2022年钢结构设计原理课后习题 .pdf

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1、1 第 3 章 钢结构的连接12. 如图 3-57所示的对接焊缝， 钢材为 Q235，焊条为 E43型，采用焊条电弧焊，焊缝质量为三级， 施焊时加引弧板和引出板。 已知，试求此连接能承受的最大荷载。解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度，则焊缝正应力应满足：其中，故有，故此连接能承受的最大荷载为。13. 图 3-58 所示为角钢 214010 构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢背 距 离， 钢 材 为Q235BF ， 采 用 手 工 焊 ， 焊 条 为E43 型 ，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N =1100kN ，假设采用三面围焊，试设计此焊缝连接。名师资料总结 - - -精品资

2、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - 2 解:正面角焊缝且故可取，此时焊缝的计算长度正面焊缝的作用：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，取 370mm ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - 3 ，取 95mm 。17. 如图 3-61 所示的焊接工字形梁在腹板上设一

3、道拼接的对接焊缝，拼接处作用有弯矩，剪力，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。解： 1确定焊缝计算截面的几何特征x 轴惯性矩：中性轴以上截面静矩：单个翼缘截面静矩：2验算焊缝强度焊缝最大拉应力翼缘腹板交接处 ：查表知，所以焊缝强度不满足要求。19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18 中的钢板的拼接，采用级 M20(= )的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 14 页

4、- - - - - - - - - 4 （1）确定连接盖板的截面尺寸。（2）计算需要的螺栓数目并确定如何布置。（3）验算被连接钢板的强度。解： 1摩擦型设计查表得每个级的M20高强度螺栓的预拉力，对于 Q235钢材接触面做喷砂处理时。单个螺栓的承载力设计值：所需螺栓数：2承压型设计查表知， 。单个螺栓的承载力设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - 5 验算被连接钢板的强度a. 承压

5、型设计查表可知，当满足要求。b. 摩擦型设计净截面强度验算：满足要求；毛截面强度验算：满足要求。20. 如图 3-62 所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值，端板与柱翼缘采用10 个级摩擦型高强度螺栓连接，抗滑移系数，求最小螺栓直径。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - 6 解：把力化简至中心点， 如右图所示， 螺栓群承受拉力、 弯矩和剪力的共同作用，单个螺栓的最大拉力：由，得。连接的受剪承载力设计值应按下式计算：

6、按比例关系可求得：故有则受剪承载设计值：化简得。综上，查表可知最小螺栓直径为M20 ，此时，满足题意。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - 7 21. 验算图 3-63 所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为Q235 ，螺栓为级 M20 ，连接接触面采用喷吵处理。解：查表得抗滑移系数为，预应力。单个螺栓的最大拉力：连接的受剪承载力设计值应按下式计算：按比例关系可求得：故有则受剪承载设计值：综上，连接满足要求。名师资料总结

7、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 8 第 4 章 轴心受力构件6. 图 4-25 所示两种截面，板件均为焰切边缘，面积相等，钢材均为Q235 。当用作长度为 10m 的两端铰接的轴心受压柱时，试计算设计承载力各是多少，并验算局部稳定是否满足要求。解： a如下图，截面的几何特性为：因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b 类，验算局部稳定：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

8、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 9 故局部稳定满足要求。b如下图，截面的几何特性为：因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为b 类，验算局部稳定：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 10 故局部稳定满足要求。7. 某桁架杆件采用双角钢截面，节点板厚8mm ，钢材为 Q235 。承受轴心压力设计值， 杆件的计算长度为。

9、 试按容许长细比选用杆件的最小截面，并验算所选截面。解：假定，对轧制双角钢截面，截面分类均为b 类需要的截面几何量为：查表，选用截面 2453 当时，此时，故需根据重选截面。选用截面2704 当时，此时，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 11 故截面满足要求。9. 某轴心受压柱承受轴向压力设计值， 柱两端铰接，。钢材为 Q235 ，截面无削弱。试设计柱的截面：（1） 采用普通轧制工字钢（2） 采用热轧 H型钢（

10、3） 采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边解： 1采用普通轧制工字钢假定，对热轧工字钢，查表可知：当绕轴x 失稳时属于 a 类截面，当绕 y失稳时属于 b 类截面。需要的截面几何量为：查表，选截面为 I63c ，则有因截面无孔削弱， 可不验算强度； 又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘，故取。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - 12 刚度满足要求。又，由其查表可得

11、故整体稳定性满足要求。2采用热轧 H型钢由于热轧 H型钢可以选用宽翼缘的形式， 截面宽度较大， 因而长细比的假设值可适当减小，假设，对宽翼缘截面，故构件的截面为类型均为b 类。需要的截面几何量为：查表，试选。截面验算：因截面无孔削弱， 可不验算强度； 又因轧制 H钢的翼缘和腹板均较厚， 可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘，故取。刚度满足要求。又，由其查表可得名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - -

12、13 故整体稳定性满足要求。3采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边假设，组合截面一般有，故构件的截面为类型均为b 类。需要的截面几何量为：按经验计算，工字形截面：根据以上参数，设计截面尺寸如右图所示。截面的几何特性为：截面验算：因截面无约束，可不验算强度。刚度和整体稳定验算：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - 14 刚度满足要求又，由其查表可得故整体稳定性满足要求。局部整体稳定验算：故局部稳定满足要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - -