钢筋结构-戴国欣主编第四版-课后习题答案

./钢结构计算题精品答案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：〔43.3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：〔43.4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：〔43.5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：〔43.7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,,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I50a3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.M1M1=98kN.mM1=98kN.mN=490N=490kNN=490kN40004000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=1NEx/=π2EIx/<1.1×l0x2>=3.142×2.06×105×22775×104/<1.1×40002>=26283KNλx=l0x/ix=4000/165.3=24.2,属于a类截面,查表,得φx=0.974N/<φxA>+βmxMx/[γ1xW1x<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=143.5N/mm2<f=215N/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=0.637φb=1.07-λy22/44000=0.895<1.0βtx=1.0N/<φyA>+βtxMx/<φbW1x>=490×103/<0.637×8337>+1.0×98×106/〔0.895×1139×103=92.3+96.1=188.4N/mm2<f=215N/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=21520mmWx＝Ix/<h/2>=1.019×109/<500/2>=4.076×106ix=<Ix/A>1/2=<1.019×109/21520>1/2=217.6iy=<Iy/A>1/2=<2.134×108/21520>1/2=99.6λx=lox/ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150λy=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=1NEx/=π2EIx/<1.1×l0x2>=3.142×2.06×105×1.019×109/<1.1×140002>=9599KNλx=l0x/ix=14000/217.6=64.3<[λ]=150属于b类截面,查表,得φx=0.784N/<φxA>+βmxMx/[γ1xW1x<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=202.6N/mm2<f=215N/mm2平面外整体稳定验算：λy=l0y/iy=7