鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題

1、第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接12. 如圖3-57所示的對(duì)接焊縫，鋼材為Q235，焊條為E43型，采用焊條電弧焊，焊縫質(zhì)量為三級(jí)，施焊時(shí)加引弧板和引出板。已知，試求此連接能承受的最大荷載。解：因有引弧板和引出板，故焊縫計(jì)算長度lw=500mm，則焊縫正應(yīng)力應(yīng)滿足：其中，故有，故此連接能承受的最大荷載為F=505.86kN。13. 圖3-58所示為角鋼214010構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)角焊鏠連接，構(gòu)件重心至角鋼肢背距離e1=38.2mm，鋼材為Q235BF，采用手工焊，焊條為E43型，ffw=160N/mm2，構(gòu)件承受靜力荷載產(chǎn)生的軸心拉力設(shè)計(jì)值為N=1100kN，若采用三面圍焊，試設(shè)計(jì)此焊縫連接。解:正面角焊縫且故

2、可取hf=8mm，此時(shí)焊縫的計(jì)算長度正面焊縫的作用：則由平衡條件得：所以它們的焊縫長度為，取370mm， ，取95mm。17. 如圖3-61所示的焊接工字形梁在腹板上設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫，拼接處作用有彎矩，剪力V=374kN，鋼材為Q235B鋼，焊條用E43型，半自動(dòng)焊，三級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。解：（1）確定焊縫計(jì)算截面的幾何特征x軸慣性矩：中性軸以上截面靜矩：單個(gè)翼緣截面靜矩：S1=28014507=1987440mm3（2）驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度焊縫最大拉應(yīng)力（翼緣腹板交接處）：查表知，ftw=185N/mm2209.2N/mm2，所以焊縫強(qiáng)度不滿足要求。19. 按高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承

3、壓型連接設(shè)計(jì)習(xí)題18中的鋼板的拼接，采用8.8級(jí)M20(d0=21.5mm)的高強(qiáng)度螺栓，接觸面采用噴吵處理。（1） 確定連接蓋板的截面尺寸。（2） 計(jì)算需要的螺栓數(shù)目并確定如何布置。（3） 驗(yàn)算被連接鋼板的強(qiáng)度。解：（1）摩擦型設(shè)計(jì)查表得每個(gè)8.8級(jí)的M20高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=125kN，對(duì)于Q235鋼材接觸面做噴砂處理時(shí)=0.45。單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：所需螺栓數(shù)：（2）承壓型設(shè)計(jì)查表知，。單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：所需螺栓數(shù)：螺栓排列圖如下所示驗(yàn)算被連接鋼板的強(qiáng)度a. 承壓型設(shè)計(jì)查表可知，當(dāng)滿足要求。b. 摩擦型設(shè)計(jì)凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求；毛截面強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求。20. 如圖3-6

4、2所示的連接節(jié)點(diǎn)，斜桿承受軸心拉力設(shè)計(jì)值F=300kN，端板與柱翼緣采用10個(gè)8.8級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，抗滑移系數(shù)，求最小螺栓直徑。解：把力化簡至中心點(diǎn)，如右圖所示，螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用，單個(gè)螺栓的最大拉力：由，得。連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算：按比例關(guān)系可求得： Nt2=34.3kN, Nt3=24.0kN Nt4=15.7kN, Nt5=3.4kN故有Nti=44.6+34.3+24+15.7+3.42=240kN則受剪承載設(shè)計(jì)值：化簡得。綜上，查表可知最小螺栓直徑為M20，此時(shí)P=125kN，滿足題意。21. 驗(yàn)算圖3-63所示的高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，鋼材為Q2

5、35，螺栓為10.9級(jí)M20，連接接觸面采用噴吵處理。解：查表得抗滑移系數(shù)為，預(yù)應(yīng)力P=155kN。單個(gè)螺栓的最大拉力：連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算：按比例關(guān)系可求得：Nt2=35kN, Nt3=5kN故有則受剪承載設(shè)計(jì)值：綜上，連接滿足要求。第4章 軸心受力構(gòu)件6. 圖4-25所示兩種截面，板件均為焰切邊緣，面積相等，鋼材均為Q235。當(dāng)用作長度為10m的兩端鉸接的軸心受壓柱時(shí)，試計(jì)算設(shè)計(jì)承載力各是多少，并驗(yàn)算局部穩(wěn)定是否滿足要求。解：（a）如圖所示，截面的幾何特性為：因板件均為焰切邊緣，故構(gòu)件的截面分類均為b類，驗(yàn)算局部穩(wěn)定：故局部穩(wěn)定滿足要求。（b）如圖所示，截面的幾何特性為：因板

6、件均為焰切邊緣，故構(gòu)件的截面分類均為b類，驗(yàn)算局部穩(wěn)定：b1t=400-10225=7.810+0.194.9235235=19.5h0tw=40010=4016mm，故取f=205N/mm2。剛度滿足要求。又，由其查表可得故整體穩(wěn)定性滿足要求。（2）采用熱軋H型鋼由于熱軋H型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因而長細(xì)比的假設(shè)值可適當(dāng)減小，假設(shè)=60，對(duì)寬翼緣截面h/b0.8，故構(gòu)件的截面為類型均為b類。需要的截面幾何量為：查表，試選。截面驗(yàn)算：因截面無孔削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度；又因軋制H鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。因其翼緣t=14mm0.8，故構(gòu)件的截面為類型均為b類。需要的截面幾何量為：按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，工字形截面：根據(jù)以上參數(shù)，設(shè)計(jì)截面尺寸如右圖所示。截面的幾何特性為：A=224022+(240-222)10=12520mm2ix=IxA=69.0110612520=74.2mmiy=IyA=50.710612520=63.6mm截面驗(yàn)算：因截面無約束，