钢结构基本原理课后习题答案完全版

1、第二章如图 2-34 所示钢材在单向拉伸状态下的应力应变曲线， 请写出弹性阶段和非弹性阶段的 关系式。图（b）理想弹性强化解：1）弹性阶段：E tan非弹性阶段：fy （应力不随应变的增大而变化）如图 2-35 所示的钢材在单向拉伸状态下的曲线，试验时分别在 A、B、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变、卸载后残余应变 c 及可恢复的弹性应变 y 各是多少？2fy 235N /mm22c 270N /mm2F 0.025 E 2.06 105N /mm2 E' 1000N /mm2图 2-35 理想化的 图解：（1）A点：卸载前应变：fyE2352.06 1050.00114E t

2、anfyfyfy E'(fy)fy tan '( tafny )E2）弹性阶段：非弹性阶段：卸载后残余应变： c 00.00114可恢复弹性应变：2）B点：卸载前应变：F0.025卸载后残余应变：cfy0.02386E可恢复弹性应变：yc0.001143）C点：卸载前应变：Fcf y0.025 0.035 0.06E'卸载后残余应变：cc0.05869E可恢复弹性应变：yc0.00131试述钢材在单轴反复应力作用下， 钢材的 曲线、 钢材疲劳强度与反复应力大小和作用 时间之间的关系。答：钢材 曲线与反复应力大小和作用时间关系： 当构件反复力fy 时，即材料处于弹性阶段时

3、，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材 曲线基本无变 化；当fy 时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载卸载连续进行， 钢材 曲线也基本无变化； 若加载卸载具有一定时间间隔， 会使钢材屈服点、 极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象） 。钢材 曲线会相对更高而更短。另外， 载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材 曲线也会 更高而更短。钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系： 反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比 或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时 间越长（指次数多） ，疲劳强度也越低

4、。试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（ 2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等； （ 3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及 焊接应力等影响； （ 4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆； （5）不合理的结构细部 设计影响，如应力集中等； （ 6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场； （7）结构 或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。解释下列名词：（1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度 fu 的破坏。（2）损伤累积

5、破坏指随时间增长， 由荷载与温度变化， 化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生 损伤并不断积累而导致的破坏。（3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于 屈服点 fy ）的破坏。（4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。（5）应力腐蚀破坏应力腐蚀破坏， 也叫延迟断裂， 在腐蚀性介质中， 裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力 临界值的情况下所造成的破坏。（6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。一两跨连续梁，在外荷载作用下， 截面上 A点正应力为 1 120N /m

6、m2， 2 80N /mm2，B点的正应力220N /mm2 ，2120N /mm2，求梁 A 点与 B点的应力比和应力幅是多少？解：（1）A点：应力比：801200.667应力幅： V2 max min 120 80 200N /mm2）B点：应力比：201200.167应力幅： V2max min 20 120 100N /mm2指出下列符号意义：（1）Q235AF （2）Q345D 答：(3)Q390E(4)Q235D1）Q235AF：屈服强度fy2235N/mm2、质量等级 A（无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢）2）Q345D：屈服强度 fy2345N /mm2 、质量等级D（要求提

7、供 -20 0C时纵向冲击功Ak34J )的特殊镇静钢（低合金钢）3）Q390E：屈服强度 fy2390N/ mm2、质量等级E（要求提供 -40 0C时纵向冲击功Ak27J )的特殊镇静钢（低合金钢）4）Q235D：屈服强度 fy2235N / mm2 、质量等级D（要求提供 -20 0C时纵向冲击功Ak27J )的特殊镇静钢（碳素结构钢） 根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号：Q>500KN的中级工（1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量 作制吊车，应选用何种规格钢材品种？（2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-10 0C，问选用何种钢材？答：（ 1

8、）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、 能在低温条件下承受动力荷载作用， 可选 Q235D、 Q345D等；（2）要求满足低温可焊性条件，可选用Q235BZ等。钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 答：主要机械性能指标：屈服强度fy 、极限强度 fu以及伸长率 5或 10 ，其中，屈服强度fy 、极限强度 fu是强度指标，而伸长率 5或 10 是塑性指标。影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？ 答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷， 而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和 硫。第四章M 94 页-4.3：解：截面粘征参数4 = 240

9、 x 20 x 248x60 = 17280/n/n - (172. Kcni?)匸护迹皿一矿(240-如6宀2.沏小“2.895lxl(r=57TOjwMW 500叫=-X 360+ 240X 20 x 9«() = 654720('tfJitp简图可知，构竹哉血上的以人晋矩为！y按式(4-13)+ - 仃=> 1500x10 + V/ J215 => .1/ M 142272.5 N mA. W“172805790208= gjg $ 8 X74227Q =92784.1 % 佩他加 E曲型+丄，丄423360()1.15 1604064=I => Mx

10、 =11910903、"按式(4-17).V=AJ = 1728OX 245 = 4233600N <4233.6kN)IOOXIO3八门=035 > 03N .42336003打工pnf, = 6547200X 245 - 1604064 V m (IttOl.lkN-厂与芈聲儿4歸3N伽映心I8按式（4-18）Nf =钉、=17280x245 = 4253600N17280x215L丄理"九15口n空鯉十丄严如如"17280 IJ5 6547200'8x965211,9=120651.5 Njm 仃.2tM>k/c«)按式（

11、卜如）A+2L需&而爲討5»冲9珈心8.W779386J_ 8"二 97423,3 N/m (0.971kN/cn)I5(MKMX) M172X0 *5790208= U=>M=5026222JVm =>(i =8x502622.2=62827.8 JV/阳故:当 g W 62827.8 N/m (0.628kN/c)H，不 t 出任定问 8当q > 62827.8m时应考虑穩定月題第 95 页-4. 4i解：截面峯数A = 3(X)x12x24 8x376 =IO2OS/7/w*r = x 300x 400 - x(300-Six 3761 =

12、3.065xlO"mm1 "12 12聊 =、丄)宀:丨1 = 5325|9伽加彳(1532. 5cm )200Wnru =丄x8x3762+3(X)xI2x388 = 1679552mm “阿 斗第五章影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑 ?某车间工作平台柱高 , 轴心受压 , 两端铰接 . 材料用 I16,Q235 钢 , 钢材的强度设计值2fd 215N / mm .求轴心受压稳定系数 及其稳定临界荷载 .如改用 Q345 钢2d 310N /mm2, 则各为多少 ?解答:查 P335 附表 3-6, 知 I16 截面特性 , ix 6

13、.57cm,iy21.89cm, A 26.11cm2柱子两端较接 ,xy1.0x故柱子长细比为xglix1.0 2600 39.6 y65.7y gl 2600 1.0 iy18.9137.6因为 x y ,故对于 Q235钢相对长细比为137.6235 5 1.482.06 105钢柱轧制 , b/h 0.8.对 y轴查 P106表 5-4（a） 知为不 b类截面。故由式 5-34b 得 122 2 2 312 0.965 0.300 1.482 1.4820.354221.4820.965 0.300 1.48 1.482 41.482（或计算137.6, 再由附表4-4 查得 0.35

14、4 )故得到稳定临界荷载为 NcrdAfd0.354 26.11 102 215 198.7kN当改用 Q365钢时, 同理可求得1.792 。由式 5-34b 计算得 0.257y或由23y5 166.7, 查表得 0.257)故稳定临界荷载为 NcrdAfd0.257 26.11 102 310 208.0kN图 5-25 所示为一轴心受压构件 ,两端铰接 , 截面形式为十字形 .设在弹塑性范围内 E/G值 保持常数 ,问在什么条件下 ,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力 , 钢材为 Q235.截面由钢板组成的轴心受压构件 , 其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的 .两端铰接的轴心受

15、压柱 , 高 10m,截面为三块钢板焊接而成 , 翼缘为剪切边 , 材料为 Q235, 强2度设计值 fd 205N / mm ,承受轴心压力设计值 3000kN （包括自重 ）. 如采用图 5-26 所示 的两种截面 , 计算两种情况下柱是否安全 .图 5-26 题 解答: 截面特性计算 对 a) 截面 :132132(500 203205002602)8 50031212131384220 500350083 4.167108 mm41212IyIx941.436 109 mm4A 2 500 202500 8 24000mm2ixIxA244.6mmiyI y 131.8mm对 b) 截

16、面 :13 ( 400 253 12 1 25 12IxIy4003400252 1 3212.52) 112 10 40039.575 108 mm4124003103 2.667 1084mm400 25 240010224000mmixIx 199.7mmiyI y 105.4mm A整体稳定系数的计算钢柱两端铰接, 计算长度loxloy10000mmlox10000对 a) 截面 :ix40.88244.6loxiylkx对 b) 截面 :ix10000 50.08199.7loxiy10000131.810000105.475.8794.88根据题意,查P106表5-4(a), 知钢

17、柱对 x轴为b类截面,对y轴为 c类截面.对 a） 截面 : 对 x 轴 :40.88235 5 0.4402.06 1053x2 4 x2x122 0.44 20.96520.3 0.44 0.44 20.965 0.3 0.44 0.44 24 0.4420.895（或计算x 23540.88,再由附表 4-4 查得 xB0.896)25.87235 5 0.8162.06 10512 y23y122 0.816 220.816220.906 0.595 0.816 0.81620.906 0.595 0.816 0.816 20.604y（或计算23y5 75.87, 再由附表 4-5

18、查得 y B 0.604 )故取该柱的整体稳定系数为0.604对 b） 截面 , 同理可求得 x0.852y 0.489 , 故取该柱截面整体稳定系数为0.489整体稳定验算 :对 a) 截面 N crdAfd0.60424000 205 2971.68kN 3000 kN 不满足。对 b) 截面 N crd0.48924000205 2405.88 kN 3000kN 不满足。一轴心受压实腹柱 ,截面见图 5-27.求轴心压力设计值 .计算长度 l0x 8m,l0y 4m（ x轴 为强轴 ）. 截面采用焊接组合 工字形 , 翼缘采用 I28a 型钢 . 钢材为 Q345, 强度设计值 fd

19、310N / mm2. 计算长度2205N /mm2一轴心受压缀条柱 , 柱肢采用工字型钢 , 如图 5-28 所示 . 求轴心压力设计值l0x 30m,l0y 15m（ x轴为虚轴）,材料为 Q235, fd图 5-28 题 解答: 截面及构件几何性质计算2截面面积 : A 2 86.07 172.14cm2I40a 单肢惯性矩I14659.9cm绕虚轴惯性矩 :Ix659.9 86.07 (110)22522043.3cm4绕实轴惯性矩 :421714 43428cm4回转半径 :AixIyIx522043.3 55.07cm172.14iy15.88cmlox长细比 :ix3000 54

20、.4855.07loy 1500 94.46 iy 15.88缀条用 L756, 前后两平面缀条总面积 A1x2 8.797217.594cm2ox由 P111 表 5-5 得：x2 27 AxA1x54.482172.1427 56.8517.594构件相对长细比, 因 oxy, 只需计算 y:94.46yyy235 5 1.0142.06 105查 P106 表 5-4(a) 可知应采用 b 类截面：121 2 0.965 0.30.965 0.30.591235（或计算94.46, 再由附表 4-4 查得0.591 ）故轴的压力设计值为 Ncrd2Afd 0.591 172.14 102

21、 205 2085.6kN验算一轴心受压缀板柱. 柱肢采用工字型钢 , 如图 5-29 所示 . 已知轴心压力设计值N 2000kN ( 包括自重 ), 计算长度 l0x 20m, l0y10m （ x 轴为虚轴 ）, 材料为 Q235,22fd 205N / mm2 , fvd 125N /mm2图 5-29 题解答:一、整体稳定验算截面及构件几何性质计算 :2截面面积 : A 2 86.07 172.14cmI40a 单肢惯性矩4I1 659.9cm4绕虚轴惯性矩Ix2 659.911086.07 ( 2)24522043.3cm4绕实轴惯性矩4I y 2 21714 43428cm4回转

22、半径iy 15.88cmixI x522043.3 55.07cmxA172.14长细比 :lox2000ix 55.0736.32loy1000iy 15.8862.97缀板采用 30 300 1100mm。计算知 Kb /K16 ，由 P111 表 5-5 得 ox36.322 28.882 46.40801( 其中 1 2.7728.88)构件相对长细比 :因 ox y , 只需计算 y :yy1220.9650.3 20.965 0.30.791（或计算y 23562.97, 再由附表 4-4 查得 0.791 )故 Ncrd2Afd 0.791 172.14 102205 2791.

23、34 kN，满足。fy 62.97 235 0.677E 2.06 105 0.677查 P106 表 5-4（a） 可知应采用 b 类截面二、局部稳定验算 :1）单肢截面板件的局部稳定 单肢采用型钢 , 板件不会发生局部失稳 .2）受压构件单肢自身稳定单肢回转半径 i12.77cm长细比满足：a0i180 28.882.770.5 max 0.5 62.97 31.49, 且满足 1 40故单肢自身稳定满足要求3）缀板的稳定Vmax轴心受压构件的最大剪力85Afdfy172.14 102 20523585235 41516N235T缀板剪力 :aV1c415161100110020758 N

24、M缀板弯矩 :V1a2415162110021.142 107 Ngmm缀板厚度满足 :tb3011004027.5 mm，故只作强度验算 :225.4N /mm22fd 205N /mm2M 1.142 107W 30 30026T 20758 2 21.5 1.53.5N /mm2fvd 125N /mm2btb300 30 vd故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知 , 该缀板柱满足要求 .有一拔杆 ,采用 Q235钢, fd 215N /mm ,如图 5-30 所示,缀条采用斜杆式体系 .设考虑 起吊物时的动力作用等 ,应将起重量乘以 , 并设平面内、 外计算长度相等 .问 60 时,

25、拔杆 最大起重量设计值为多少 ?第六章工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形。梁上均布荷载 （包括梁自重） q 4kN / m ，跨中已有一集中荷载 F0 90kN ，现需在距右端 4m 处设一集中 荷载 F1。问根据边缘屈服准则， F1 最大可达多少。设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm，分布长度为 120mm。钢材的设计强度取为 300N /mm2 。另在所有的已知荷载和所有 未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。解：（1）计算截面特性A 250 12 2 800 8 12400mm21 3 1 3 9 4 250 8243(250 8) 8003 1.33

26、 109 mm412 12IxIxh3.229 106 mm33Sm 250 12 406 400 8 200 1858000 mm3S1 250 12 406 1218000 mm2）计算 F0、 F1两集中力对应截面弯矩121F1M04122901263422F1 kNm843812F18M12484890128 244F1 kN m243331令 M 1 M 0 ，则当 F1 147kN ，使弯矩最大值出现在 F1 作用截面。（3）梁截面能承受的最大弯矩M Wx f 3.229 106 300 968.7kN mM1 得： F1 271.76kN令 M M 0 得： F1 313.35k

27、N ；令 M故可假定在 F1作用截面处达到最大弯矩。a弯曲正应力maxMxWx(24483 F1) 1063.229 106300b. 剪应力F1 作用截面处的剪力 V112441 90 2 F1 53 2 F1(kN )2 3 1 3 1maxV1SmIxt2353F1 103 18580003 1 3001.33 109 8 3c. 局部承压应力24 45 2 F131103300F1集中力作用处：c 8 120 F51 11203 2 120 300 在右侧支座处：c8120 5 12 2 120d. 折算应力F1作用截面右侧处存在很大的弯矩，剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分

28、享正应力：M x 40011 Wx 412应力与折算应力。剪应力：V1S1Ixt局部承压应力：53 2F1 103 1218000311.33 109 8F1 1038 120 5 12 2 120折算应力： zs12c21 c 3 12 300 联立 - 解得： F1 271.76kN故可知 F1max 271.76kN ，并且在 F1 作用截面处的弯矩达到最大值。同上题，仅梁的截面为如图 6-35 所示。一卷边 Z形冷弯薄壁型钢， 截面规格 160 60 20 2.5 ，用于屋面檩条， 跨度 6m。作用于 其上的均布荷载垂直于地面， q 1.4kN /m 。设檩条在给定荷载下不会发生整体失

29、稳，按 边缘屈服准则作强度计算。所给荷载条件中已包含分项系数。钢材强度设计值取为2210N /mm2。一双轴对称工字形截面构件，一端固定，一端外挑4.0m，沿构件长度无侧向支承，悬挑端部下挂一重载 F 。若不计构件自重， F 最大值为多少。钢材强度设计值取为 215N /mm2。图 6-37 题解：（1）截面特性计算A200 10 2 250625500mm2Ix13200 2703120036 2503747.54 107mm41212Iy132 10 20031250363 1.33107mm41212xIx 117.09iyIyA49.24（2）计算弯曲整体稳定系数按钢结构设计规范附录

30、B 公式计算梁的整体稳定系数l1t1 4000 10 0.74b1h 200 270查表，由于荷载作用在形心处，1b 0.21 0.67b2按表格上下翼缘的平均值取值：0.742.94 0.650.74 1.58y 4000 81.249.24截面为双轴对称截面，则 b b 4320Ah 1 4.y4t1hWxb235fy1.58432081.225500 27027027.54 10781.2 10 2 2351 48.14.2217000 223355 3.333 1.0取 b ' 1.070.2820.9853.333F 最大值计算 h 2bI x 一双轴对称工字形截面构件，两端

31、简支， F 480kN ，如以保证构件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度3）4000 FbIxh2 f ，解得 F30.02kN 。除两端外无侧向支承，跨中作用一集中荷载l 的上限是多少。设钢材的屈服点为 235N /mm2 （计算本题时不考虑各种分项系数） 。图 6-38 题解：依题意，当b113.0 时 ，整体稳定不控制设计，故长度需满足l 13.0 400 5200mm（1）截面特性计算5.2m。400 20 2 1200 12230400mm2Ix1 400 12403 112 12388 120037.68 109mm4Iy2 1 20 4003121 3 8 4 1200 123

32、 2.13 108mm4 12502.6ix83.7iy（2） 按钢结构设计规范附录整体稳定计算B公式近似计算梁的整体稳定系数：b 1.0744000 235又有 yiy1由整体稳定有bIxf ，即 1 Fl4联立 -解得： l 12283mm 故可取 lmax 12.28m 。（注：严格应假定长度 l ，再按钢结构设计规范附录 B公式计算梁的整体稳定系数，然 后验算式，通过不断迭代，最终求得的长度为所求）第七章压弯构件一压弯构件长 15m，两端在截面两主轴方向均为铰接，承受轴心压力N 1000kN ，中央截面有集中力 F 150kN 。构件三分点处有两个平面外支承点（图 7-21 ）。钢材强

33、度设计 值为 310N / mm2 。按所给荷载，试设计截面尺寸（按工字形截面考虑）。解：选定截面如下图示：图 1 工字形截面尺寸面进行截面验算：1）截面特性计算A 300 20 2 650 20 214220540mm2131394Ix300650328661031.45 109mm41212WxIx/3254.48 1063 mmIy1 3 1 3 7 4 2 20 3003610 143 9.01 107 mm412 1253Iy /150 6.01 105mm3ix266.2mm i y66.2mm2）截面强度验算N M x 1000 103AW562.5205404.481066 1

34、72.3N /mm2106f 310N / mm2 满足。3）弯矩作用平面内稳定验算长细比 x 15000 56.3 按 b266.2类构件查附表4-4 ，2f3y5 56.3 324355 68.2 ，查得x 0.761 。2EAN 'EX 1.1EAx22 2.06 105205402 1.201.1 56.32107N弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：mx1.0N0.2 1.0NEX1000 1030.2 1.210000107100.981.1， 取截面塑性发展系数1.05xAxW1x 1mx M xN0.8N'EX1000 1030.98 562.5 1

35、060.761 205401.05 4.48 106 1 0.8 1000 1071.20 1072189.54 N / mm22310N /mm2 ，满足。4）弯矩作用平面外稳定验算长细比y 5000 75.5 ，按y 66.2b 类构件查附表4-4 ，2f3y5 75.5 324355 91.5，查得x 0.611 。弯矩作用平面外侧向支撑区段， 构件段有端弯矩， 也有横向荷载作用， 且端弯矩产生同向曲 率，取 tx 1.0 。弯矩整体稳定系数近似取1.07fy44000 2351.0775.5234544000 2350.88 ，取截面影响系数1.0 。NtxMx10001031.01.

36、0562.51062222.4N / mm2yAbW1x0.611205404.481060.88满足。（5）局部稳定310N / mm210.7 （考虑有限塑性发展），满足要求。1000 103562.51066102166.6 N / mm2205404.481066501000 103562.5106610269.2N / mm2205404.48106650腹板最大压应力：N maxAM h0Wx h腹板最小压应力：NminMh0AWxhb. 腹板a. 翼缘： b 150 7 7.15 13 235 t 20 f y系数maxmin166.6 69.20max166.6hw tw610

37、1443.6160 0.5 25235 16 1.42 0.5 56.3 25 25 62.6 ，满足。由以上验算可知，该截面能满足要求。在上题的条件中，将横向力 F 改为作用在高度 10m 处，沿构件轴线方向，且有 750mm偏心 距，图 7-22 ，试设计截面尺寸。一压弯构件的受力支承及截面如图 7-23 所示（平面内为两端铰支支承） 。设材料为 Q2352fy 235N / mm2 ），计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。解：（1）截面特性计算1313Ix3004003290 37631212WxIx/ 2001.581063 mmA 300 12 2 376 10 10960mm2

38、843.15 108mm42）截面强度验算ix169.6mm3N M x 800 103A W 10960120 1061.58 106148.9 N / mm2f 215N / mm2 ，满足。3）弯矩作用平面外的稳定验算长细比 x 12000 70.8 ，按 b 类构件查附表 4-4 ， x 169.670.823523570.8 ，查得0.746 。N 'EX2EA52.06 105 109601.1 x21.1 70.824.04 106 N弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用，也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率，取：mx0.65 0.35M2M1800.65 0.35 0.4

39、17120取截面塑性发展系数 x 1.05 ，mx M xxA0.8NN'EX800 1030.746 109600.417 120 1061.05 1.58 1060.8800 1034.04 10622133.6 N /mm2 f 215N /mm2，满足。 故可知，该截面强度和平面内稳定均得到满足。某压弯缀条式格构构件，截面如图7-24 所示，构件平面内外计算长度l0x 29.3m ，l0y 18.2m 。已知轴压力（含自重） N 2500kN ，问可以承受的最大偏心弯矩Mx为多少。设钢材牌号为Q235， N 与 M x 均为设计值，钢材强度设计值取2205N / mm2 。解：

40、（1）截面特性计算I63a：A 15459mm2 Ix 9.40 108mm4 ，Iy 1.70 107 mm4 ，ix 264.6mm ，i y 33.2mm224.6mmL125 10： A 243.73mm2 ，最小回转半径 imin格构截面：2A 2 15459 30918mm2ix901.0mmI x 2 1.70 107 15459 9002 2.51 1010 mm473Wx I x/ 900 2.79 107 mm3由于截面无削弱，失稳破坏一般先于强度破坏，故这里不考虑强度破坏的问题。（2）平面内整体稳定虚轴方向长细比 x lox 29300 32.5x i x 901.0换算

41、长细比 oxx2 27 AA1x32.52 27 15459 52.6243.73按 b 类构件查附表 4-4 ，查得 x0.845，取弯矩等效系数mx 1.0 。N 'EX2EA22 2.06 1051.1 x2309181.1 52.622.07 107 N根据平面内整体稳定计算公式有：N xAW1x 1mx M xNx N 'EXf3）单肢稳定单肢最大压力： Nmax N M x2 1800最大受压分肢弯矩平面内长细比：1x最大受压分肢弯矩平面外长细比：1y180054.233.21820073.8246.61y 1x ，按轴心受压构件查附表4-4得稳定系数 1y 0.7

42、28根据轴心受压构件稳定计算公式：Nmax f 1yA（4） 缀条稳定由缀条稳定计算公式看出，斜缀条的受力与所求M x 无关，这里不作考虑因此，由计算得 Mx 2741kN m ，由计算得 Mx 1902kN m，取 Mx1902kN m 。第八章 连接的构造与计算、下图中 I32a 牛腿用对接焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条为 E43 型，手工焊，用 II级焊缝的检验质量标准。对接焊缝的抗压强度设计值f 215N / mm ，抗剪强度设计值fv 125N /mm 。已知： I32a 的截面面积 A 67.12cm2 ；截面模量 Wx 692.2cm ，腹2板截面面积 Aw 25.4cm

43、。试求连接部位能承受的外力 F 的最大值（施焊时加引弧板） 。图 牛腿连接示意图解： V 0.707T ， N 0.707TM 0.707 200T 141.4T(N mm)(1)V0.707T1Aw 25.4 102125N mm2T1 125 25.4 102 0.707 4.49 105(N)0.707T132 0.95 10 2125 N mm25T1 5.37 105 N)(2)0.707T2A141.4T2W( 0.707(267.12 102141.43 )T2692.2 103215N mmm25T2 6.94 105(N)(3) 折算应力(在顶部中点亦可)0.000276T3

44、0.707T3141.4T3160 26.567.12 102 692.2 1031600.707 2 T3 0.000278T3 (或 1 0.707 2 T3 0.000233T3)25.4 102 30.4 10221512 3 120.0002762 3 0.0002782T3 0.000555T3 1.1f fw 1.1得： T3 426.1( KN ) (或0.000488T3 1.1ffw T3 484.3KN )由 T1、 T2、 T3中取最小值，得 T( KN)、有一支托角钢，两边用角焊缝与柱连接（如图） 。 N 400KN ，钢材为 Q345 钢，焊条为2200N / mm

45、2E50型，手工焊，。试确定焊缝厚度。图 支托连接示意图解： l w 200A f200 2 h f 0.7 280hf22Wfhf 0.7 200 2 9333.3h f6mm5 NM 10 mm 4 10 54 KN m4 105Wf4 1069333.3hf428.6hfAf4 10 1428.280hfhf1.22428.6 2 1428.6 2(1.22hf )2 ( hf )21471.2 200hf取 h f8mm、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用 E43 型，手工焊，角焊缝强度设计值 f f2160N / mm2 T。350kN ，验算焊缝的受力。图 牛

46、腿角焊缝示意图 解： 焊缝所受内力为：N 247.45kN ， V 247.45kN ， M49.49kN m焊缝有效厚度：8 2 0.7 11.2mm1 3 3I (114 315.23 102.8 292.83)12748.245 107 mm4523516mm32A 2 114 11.2 292.8 11.2 5833mm2247450583342.42 N2mm94.53 292.8315.287.81Nmm2翼缘最外侧焊缝：247450583349542930501060 42.42 94.53 136.95N mm2 ftw 160 Nmm2翼缘与腹板交界处：11.2 V292.8

47、 75.45Nmm2 折算应力：zs1.22130.71m2160 N mm2牛腿角焊缝满足要求。、计算如图所示的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接处的角焊缝。 钢材为 Q345钢，焊条为w2E50型， ff200N / mm ，F 200kN 。问：(1)腹板拼接处是否满足要求？(2)确定翼缘图 简支梁拼接示意图解：VA 200KN ，R 600KNM A 600 5 200 1 200 3 2200 KN m 设腹板受弯、剪，翼缘仅受弯。1 分配弯矩，按腹板刚度与整体刚度之比：(1) 腹板：Mw M A1 1.2 142312MA1 3 3112 (45 1463 43.8 1423 )286329 M A1219509 A0.235M A 516.5KN m(2) 翼缘： M f220