钢结构设计原理课后习题

1、 第3章 钢结构的连接 12. 如图3-57所示的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采用焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。已知，试求此连接能承受的最大荷载。 解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度，则焊缝正应力应满足： 其中， 故有， 故此连接能承受的最大荷载为。 13. 图3-58所示为角钢2140×10构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢背距 离，钢材为Q235BF，采用手工焊，焊条为E43型 ，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采用三面围焊，试设计此焊缝连接。 解:正面角焊缝且 故可取， 此时焊缝的计算长度 正面焊缝的作用：

2、则由平衡条件得： 所以它们的焊缝长度为 ，取370mm， ，取95mm。 17. 如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处作 用有弯矩， 剪力，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。 解：（1）确定焊缝计算截面的几何特征 x轴惯性矩： 中性轴以上截面静矩： 单个翼缘截面静矩： （2）验算焊缝强度 焊缝最大拉应力（翼缘腹板交接处）： 查表知，所以焊缝强度不满足要求。 19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采用8.8级 M20(=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。 （1） 确定连接盖板

3、的截面尺寸。 （2） 计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 （3） 验算被连接钢板的强度。 解：（1）摩擦型设计 查表得每个8.8级的M20 高强度螺栓的预拉力，对于Q235钢材接触 面做喷砂处理时。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： （2）承压型设计 查表知，。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： 螺栓排列图如下所示 验算被连接钢板的强度 a. 承压型设计 查表可知， 当 满足要求。 b. 摩擦型设计 净截面强度验算： 满足要求； 毛截面强度验算： 满足要求。 20. 如图3-62 所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值，端板与柱翼缘采用10个8.8 级摩擦型高强度螺栓连接，抗滑移系

4、数，求最小螺栓直径。 解：把力化简至中心点，如右图所示，螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用， 单个螺栓的最大拉力： 由，得。 连接的受剪承载力设计值应按下式计算： 按比例关系可求得： 故有 则受剪承载设计值： 化简得。 综上，查表可知最小螺栓直径为M20，此时，满足题意。 21. 验算图3-63所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为Q235，螺栓为10.9级M20，连接接触面采用喷吵处理。 解：查表得抗滑移系数为 ，预应力。 单个螺栓的最大拉力： 连接的受剪承载力设计值应按下式计算： 按比例关系可求得： 故有 则受剪承载设计值： 综上，连接满足要求。 第4章 轴心受力构件 6. 图4-25所示两

5、种截面，板件均为焰切边缘，面积相等，钢材均为Q235。当用作长度为10m的两端铰接的轴心受压柱时，试计算设计承载力各是多少，并验算局部稳定是否满足要求。 解：（a）如图所示，截面的几何特性为： 因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b类， 验算局部稳定： 故局部稳定满足要求。 （b）如图所示，截面的几何特性为： 因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b类， 验算局部稳定： 故局部稳定满足要求。 7. 某桁架杆件采用双角钢截面，节点板厚8mm，钢材为Q235。承受轴心压力设 计值， 杆件的计算长度为。 试按容许长细比选用杆件的最小截面，并验算所选截面。 解：假定，对轧制双角钢截面，截面分类均

6、为b类 需要的截面几何量为： 查表，选用截面245×3 当 时， ， 此时， 故需根据重选截面。选用截面270×4 当 时， ， 此时， 故截面满足要求。 9. 某轴心受压柱承受轴向压力设计值， 柱两端铰接，。钢材为Q235，截面无削弱。试设计柱的截面： （1） 采用普通轧制工字钢 （2） 采用热轧H型钢 （3） 采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边 解：（1）采用普通轧制工字钢 假定，对热轧工字钢，查表可知：当绕轴x失稳时属于a类截面，当绕y失稳时属于b类截面。 需要的截面几何量为： 查表，选截面为I63c ，则有 因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制工字钢的翼缘和腹板均

7、较厚，可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。 因其翼缘 ，故取。 刚度满足要求。 又 ，由其查表可得 故整体稳定性满足要求。 （2）采用热轧H型钢 由于热轧H型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因而长细比的假设值可适当减小， 假设， 对宽翼缘截面，故构件的截面为类型均为b类。 需要的截面几何量为： 查表，试选。 截面验算： 因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制H钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算 局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘 ，故取。 刚度满足要求。 又 ，由其查表可得 故整体稳定性满足要求。 （3）采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边 假设 ，组合截面一般有，故构件的截面为类型均为b类。 需要的截面几何量为： 按经验计算，工字形截面：