鋼結(jié)構(gòu)戴國欣主編第四課后習題解答

1、鋼構(gòu)造戴國欣主編第四版_課后習題解答鋼構(gòu)造戴國欣主編第四版_課后習題解答27/27鋼構(gòu)造戴國欣主編第四版_課后習題解答鋼構(gòu)造計算題精選答案第三章鋼構(gòu)造的連接3.1試設計雙角鋼與節(jié)點板的角焊縫連接（圖3.80）。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，軸心力N=1000KN（設計值），分別采納三面圍焊和兩面?zhèn)群高M行設計。解：（1）三面圍焊ffw160N/mm2122133確立焊腳尺寸：hf,max1.2tmin1.21012mm，hf,min1.5tmin1.5125.2mm，hf8mm內(nèi)力分配：N3f0.7hfbffw1.2220.78125160273280N273.28KNN22NN31

2、1000273.28196.69KN232N11NN321000273.28530.03KN232焊縫長度計算：lw1N1530.03296mm，0.7hfffw20.78160則實質(zhì)焊縫長度為lw12968304mm60hf608480mm，取310mm。lw2N2196.69110mm，0.7hfffw20.78160則實質(zhì)焊縫長度為lw21108118mm60hf608480mm，取120mm。（2）兩面?zhèn)群复_立焊腳尺寸：同上，取hf18mm，hf26mm內(nèi)力分配：N22N11000333KN，N11N21000667KN33焊縫長度計算：lw1N1667372mm，0.7hfffw20

3、.78160則實質(zhì)焊縫長度為:lw137282388mm60hf608480mm，取390mm。lw2N2333248mm，0.7hfffw20.76160則實質(zhì)焊縫長度為:lw124862260mm60hf608480mm，取260mm。3.2試求圖3.81所示連接的最大設計荷載。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸hf8mm，e130cm。焊腳尺寸：hf8mm2055.62052焊縫截面的形心：x0245.6mm511.25.622055.6則e25.645.6162.2mm2052（1）內(nèi)力分析：V=F，TF(e1e2)F(300162.2)462.2F（2）焊縫截面

4、參數(shù)計算：IX15.6511.2322055.6(2502.8)22.09108mm412205Iy5.6511.245.6222055.6(162.2)21.41107mm42IpIxIy2.231108mm4helw511.25.622055.65158.72mm2（3）應力計算T引起的應力：Try462.2F255.6104FTxIP2.2311085.295TyTrx462.2F166.23.360104FI2.231108PV引起的應力：VyVF1.938104Fhelw5158.72（4）(5.295104F)2(3.3601.938104F21601.22)28.0418.861

5、04F1606.85104F160F233577N233.58KN3.3試設計如圖3.82所示牛腿與柱的連接角焊縫、。鋼材為Q235B，焊條為E43型，手工焊。（1）內(nèi)力分析：V=F=98KN，MFe980.1211.K7N6m（2）焊縫截面參數(shù)計算：取hf10mm焊縫截面的形心：15073.52697(7123.5)21937(1937127)y1275.5mm1507269721937y2712719375.5143.5mm2IX1507(75.53.5)22697(75.57123.5)21719331937143.51931222.25107mm4（3）應力計算引起的應力：引起的應力：

6、f,maxMy211.76106143.574.96N/mm2Ix2.25107V981032fhelw2736.27N/mm19374.96)222w2（4）(36.2771.35N/mmff160N/mm1.223.4習題3.3的連接中，如將焊縫及焊縫改為對接焊縫（按三級質(zhì)量標準檢驗），試求該連接的最大荷載。1）內(nèi)力分析：V=F，2）焊縫截面參數(shù)計算：MFeF0.120.1F2K(N/m15012620012112y1150122001266.6mmy221266.6145.4mmIX112200315012(66.66)220012(145.4100)21.956107mm412（3）應

7、力計算M引起的應力：My20.12F106145.42maxIx1.9561070.892F(N/mm)V引起的應力：VF1030.417F(N/mm2)A20012（4）eq12321.1ftwmax(0.892F)23(0.417F)21.148F1.1ftw1.1185203.5(N/mm2)F177.3KN3.5焊接工字形梁在腹板上設一道拼接的對接焊縫（圖3.83），拼接處作用有彎矩1122kN.m，剪力V=374KN，鋼材為Q235B鋼，焊條用E43型，半自動焊，三級檢驗標準，試驗算該焊縫的強度。（1）內(nèi)力分析：V=374KN，M1122kN.m（2）焊縫截面參數(shù)計算：Ix18100

8、0322801450722.68109mm412Sw2801450750082502987440mm4Sw1280145071987440mm4（3）應力計算maxVSw374103298744052.1N/mm2fvw125N/mm2Ixtw2.681098腹板和翼緣交接處：1My11122106500209.3N/mm2Ix2.681091VSw1374103198744034.7N/mm2Ixtw2.681098折算應力：232209.32334.722w211217.8N/mm1.1ft1.1185204N/mm不滿足3.6試設計圖3.81的粗制螺栓連接，F(xiàn)=100KN(設計值)，e1

9、30cm。（1）內(nèi)力分析：V=100KN，e1300205402.5mm，2TVe1000.402540.25KNm（2）參數(shù)計算：單個螺栓抗剪承載力（M22）Nbnd2fb122214053.2KN，vv4v4Ntbdtminfcb20830567.1KNNminbminNvb,Ncb53.2KNxi2yi2164000mm2（3）內(nèi)力計算T引起的應力：N1TxTy140.25106160 xi2yi216400039.26KNN1TyTx140.2510660 xi2yi216400014.73KNV引起的應力：N1VyV10010KNn10（4）N1N12Tx(N1TyN1Vy)239.

10、262(14.7310)246.4KNNminb53.2KN3.7試設計如圖3.84所示：構(gòu)件鋼材為Q235B，螺栓為粗制螺栓。角鋼與連接板的螺栓連接；豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。d1d2170mm。豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。d1150mm，d2190mm。角鋼與連接板的螺栓連接；單個螺栓抗剪承載力（M20）Nvbnvd2fvb220214087.9KN44Ntbdtminfcb201430585.4KNNminbminNvb,Ncb85.4KN螺栓個數(shù)N3504.1個，取5個螺栓，按規(guī)范規(guī)定間距擺列（圖省略）。nNmbin85.4豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。d1d2170

11、mm。NNx23502內(nèi)力分析N247.5KN22VNy22247.5KN，由支托擔當。N35022單個螺栓抗拉承載力（M20，Ae2.45cm2）NtbAeftb24517041.65KN螺栓個數(shù)N247.5n5.9個，取6個螺栓，排2排，按規(guī)范規(guī)定間距擺列（圖省略）。Ntb41.65豎向連接板與柱的翼緣板的螺栓連接。d1150mm，d2190mm。NNxN23502247.5KN，22MNxe247.50.0204.95KNmVNyN23502247.5KN，由支托擔當。22N1NMy1247.51034.95106120b41.65KNnyi284(120240.22KNNt402)3.

12、8按摩擦型連接高強度螺栓設計習題3.7中所要求的連接（撤消承托板），且分別考慮：d1d2170mm；d1150mm，d2190mm。螺栓強度級別及接觸面辦理方式自選。Q235鋼，噴砂辦理，M20，8.8級，P=125KN，=0.45，Ntb0.8P0.8125100KNd1d2170mmN247.5KN，V247.5KN一個螺栓擔當?shù)睦t1NtiN247.524.75KNNtb100KNn10Nti247.5KNV247.5KN0.9nf(nP1.25Nti)0.910.45(101251.25247.5)381.0KNd1150mm，d2190mmN247.5KN，V247.5KN，MN

13、xe247.50.0204K.N95m一個螺栓的最大拉力NNMy1247.51034.9510616030.94KNNb100KN1nmyi2104(1602802)tN227.85KNN324.75KNN421.65KNN518.56KNNi247.5KNV247.5KN0.9nf(nP1.25Nti)0.910.45(101251.25247.5)381.0KN第四章軸心受力構(gòu)件4.1驗算由2635構(gòu)成的水平擱置的軸心拉桿的強度和長細比。軸心拉力的設計值為270KN，只承受靜力作用，計算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的孔眼（圖4.37），鋼材為Q235鋼。如截面尺寸不夠，應改用什么角

14、鋼？注：計算時忽視連接偏愛和桿件自重的影響。解：（1）強度查表得635的面積A=6.14cm2，iminix1.94cm，An2(Adt)2(614205)1028mm2，N=270KNN270103262.6Mpaf215Mpa，強度不滿足，An1028所需凈截面面積為AnN2701031256mm2，f215所需截面積為AAndt1256205728mm2，2選636，面積A=7.29cm2729mm2728mm2（2）長細比lo3000350imin154.619.44.2一塊-40020的鋼板用兩塊拼接板-40012進行拼接。螺栓孔徑為22mm，擺列如圖4.38所示。鋼板軸心受拉，N=

15、1350KN（設計值）。鋼材為Q235鋼，解答以下問題;（1）鋼板1-1截面的強度夠否？（2）能否需要驗算2-2截面的強度？假定N力在13個螺栓中均勻分配，2-2截面應如何驗算？（3）拼接板的強度夠否？解：（1）鋼板1-1截面強度驗算：An1(b3d0)tmin(400322)206680mm2，N=1350KNN1350103An16680202.1Mpaf205Mpa，強度滿足。（2）鋼板2-2截面強度驗算：（a），種狀況，（a）是最危險的。An2(l(a)5d0)t(40080802802522)206463mm2，N=1350KNN1350103208.9Mpaf205Mpa，但不超出

16、5%，強度滿足。An26463對應圖（d）的驗算：An2(l(d)5d0)t(400522)205800mm2，N10N1013501038.5KN1313N1038.5103f205Mpa，強度滿足。An25800179.0Mpa（3）拼接板的強度夠否？由于拼接板厚度21224mm20mm，因此不用驗算拼接板。4.3驗算圖4.39所示用摩擦型高強度螺栓連接的鋼板凈截面強度。螺栓直徑20mm，孔徑22mm，鋼材為Q235AF，承受軸心拉力N=600KN（設計值）。解：（1）凈截面驗算：An(b3d0)tmin(240322)142436mm2，NNN0.536006000.53500KN99N

17、500103An2436（2）全截面驗算205.3Mpaf215Mpa，強度滿足。N600103215Mpa，強度滿足。A240178.6Mpaf144.4一水平擱置兩端鉸接的Q345鋼做成的軸心受拉構(gòu)件，長9m，截面由2908構(gòu)成的肢尖向下的T形截面，問能否能承受設計值為870KN的軸心力？解：（1）強度驗算查表得908的面積A=13.94cm2，iminix2.76cm，N870103139422）剛度驗算312.1Mpaf310Mpa，但不超出5%，強度滿足。l09000350imin32627.64.5某車間工作平臺柱高2.6m，按兩端鉸接的軸心受壓柱考慮。假如柱采納I16（16號熱軋

18、工字鋼），試經(jīng)過計算解答：1）鋼材采納Q235鋼時，設計承載力為多少？2）改用Q345鋼時，設計承載力能否明顯提升？3）假如軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采納什么措施就能滿足要求？解：（1）鋼材采納Q235鋼時，設計承載力為多少？查表得I16的面積A=26.1cm2，ix6.57cm，iy1.89cml0 x2600150，a類截面，查表得x40ix65.7l0y2600150，b類截面，查表得yiy13818.9xy0.9410.353NAf0.3532610215198086N198.1KN。（2）改用Q345鋼時，設計承載力能否明顯提升？x40，a

19、類截面，按x4034548查表得x0.921235138，b類截面，按345164查表得y0.265yy138235NAf0.2652610310214411N214.4KN，承載力無太明顯的提升。3）假如軸心壓力為330KN（設計值），I16能否滿足要求？如不滿足，從構(gòu)造上采納什么措施就能滿足要求？8距uuuuuuuuuuuujuu由于N300KN198.1KN，因此整體穩(wěn)固不滿足。在側(cè)向加一支撐，重新計算。yl0y2600/2，b類截面，查表得y0.757iy6915018.9NAf0.7572610215424791N424.8KN300KN，整體穩(wěn)固滿足。4.6設某工業(yè)平臺柱承受軸心壓

20、力5000KN（設計值），柱高8m，兩端鉸接。要求設計一H型鋼或焊接工字形截面柱。解：H型鋼柱（1）初選截面設600.807（b類）N500010322，ixl08000則A0.80721528961mm289.61cmiy133mm，f60選HW4284072035，其面積A361.4mm2，ix18.2cm，iy10.4cm（2）驗算l0 x8000150，b類截面，查表得xix44182l0y8000150，b類截面，查表得yiy77104xy0.8820.707N5000103A0.707361.4102195.7Mpaf205Mpa，整體穩(wěn)固滿足。焊接工字形（1）初選截面依據(jù)H型鋼截

21、面，初選焊接工字形截面，以以下圖。（2）計算參數(shù)A4203224001834080mm2Ix1(4204643184003)3.4109mm4，12Iy213242033.95108mm412ixIx3.4109315.9mm，iyIy3.951084A34080A34080107.7mm（2）整體穩(wěn)固驗算l0 x8000150，b類截面，查表得x25ix315.9l0y8000150，b類截面，查表得yiy74107.7xy0.9530.726N5000103202.3Mpaf205Mpa，整體穩(wěn)固滿足。0.726340803）局部穩(wěn)固驗算b4201826.28(100.174)17.4t3

22、2h040022.2(250.574)62，局部穩(wěn)固滿足。tw184.7圖4.40（a）、（b）所示兩種截面（焰切邊沿）的截面積相等，鋼材均為Q235鋼。當用作長度為10m的兩端鉸接軸心受壓柱時，能否能安全承受設計荷載3200KN。解：計算（a）圖截面（1）計算參數(shù)：A500202500824000mm2Ix185003220500(25020)21.435109mm41212Iy22050034.17108mm412ixIx1.435109244.5mm，iyIy4.171084A24000A24000131.8mm（2）整體穩(wěn)固驗算l0 x10000150，b類截面，查表得x41ix244

23、.5l0y10000150，b類截面，查表得yiy76131.8xy0.8950.714N3200103186.7Mpaf205Mpa，整體穩(wěn)固滿足。0.714240003）局部穩(wěn)固驗算b5008212.3(100.176)17.6t20h050062.5(250.576)63，局部穩(wěn)固滿足。tw8計算（b）圖截面（1）計算參數(shù)：A24000mm2Ix1104003225400(20025)26.564108mm41212Iy22540032.67108mm412ixIx9.564108199.6mm，iyIy2.671084A24000A24000105.5mm（2）整體穩(wěn)固驗算l0 x10

24、000150，b類截面，查表得x50ix199.6l0y10000150，b類截面，查表得yiy95105.5xy0.8560.588N3200103226.8Mpaf205Mpa，整體穩(wěn)固不滿足。0.588240003）局部穩(wěn)固驗算b4001027.8(100.195)19.5t25h040040(250.595)72.5，局部穩(wěn)固滿足。tw104.8設計由兩槽鋼構(gòu)成的綴板柱，柱長7.5m，兩端鉸接，設計軸心壓力為1500KN，鋼材為Q235B，截面無削弱。解：（1）初選截面：設70y0.751（b類）則Am292.89cm2，yf0.751215選232a，其面積

25、A48.50297cm2，iy12.44cm（2）驗算實軸的整體穩(wěn)固yl0y750060150，b類截面，查表得y0.807iy124.4N1500103191.6Mpaf215Mpa，繞實軸的整體穩(wěn)固滿足。yA0.80797102（3）確立柱寬設1302260230252l0 x7500 xy1ix144.2mm，x52bix144.2取b=330mm，以以下圖所示。0.44327.7mm0.44（4）驗算虛軸的整體穩(wěn)固z02.24cm，I1304.7cm4，i12.51cm截面對虛軸的參數(shù)：Ix2304.748.50(255.2)216402cm41.64107mm42ixIx1.6410

26、7130mm，xl0 x750058，A48502ix13313022582302651500.780oxx1x3Mpaf215Mpa，繞虛軸的整體穩(wěn)固滿足。xA0.7809710（5）綴板的設計l011i1302.5175.3cm753mm采納綴板尺寸為-2601808，則l1l01180753180933mm，取l1930mm，k1I1304.71043分支線剛度l19303276mm綴板線剛度kbIb1(1818032)30470mm3a255.212則kb304709.36k13267橫向剪力VAffy9710221524535N8523585V1l12453

27、5930244705NTa255.2aV1l124535930MT262225.70410Nmm取焊腳尺寸hf8mm，采納繞角焊，則焊縫計算長度為lw180mm驗算焊縫：f4470544.4Mpa，f65.704106188.6Mpa0.780.781802180(f)22188.622w160Mpa1.22f()44.4160Mpaff1.22第五章5.1一平臺的梁格部署如圖5.53所示，鋪板為預制鋼筋混凝土板，焊于次梁上。設平臺恒荷載的標準值（不包含梁自重）為2.0kN/m2。試選擇次梁截面，鋼材為Q345鋼。解：1、一般工字形鋼2.mxrxfqk(220)366kN/mq(1.221.4

28、20)391.2kN/mM1ql2191.262410.4kNmx88Wxmx410.41061324939mm31324.939cm3rxf1.05295選I45aWx1433cm3Ix32241cm43、驗算：1）強度Mx410.4106272.8Mpaf295MparxWx1.0514331032）撓度5qkl456660004vEIx3842.061053224110438416.77mmv15mm重選I50aIx46472cm45qkl456660004vEIX1051043843842.06464723）整穩(wěn)：不用計算。4）局穩(wěn)：由于是型鋼，不用驗算。5.3解：圖5.54（a）所示

29、的簡支梁，其截面為不對稱工字形圖5.54（b），資料為Q235B鋼；梁的中點和梁端均有側(cè)向支承；在集中荷載（未包含梁自重）F=160kN(設計值)的作用下，梁能否保證其整體穩(wěn)固性？1、計算梁自重A301800.8101104cm2q10410476.980.8kN/mMmaxGql2Pl1.20.812216012497.3kNm8484、計算中和軸地址2y1800.840.5101810.533.2cm301800.8101IX10.8803(82/233.2)2800.8301(33.20.5)2101(48.80.5)293440cm412WXIX934402810cm3y133.23、

30、求b查附表3.1b1.75Iy1(13031103)2330cm412iyIy23304.7cmA104yl1/iy600/4.7127.7I1/(I1I2)(1303)/120.96b2330b0.8(2b1)0.8(20.961)0.744320Ah2235bb1yt1b2WX4.4hfyy432010482127.7122351.7510.74127.7228104.4822352.50.6b1.070.2821.070.2820.957b2.54、梁整體穩(wěn)固計算M497.3106184.9Mpaf215Mpa(滿足)bWX0.95728101035.4解：設計習題5.1的中間主梁（焊接

31、組合梁），包含選擇截面、計算翼緣焊縫、確立腹板加勁肋的間距。鋼材為Q345鋼，E50型焊條（手工焊）。解：qk66KN/mq91.2KN/mFk666396KNF91.26547.2KN5547.21368KN2M13689547.2(63)7387.2KNmWxMx7387.210633rxf1.052952384910mm（1）試選截面：hminfl229540018000106VT1.341061.341585mmhe2Wx0.42(23849103)0.41786mm取梁腹板高h01700mmtwVmax1.213681035.7mm1.21700170hofVtwh0/3.511.8

32、mm取tw12mm翼緣AfWxtwh023849103121700h06170010629mm6bfh5h31700517003(340567)mm取bf500mm則tf1062950021.2mm取tf24mm（2）強度驗算：sx1700170050073(12424862)1.46810mm2Ix1(5001748348817003)2.271010mm412WxIx2.2710107328742.59710mmhA50024217001244400mm2Mx7387.2106270.9Mpaf295mMparxWx1.052.597107Vmaxs13681031.46810773.7M

33、pafv170MpaIxtw2.271010123）整穩(wěn)驗算：4）剛度驗算：hb13000/500616不需驗算.5）翼緣和腹板的連接焊縫計算：6）主梁加勁肋設計5Fk5396110kNmqk18185qkl45110(18000)432mmvl18000v3842.061052.27101040045mm384EIx400hfVs11368103(50024862)2.2mm1.42.2710102001.4Ixffw取hf8mm1.5tmax1.5247.3mmh0/tw1700/12142,80142170,宜設置橫向加勁肋(2+c()21)crc,crcr間距a0.5h00.51700

34、850mm2h0217003400mm取a3000mm,設在集中荷載作用途.I區(qū)格:vI1368KNMI13681.52052KNmmMIh020521061700Wh2.59710776.8Mpa1748xIVI136810367.1Mpah0tw170012II區(qū)格:VI820.8KNMI13684.5547.21.55335.2IMIh076.85335.2199.68MPaWxh2052I820810340.24MPa170012區(qū)格：V273.6KNM13687.5547.2(4.51.5)6976.8kNm76.86976.8261.12MPa2052273.610313.41MP

35、a170012計算crcrh0fy1700345b=tw120.972351772341770.85b1.25cr10.75(b0.85)f10.75(0.970.85)295268.45MPaa30001.771.0h01700h0fy1700345tw12sh021.6271.2235235415.344(a)415.344(1700)23000cr1.1fv1.1170270.6MPas1.6272區(qū)格：(76.8)2(67.1)20.0820.9030.9851268.4570.6區(qū)格：(199.68)2(40.24)20.5530.3250.8781268.4570.6區(qū)格：(261

36、.12)2(13.41)20.9460.0360.9851268.4570.6橫向加勁助尺寸：h0170097mm,取140mmbs40403030tsbs14010mm159.3mm取15Iz110140314010(14012)2122210.4106mm43h0tw3317001238.8106mm4中部支承加勁助：N=1368+547.2-70.6170012475.2kN1000A214010360127120mm2Iz110(140212)32.07107mm412i2Iz53.9mmA1700320.929253.92N475.210371.8MPaf295MPa2A0.9297

37、120支座支承加勁助驗算:N1368547.21641.6kN2采納18016板A218016(180100)129120mm2Iz116(180212)36.86107mm412I2Iz6.8610786.7A91201700200.970286.72N1641.6103185.6MPaf295MPaA0.9709120ce1641.6103366.4MPafce400MPa2(18040)16hf1641.61031.8mm,用6mm1.5166mm40.7(1700250)200第六章6.1有一兩端鉸接長度為4m的偏愛受壓柱子，用Q235鋼的HN400200813做成，壓力的設計值為49

38、0kN，兩端偏愛距均為20cm。試驗算其承載力。M1=98kN.mM1=98kN.mN=490kN=490kN4000解：查型鋼表得：A=83.37cm2，Ix22775cm4，ix16.53cm，iy4.56cm，Wx=1139cm3。M=4900.2=98kN.m強度驗算：NMx4901039810658.881.9140.7N/mm2f215N/mm2AnxWnx83371.051139103平面內(nèi)整體穩(wěn)固驗算：mx=1NEx/=2EIx/(1.1l0 x2)=3.1422.0610522775104/(1.140002)=26283KNx=l0 x/ix=4000/165.3=24.2，屬于a類截面，查表，得x=0.974N/(xA)+mxMx/1xW1x(1-0.8N/NEx/)=490103/(0.9748337)+1.098106/1.051139103(1-0.8490/26283)=60.3+83.2=143.5N/mm2f=215N/mm2平面外整體穩(wěn)固驗算：y=l0y/iy=4000/45.6=87.7，屬于b類截面查表，得y=0.637b=1.07-y22/44000=0.8951.0tx=1.0N/(yA)+txMx/(bW1x)=490103/(0.6378