2022年钢结构设计方案原理课后题答案-赵根田主编 .pdf

钢结构设计原理课程作业解答第三章 连接3-1 解：由于施焊时加引弧板，因此mmllw500wtwfWMtlF即：185650014130145002FF解得：kNF9.505故该连接能承受的最大荷载为505.9kN。3-2 解：kNflhNwffwf30616022.1140287.07. 0333mmllww452846021kNflhNNNNkNwfwf810160452287. 07. 0265.02113311得到：kNN5 .1481同理：kNflhNNNNkNwfwf810160452287.07.0235.02223322得到：kNN4 .2751因此：此连接能够承担的最大静力荷载为1481.5KN。3-3 解：将荷载设计值 F 向焊缝形心简化，得FV,F30FeM焊缝上端 A 为最危险点：28000F92200107 .0F306lhM622weMf2800F2200107. 0FlhVweVf则wf2Vf2fMff2002800F22.128000F922kN6.450F故焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为450.6kN. 3-4 解：1) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页设斜杆与翼缘板为两面侧焊，则由焊缝A 在肢背处，得kN1752507. 0NkN11wfwe1fflhNmm2.13016067.02175000fh2Nlwfe1w则焊缝 A 的实际长度可为：mm2.142622 .130h2llfw，取 150mm 2) 作用于螺栓形心处的内力为：N200000kN25054NN150000kN25053VmmN102 .160200000NeM70单个螺栓的抗剪、抗拉、承压承载力设计值分别为：N6.5319114042214.31f4dnN2bv2vbvN0 .51528170465.1914.3f4dN2bt2ebtN671003051022f tdNbcbc设支托只作为安装时的临时支撑，则最上排单个螺栓所承受的力为：bvNNnVNc1500010150000N6.31428701402102802280102. 110200000ymMynNN2222721ti同时承受拉力和剪力的普通螺栓承载力验算：1NNNN2btt2bvv167.00.515286.314286.531911500022故连接采用 10 个普通螺栓是可以的 . 3-5 解：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页将 N、P向焊缝形心处简化，则危险点A 处受力：N300000kN300PVN300000kN300PV0mm150kN240mm120kN300NePeM21则焊缝仅受轴力 N 和剪力 V 的作用，ffweVAh740002300h7 .0240000lhNffweVAh750002300h7. 0300000lhV则wf2VA2fNAf160h7500022.1h740002f2fmm3.5hfmm7.4105 .1t5.1h1minfmm6 .982.1t2 .1h2maxf由此可取，mm6hf3-6 解：1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选10510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为 Q235 钢。2、计算需要的 C 级普通螺栓数目和布置螺栓单个螺栓的抗剪承载力设计值：kN4 .1061404222f4dnN2bv2vbv单个螺栓的承压承载力设计值：kN8 .1203051822f tdNbcbc连接所需螺栓数目1.144.1061500NNnbmin，取 16 个，4 排。（也可取15 个，3排）采用并列布置，连接盖板尺寸为10510710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。3、验算被连接钢板的净截面强度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页201nmm7488185.23418510tdnAA223nmmN205fmmN3.2007488101500AN故强度满足。3-7 解：1、确定连接盖板的截面尺寸采用双盖板拼接，截面尺寸可选10510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为 Q235 钢。2、计算螺栓数目（1）采用摩擦型高强螺栓连接查表知：45. 0,125kNP单个螺栓的抗剪承载力设计值：kNPnNfbv25.101125245.09.09.0连接所需螺栓数目8.14bvNNn，取 16个，4 排。（也可取 15个，3排）采用并列布置，连接盖板尺寸为10510710mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 75mm，线距 120mm。（2）采用承压型高强螺栓连接单个螺栓的抗剪承载力设计值：kNfdnNbvvbv1.1572504202422单个螺栓的承压承载力设计值：kNf tdNbcbc2.1694701820连接所需螺栓数目55.9minbNNn，取 10个，2 排。采用并列布置，连接盖板尺寸为10390510mm，端距 55mm，栓距 80mm，边距 55mm，线距 100mm。3、验算被连接钢板的强度验算- 截面（1）采用摩擦型高强螺栓连接27632185 .21418510mmAnkNNnnN5.131215001645.015. 01122320597.1717632101312mmNfmmNANn故强度满足。（2）采用承压型高强螺栓连接27245185.21518510mmAn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页2232051.2077245101500mmNfmmNANn故强度满足。3-8 解：10.9 级 M20 的高强度螺栓，查表得高强度螺栓预拉力kNP155，抗滑移系数45.0。作用于螺栓群形心处的内力为：kNFN1602005454kNFV1202005353mkN3025.0120eVM每个高强度螺栓的承载力设计值：kNPNbt1241558.08.0kNPnNfbv775.6215545. 019.09.0最上排单个螺栓所承受的内力：kNymyMnNNit25.7604.012.02212.0308160222kNnVNv158120同时承受拉力和剪力的高强度螺栓承载力验算：185.012425.76775.6215bttbvvNNNN此连接安全。第四章 轴心受力构件4-2 解：（1）钢板 1-1 截面验算20166802022320400mmtdnAAn2232051.2026680101350mmNfmmNANn强度满足。（2）需要验算钢板2-2 截面验算，因为2-2 截面的净截面面积远小于1-1 截面。假定轴力在 13 个螺栓中平均分配。20258002022520400mmtdnAAnkNN5 .103813501310精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页2232051795800105.1038mmNfmmNANn强度满足。（3）验算拼接板强度拼接板 3-3 截面受力最大。202696012225124002mmtdnAAn22320597.1936960101350mmNfmmNANn强度满足。4-7 解：根据题意，截面对两个轴方向的计算长度cmllyx100000，2215mmNf1、a图截面验算（1）计算截面特性截面面积22408 .0502502cmA截面惯性矩43314360012502.495450cmIx4341667125022cmIy截面回转半径cmAIixx46.24240143600，cmAIiyy18.1324041667（2）构件长细比及刚度验算1509.4046.2410000 xxxil1509.7518.1310000yyyil刚度满足要求。（3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y轴均为 b 类截面，查附表 4-2 得：892.0 x，715. 0y故22232155.18610240715.0103200mmNfmmNAN整体稳定满足。（4）构件局部稳定性验算翼缘宽厚比：59.179.751 .0102351.0103.1226.241yftb腹板高厚比：95.629.755.0252355. 0255.628.0500ywfth局部 稳定满足。故 a图截面满足要求。2、b图截面验算（1）计算截面特性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页截面面积22401405.2402cmA截面惯性矩433957501240394540cmIx432666712405.22cmIy截面回转半径cmAIixx2024095750，cmAIiyy5 .1024026667（2）构件长细比及刚度验算150502010000 xxxil1502 .955.1010000yyyil刚度满足要求。（3）构件整体稳定性验算由于构件截面无削弱，故不必验算强度。对 x，y轴均为 b 类截面，查附表 4-2 得：856.0 x，587. 0y故22232151.22710240587.0103200mmNfmmNAN整体稳定不满足。（4）构件局部稳定性验算翼缘宽厚比：52.192.951.0102351.0108 .75. 25.191yftb腹板高厚比：6 .722.955.0252355.025401400ywfth局部稳定满足。故 b 图截面不满足要求。第五章受弯构件5-1 解：1、荷载计算次梁计算单元宽度为2.5m，次梁承担的线荷载设计值为：mkNq25.2025. 5154.15 .25 .12. 15 .252、截面选择次梁与主梁按铰接设计，则：mkNqlM28.63525.20818122maxkNqlV625.50525.202121max所需截面系数23max3.28021505. 11028.63cmfMWxx初选22b，查表26.293cmA，43583cmIx，3190cmS，3326cmWnx翼 缘 厚mmmmt163.12， 腹 板 厚mmmmtw165.9， 查 表 得22 1 5mmNf，2125mmNfv， 腹 板 与 翼 缘 交 接 圆 角mmr5.9， 质 量mkgm5.36， 自 重精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页mkNg36.03、截面验算次梁与铺板牢固连接，因此不必计算整体稳定性。所选截面为型钢，因此不必验算局部稳定。只验算构件刚度和强度。（1）刚度验算次梁承担的线荷载标准值为：mkNqk61.1636.05.25.15 .2505.050002502500037. 01035831006. 250001061.163845384545363llvEIlqlvk满足要求。（2）抗弯强度验算mkNMx6 .6454. 15.25 .12.136.05.258122236max2158 .1881032605.1106.64mmNfmmNWMWMnxxxnxxx，满足要求。（3）抗剪强度验算由于型钢腹板与翼缘处较厚，可不验算抗剪强度。（4）局部压应力验算没有给出主次梁的连接情况，暂不验算局部压应力。5-4 解：1、计算截面特性截面面积21128.0802. 1202cmA截面惯性矩43337.11326012808. 0202.128020cmIx43160012202.12cmIy327492cmhIWxx截面回转半径cmAIixx8.31，cmAIiyy78.3长细比3.238.319000 xxxil1.23878.39000yyyilmkNPlqlM44.35794.11104192 .19.081418122max2、验算整体稳定性（1）整体稳定系数计算ybyxybbfhtWAh2354.414320212双轴对称截面0b，665. 0812200129000111hbtl，85. 018.073.0b代入，得：274.0b精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页22max215475mmNfmmNWMxb，不满足。（2）189.0274.0345235b22max310688mmNfmmNWMxb，不满足。（3）044. 228.023.2b6 .0658.0b，641.0282.007.1bb22max215203mmNfmmNWMxb，满足。（4）05.11978. 34500yyyil，查表得75.1b6.09. 1b，922.0282.007.1bb22max215141mmNfmmNWMxb，满足。第六章 拉弯和压弯构件6-7 解：1、计算截面特性截面面积2cm8.140cm64cm0.12cm32cm2.1A截面惯性矩423xcm103465cm6 .32cm32cm2. 1212cm64cm1I43ycm6 .655312cm32cm2 .12I34xxcm3116cm2.33cm1034652hIW截面回转半径cm12.27AIixx，cm82.6AIiyy2、验算平面内稳定构件最大弯矩mkN375cm1500kN10041Fl41Mx，2mmN215f精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页长细比3.55cm12.27cm1500ilxxx，按 b 类截面轴心受压构件查附表4-2，得832.0 x另由表 5-1 查得，截面塑性发展系数05. 1xkN8510mm108 .1403.551 .1mmN10206A1 .1EN22223222ExX因跨中只有一个集中荷载，等效弯矩系数0.1mx22336223ExxxxmxxmmN215fmmN09.20226.12583.76)kN8510kN9008. 01(mm10311605.1mmN103750 .1mm108.140832.0N10900)NN8. 01(WMAN故构件满足平面内稳定3、确定侧向支撑点数目（1）当在柱中央设一道侧向支撑时长细比110cm82.6cm750ilyyy，查表得493.0y在侧向支撑点范围内，杆段一端的弯矩为mkN375，另一端弯矩为0，故等效弯矩系数21txMM35.065.0=0.65 用近似计算公式可得795.04400007.12yb区段内最大弯矩mkN375Mx22336223xbxtxymmN215fmmN06.22840.9866.129mm103116795. 0mmN1037565.00. 1mm108.140493.0N10900WMAN不满足平面外平衡（2）当在柱中设两道侧向支撑时长细比3.73cm82.6cm500ilyyy，查表得730.0y在 侧 向 支撑 点 范 围内 ， 两 个杆 段 区 间的 等 效 弯矩系 数 分别 为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页21txMM35.065.0=0.65、1.0，取 1.0 用近似计算公式可得948.04400007.12yb区段内最大弯矩mkN375Mx22336223xbxtxymmN09.202mmN51.21495.12656.87mm103116948. 0mmN103750.10. 1mm108 .140730.0N10900WMAN平面外稳定低于平面内稳定，不满足（2）当在柱中设三道侧向支撑时长细比55cm82.6cm375ilyyy，查表得833. 0y在 侧 向 支撑 点 范 围内 ， 两 个杆 段 区 间的 等 效 弯矩系 数 分别 为65.0MM35.065.021tx、825.02135.065.0MM35.065.021tx，取 0.825 用近似计算公式可得0 .14400007.12yb区段内最大弯矩mkN375Mx22336223xbxtxymmN09.202mmN03.17629.9974.76mm1031160. 1mmN10375825.00 .1mm108.140833.0N10900WMAN平面外稳定高于平面内稳定即设置三道支撑即可满足精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页