f fwlwl wN 11750002hef fw130

3、.2mm2 0.7 6 160则焊缝 A 的实际长度可为： l l w 2hf130.2 2 6 142.2mm ，取 150mm2)作用于螺栓形心处的内力为：N4200000 N250kN5V3150000 N250kN5MNe0 200000 60 1.2 107 N mm单个螺栓的抗剪、抗拉、承压承载力设计值分别为：N vbnvd2f vb13.14 22214053191.6N44de23.14 19.652N tbf tb17051528.0N44N cbdtf cb2210 30567100N设支托只作为安装时的临时支撑，则最上排单个螺栓所承受的力为：Nv

4、N N cbn10N tNMy12000001.210728031428.6Nnm y2i102 280221021402702同时承受拉力和剪力的普通螺栓承载力验算：22N vN t1N vbN tb221500031428.653191.651528.00.671故连接采用 10 个普通螺栓是可以的 .3-5 解：将 N、P 向焊缝形心处简化，则危险点A 处受力：VP300kN300000 NVP300kN300000 NM Pe1Ne2300kN 120mm 240kN 150mm 0则焊缝仅受轴力 N 和剪力 V 的作用，VN2400004000Ahel w0.7 hf 30027hf

5、VV3000005000Ah el w0.7 h f 30027hf则N2V 2wAAf ff22400050007hf1.227hfh f5.3mm160h f min1.5 t11.5 10 4.7mmhf max1.2t 21.2 8 9.6mm由此可取， hf6mm3-6 解：1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选10510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为Q235 钢。2、计算需要的 C 级普通螺栓数目和布置螺栓单个螺栓的抗剪承载力设计值：bd2b222N vnv4f v 2140 106.4kN4单个螺栓的承压承载力设计值：N cbdtf cb22 18

6、305 120.8kNN150014.1，取 16 个，4排。（也可取 15 个，3 排）连接所需螺栓数目 n106.4N minb采用并列布置，连接盖板尺寸为10 510710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。3、验算被连接钢板的净截面强度A nA n1d0 t510 18 423.5 18 7488mm2N1500 103200.3 N mm2f 205N mm2A n7488故强度满足。3-7 解：1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选 10510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为 Q235 钢。2、计算螺栓数目（ 1）采

7、用摩擦型高强螺栓连接查表知： P 125kN ,0.45单个螺栓的抗剪承载力设计值：Nvb0.9 n f P 0.9 0.452 125 101.25kN连接所需螺栓数目 nN14.8，取 16 个， 4 排。（也可取 15 个， 3 排）N vb采用并列布置，连接盖板尺寸为10 510710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。（ 2）采用承压型高强螺栓连接单个螺栓的抗剪承载力设计值：单个螺栓的承压承载力设计值：bnvd 2f b2202kNNv4v4250 157.1N bdt f b20 18470kNcc169.2N9.55，取 10个，2 排。连接所

8、需螺栓数目 nN minb采用并列布置，连接盖板尺寸为10 390510mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 55mm，线距 100mm。3、验算被连接钢板的强度验算 - 截面（ 1）采用摩擦型高强螺栓连接An510184 21.5187632mm2N10.5n1N 10.5415001312.5kNn16N 13121032f2An171.97 N mm205 N mm7632故强度满足。（ 2）采用承压型高强螺栓连接An51018521.5187245mm2N150010 32f205 N mm2An207.1N mm7245故强度满足。3-8 解：10.9 级 M20 的高强度螺栓

9、，查表得高强度螺栓预拉力P155 kN ，抗滑移系数0.45 。作用于螺栓群形心处的内力为：N44200160kNF55V3 F3200120kN55M V e 120 0.25 30 kN m每个高强度螺栓的承载力设计值：Ntb0.8P0.8 155124kNNvb0.9n fP0.9 10.45 15562.775kN最上排单个螺栓所承受的内力：NtNMy16030 0.1276 .25kNnmyi282 2 0.1220.04 2V120Nv15kNn8同时承受拉力和剪力的高强度螺栓承载力验算：NvN t1576.25此连接安全。NvbNtb62.7750.85 1124第四章轴心受力构

10、件4-2 解：（ 1）钢板 1-1 截面验算An An1d 0t 40020322206680mm2N1350 10 32f 205 N mm2An6680202.1N mm强度满足。（ 2）需要验算钢板2-2 截面验算，因为 2-2 截面的净截面面积远小于1-1 截面。假定轴力在 13 个螺栓中平均分配。AnAn2 d0t40020 522 205800mm2N1013501038.5kN13N 1038.51032f 205 N mm2An5800179 Nmm强度满足。（ 3）验算拼接板强度拼接板 3-3 截面受力最大。AnAn2 d0 t 2400 12522126960mm2N135

11、0 1032f2An6960193.97 N mm205 N mm强度满足。4-7 解：根据题意，截面对两个轴方向的计算长度l0 x l 0y 1000cm ， f 215 N mm21、a 图截面验算（ 1）计算截面特性截面面积 A 2502 500.8240 cm2截面惯性矩 I x5054349.2503 12143600cm4I y22 503 12 41667cm4截面回转半径 i xI x14360024.46cm ， i yI y4166713.18cmA240A240（ 2）构件长细比及刚度验算xl0 x100040.9150yl0 y100075.9150i x24.46i

12、y13.18刚度满足要求。（ 3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y 轴均为 b 类截面，查附表 4-2得： x0.892 ， y0.715故 N3200103186.5 N mm2f215 Nmm2 整体稳定满足。A0.715 240102（ 4）构件局部稳定性验算翼缘宽厚比： b124.612.3100.1235 f y100.175.917.59t2腹板高厚比： h05062.5250.5235 f y250.575.962.95 局部稳定满足。tw0.8故 a 图截面满足要求。2、b 图截面验算（ 1）计算截面特性截面面积 A2402.5 40 1 240

13、cm2截面惯性矩I x40 453394031295750cm4I y 22.54031226667cm4截面回转半径 i xI x9575020cm ， i yI y26667A240A10.5cm240（ 2）构件长细比及刚度验算l0 x1000150yl0 y100095.2150xi x50i y10.520刚度满足要求。（ 3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y 轴均为 b 类截面，查附表4-2 得： x0.856 ， y 0.587故 N3200 103227 .1 N mm 2f 215 Nmm2 整体稳定不满足。A0.587 240 102（ 4）

14、构件局部稳定性验算翼缘宽厚比：腹板高厚比：b119.57.8100.1235f y100.195.219.52t2.5h04040250.5235f y250.595.272.6 局部稳定满足。t w1故 b 图截面不满足要求。第五章受弯构件5-1 解：1、荷载计算次梁计算单元宽度为2.5m，次梁承担的线荷载设计值为：q52.51.21.52.51.4155.2520.25 kN m2、截面选择次梁与主梁按铰接设计，则：M max1 ql 2120.25 5263.28kN m88Vmax1 ql120.25 550.625kN22所需截面系数M max63.2810 3280 .3cm2Wx

15、x f1.05215初选 22b，查表 A293.6cm2 ， Ix3583cm4 ， S190cm3 ， W326cm3nx翼 缘 厚 t12.3mm16mm ， 腹 板 厚 tw9.5mm16 mm ， 查 表 得 f 2 1 5N mm2 ，fv125N mm2 ，腹板与翼缘交接圆角 r9.5mm，质量 m 36.5 kgm，自重 g 0.36 kN m3、截面验算次梁与铺板牢固连接， 因此不必计算整体稳定性。所选截面为型钢， 因此不必验算局部稳定。只验算构件刚度和强度。（ 1）刚度验算次梁承担的线荷载标准值为：qk52.51.5 2.50.3616.61kNmv5qkl 3516.61

16、10 6500030.0037v250250l384EI384 2.06 1053583104ll0.055000满足要求。（ 2）抗弯强度验算M x15 2.50.361.21.52.5 1.4 5264.6kNm8maxM xM x64.6106mm2f 215 N mm2，满足要求。xWnxxWnx1.05326188.8 N103（ 3）抗剪强度验算由于型钢腹板与翼缘处较厚，可不验算抗剪强度。（ 4）局部压应力验算没有给出主次梁的连接情况，暂不验算局部压应力。5-4 解：1、计算截面特性截面面积 A2201.2800.8112cm 2截面惯性矩 I x208021.2 3200.880

17、312 113260.37cm4I y 21.2203121600cm4WxI x3h2749 cm2截面回转半径 i xI x31.8cm ， i yI y3.78 cmAA长细比xl0 x90023.3yl 0 y90023 .81i x31.8i y3.78M max1ql 21Pl10.9 1.2 9211101.49357.44kN m84842、验算整体稳定性4320 Ah2235（ 1）整体稳定系数计算 byt1b2y14.4hbf yWx双轴对称截面 b0 ，l1t1900012， b0.73 0.180.85b1h2000.665812代入，得：b0.274M max475

18、N mm2f 215 N mm2 ，不满足。bWx（ 2） b 235 0.274 0.189345M max688 N mm2f 310 N mm2 ，不满足。bWx（ 3） b2.23 0.282.044b0.6580.6 ，1.070.282b0.641bM max203 N mm2f2，满足。bWx215 N mm（4） yl0 y450119.05 ，查表得 b 1.75i y3.78b1.9 0.6 ， b1.070.2820.922bM max141 N mm2f2，满足。bWx215 N mm第六章拉弯和压弯构件6-7 解：1、计算截面特性截面面积 A 1.2cm 32cm2

19、1.0cm64cm 140 .8cm2截面惯性矩I x1cm32 1.2cm 32cm264cm 1232.6cm 103465cm4I y2 1.2cm 32cm 3126553.6cm4WxI x103465cm 43116cm3h33.2cm2截面回转半径i xI x27.12cm ， i yI y6.82cmAA2、验算平面内稳定构件最大弯矩M x1 Fl1100kN 1500cm 375kN m ， f 215 N mm244长细比 xlx1500cm 27.12cm 55.3 ，按 b 类截面轴心受压构件查附表4-2，i x得 x0.832另由表 5-1 查得，截面塑性发展系数x1

20、.052E2206103 N2Amm228510kNN Ex1.121.12140.8 10 mm55.3X因跨中只有一个集中荷载，等效弯矩系数mx1.0Nmx M xx Ax W x (1 0.8 N )N Ex900 103 N1.0375106 Nmm0.832140.8102mm233900kN1.05311610 mm(1 0.88510kN )76.83125.26202.09 Nmm2f215 Nmm2故构件满足平面内稳定3、确定侧向支撑点数目（ 1）当在柱中央设一道侧向支撑时长细比 yl y750cm 6.82cm 110 ，查表得 y0.493i y在侧向支撑点范围内， 杆段一端的弯矩为375kNm ，另一端弯矩为0，故等效弯矩系数tx0.650.35 M 1M 2=0.652用近似计算公式可得b1.07y0.79544000区段内最大弯矩 M x375kN mNtx M xy Ab Wx900 103 N1.00.65375 106 N