钢结构基本原理课后习题答案(第二版)

《钢结构基本原理》（第二版）练习参考解答：第二、五、六、七、八章习题答案第二章2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的关系式。图2-34图（a）理想弹性－塑性（b）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：非弹性阶段：（应力不随应变的增大而变化）（2）弹性阶段：非弹性阶段：2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的曲线，试验时分别在A、B、C卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变、卸载后残余应变及可恢复的弹性应变各是多少？EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4图2-35理想化的图解：（1）A点：卸载前应变：卸载后残余应变：可恢复弹性应变：（2）B点：卸载前应变：卸载后残余应变：可恢复弹性应变：（3）C点：卸载前应变：卸载后残余应变：可恢复弹性应变：2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。答：钢材曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材曲线基本无变化；当时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材曲线也会更高而更短。钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。2.5解释下列名词：（1）延性破坏延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy、并达到抗拉极限强度fu的破坏。（2）损伤累积破坏指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。（3）脆性破坏脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy）的破坏。（4）疲劳破坏指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。（5）应力腐蚀破坏应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。（6）疲劳寿命指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。2.6一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A点正应力为，，B点的正应力，，求梁A点与B点的应力比和应力幅是多少？解：（1）A点：应力比：应力幅：（2）B点：应力比：应力幅：2.7指出下列符号意义：(1)Q235AF(2)Q345D(3)Q390E(4)Q235D答：（1）Q235AF：屈服强度、质量等级A（无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢）（2）Q345D：屈服强度、质量等级D（要求提供-200C时纵向冲击功）的特殊镇静钢（低合金钢）（3）Q390E：屈服强度、质量等级E（要求提供-400C时纵向冲击功）的特殊镇静钢（低合金钢）（4）Q235D：屈服强度、质量等级D（要求提供-200C时纵向冲击功）的特殊镇静钢（碳素结构钢）2.8根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号：（1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量Q>500KN的中级工作制吊车，应选用何种规格钢材品种？（2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-100C，问选用何种钢材？答：（1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用，可选Q235D、Q345D等；（2）要求满足低温可焊性条件，可选用Q235BZ等。2.9钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？答：主要机械性能指标：屈服强度、极限强度以及伸长率或，其中，屈服强度、极限强度是强度指标，而伸长率或是塑性指标。2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷，而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫。第三章3.1试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N＝1400KN(静载，设计值)。主板-20×420。解盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A1为A1＝2×12×400＝9600mm2＞A＝420×20＝8400mm2直角角焊缝的强度设计值＝160N／mm2(查自附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1.3)角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t＝12mm，因此，=t-2=12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t＝20mm，因此，＝1.5＝1.5＝6.7mm7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸＝10mm，满足：≥≥a)采用侧面角焊缝时因为b＝400mm＞200mm(t＝12mm)因此加直径d＝15mm的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。侧面角焊缝的计算长度为＝N／(4EMBEDEquation.3)＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm满足=8=8×10＝80mm＜＜60＝60×10＝600mm条件。侧面角焊缝的实际长度为＝+2＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm如果被连板件间留出缝隙10mm，则盖板长度为=2+10=2×340+10=690mmb)采用三面围焊时正面角焊缝承担的力为＝BEMBEDEquation.3×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N侧面角焊缝的计算长度为＝(-)／(4EMBEDEquation.3)＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm=80mm＝8＝8×10＝80mm，取==80mm由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度为＝＋=80＋10＝90mm，取90mm，则盖板长度为＝2+10＝2×90十10＝190mm3.2如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。Q235钢，焊条E4311。手工焊，轴心拉力N＝700KN(静载，设计值)。试：1)采用两面侧焊缝设计.(要求分别按肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸和不同焊缝尺寸设计)；2)采用三面围焊设计。解角焊缝强度设计值＝160／mm2,t1=10mm,t2=12mmEMBEDEquation.3EMBEDEquation.3(肢背)；和＝10-＝mm(肢尖)。因此，在两面侧焊肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时，取＝＝＝8mm；在两面侧焊肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时，取=＝10mm,=＝8mm；在三面围焊时，取＝＝＝＝6mm。均满足≤＜条件。1)采用两面侧焊，并在角钢端部连续地绕角加焊2a)肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时:EMBEDEquation.3＝0.65×7×105／2＝2.275×105NEMBEDEquation.3＝0.35×7×105／2＝1.225×105N需要的侧面焊缝计算长度为EMBEDEquation.3＝2.275×105／(0.7×8×160)＝254mmEMBEDEquation.3＝1.225×105／(0.7×8×160)＝137mm则均满足要求肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为＝+=254＋8＝262mm，取270mm＝+=137＋8＝145mm，取150mmb)肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时:＝2.275×105N＝1.225×105N需要的侧面焊缝计算长度为EMBEDEquation.3＝2.275×105／(0.7×10×160)＝203mmEMBEDEquation.3＝1.225×105／(0.7×8×160)＝137mm则均满足要求肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为＝+=203＋8＝211mm，取220mm＝+=137＋8＝145mm，取150mm2)采用三面围焊正面角焊缝承担的力为，＝2×0.7bEMBEDEquation.3＝2×0.7×8×100×1.22×160＝2.186×105N肢背和肢尖上的力为EMBEDEquation.3＝0.65×7×105-2.186×105／2＝3.457×105NEMBEDEquation.3＝0.35×7×105-2.186×105／2＝1.357×105N所需侧面焊缝计算长度为EMBEDEquation.3＝3.457×105／(2×0.7×8×160)＝193mmEMBEDEquation.3＝1.357×105／(2×0.7×8×160)＝76mm则均满足要求。肢背上的焊缝实际长度和肢尖上的焊缝实际长度为＝+＝193＋8＝201mm，取210mm＝＋＝76＋8＝84mm，取90mm3.3节点构造如图所示。悬臂承托与柱翼缘采用角焊缝连接，Q235钢，手工焊，焊条E43型，焊脚尺寸hf＝8mm。试求角焊缝能承受的最大静态和动态荷载N。解a)几何特性确定焊缝重心的坐标为=0.7×8(2003/12+2×72×1002)=1.18×107mm4=0.7×8[200×152+2×723/12+2×72×(72/2-15)2]=9.56×105mm4=+=1.18×107+9.56×105=1.27×107mm4b)内力计算T＝Ne＝N(a＋l1-)＝N(80＋150-15)＝215NV＝Nc)焊缝验算＝215N×100／(1.27×107)＝1.69×10-3N＝215N×(72-15)／(1.27×107)＝9.65×10-4NEMBEDEquation.3＝N／[0.7×8(200+72×2)]＝5.19×10-4N代入下式,EMBEDEquation.3，当承受静载时，解得N=76.84KN当承受动载时，解得N=71.14KN3.4试设计图所示牛腿中的角焊缝。Q235钢，焊条E43型，手工焊，承受静力荷载N＝100KN(设计值)。解角焊缝的强度设计值＝160N／mm2取焊脚尺寸＝8mm。满足＝1.5＝1.5＝5.2mm＜＜＝1.2t＝1.2×12=14.4mm条件。每条焊缝的计算长度均大于8而小于60。a)内力＝1.0×105×150＝1.5×107Nmm＝1×105Nb)焊缝的截面几何特性确定焊缝形心坐标为：焊缝有效截面对x轴的惯性矩为＝0.7×8[150×67.52＋(150-12)×（67.5-12）2+2×2003/12＋2×200×（100+12-67.5）2]=1.81×107mm4＝／67.5＝1.81×107/67.5=2.68×105mm3腹板右下角焊缝有效截面抵抗矩为＝／（212-67.5）＝1.81×107／144.5＝1.25×105mm3c)验算在弯矩作用下的角焊缝按[3.11(c)]式验算EMBEDEquation.31.81×107／(2.68×105)＝55.9N／mm2＜＝160N／mm2牛腿腹板右下角焊缝既有较大的弯曲正应力，又受剪应力，属平面受力，按[3.11(d)]式验算该点的强度。其中EMBEDEquation.31.81×107／(1.25×105)＝120N／mm2＝1×105／(2×0.7×8×200)＝44.6N／mm2代入[3.11(d)]式，得＝160N／mm2可靠3.5条件同习题3.1，试设计用对接焊缝的对接连接。焊缝质量Ⅲ级。解构件厚度t＝20mm，因直边焊不易焊透，可采用有斜坡口的单边V或V形焊缝(1)当不采用引弧板时：EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3所以当不采用引弧板时，对接正焊缝不能满足要求，可以改用对接斜焊缝。斜焊缝与作用力的夹角为θ满足tanθ≤1.5，强度可不计算。(2)当采用引弧板时：EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3所以当采用引弧板时，对接正焊缝能满足要求。3.6试设计如图3.71所示a)角钢与连接板的螺栓连接；b)竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。Q235钢，螺栓为C级螺栓，采用承托板。解查附表,C级螺栓的＝140N／mm2，Q235钢的＝305N／mm2，＝215N／mm2。确定螺栓直径根据附表在∟100×8上的钉孔最大直径为24mm，线距e＝55mm。据此选用M20，孔径21mm,端距为50mm＞2＝2×21＝42mm并＜8t＝8×8＝64mm(符合要求)；栓距为70mm＞3＝3×21＝63mm并＜12t＝12×8＝96mm(符合要求)。b)一个C级螺栓承载力设计值为＝＝2×140×3.14×202／4＝8.792×104N＝＝20×14×405＝8.54×104N所以承载力＝8.54×104Nc)确定螺栓数目＝4×70＝260mm＜15＝15×21＝315mm，＝1.0EMBEDEquation.3＝4.0×105／(8.54×104)＝4.7，取5个。d)构件净截面强度验算＝-nt＝3127—2×21×8＝2791mm＝4.0×105／2791＝143.3N／mm2＜＝215N／mm2,符合要求。竖向连接板同翼缘的连接选用螺栓M20，布置螺栓时使拉杆的轴线通过螺栓群的形心，由于采用承托板，可不考虑剪力的作用，只考虑拉力的作用。承担内力计算将力F向螺栓群形心O简化，得：=4.0×105×0.707＝283kN单个螺栓最大拉力计算：确定螺栓数目：个，取n=6个3.7按摩擦型高强度螺栓设计习题3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈。解a)角钢与节点板的连接设计Q235钢喷砂后生赤锈处理时μ=0.45.10.9级M20螺栓预拉力P=155KN，M20孔径为22mm①单个螺栓抗剪承载力设计值0.9×2×0.45×1.55×105＝1.256×105N②确定螺栓数目个，取4个。对2∟100×8的连接角钢，采用单列布置，取线距e1＝55mm，取端距为50mm，栓距为70mm，满足表3.4的要求。沿受力方向的搭接长度＝3×70＝210mm＜15d0＝15×22＝330mm，不考虑折减。＝(1－0.5×1／4)×4.0×105／(3127－2×22×8)＝126.1N/mm2＜＝215N／mm2合格b)竖向连接板同翼缘的连接①承担内力计算将力F向螺栓群形心O简化，得=4.0×105×0.707＝283kN＝＝4.0×105×0.707＝283kN式中Nt为每个高强度螺栓承受的剪力，,n为所需螺栓的个数。解得n=6.7取8个，分两列，每列4个3.8按承压型高强度螺栓设计习题3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈，剪切面不在螺纹处。解a)角钢与节点板的连接设计①承载力设计值20×14×470＝132kN=2×310×314=195kN所以＝132kN②确定螺栓数目＝400／132＝3.03，取4个沿受力方向的搭接长度＝3×70＝210mm＜15d0＝15×21.5＝322.5mm③截面强度验算＝＝4.0×105／(3127—21.5×8×2)＝143.7N／mm2＜＝215N／mm2可靠b)竖向连接板同翼缘的连接①内力计算＝283kN，＝283kN②确定螺栓数目③验算：因＝70mm＜15＝322.5mm，所以螺栓的承载力设计强度无需折减。＝＝0.94＜17.07×104N＜／1.2＝9.74×104／1.2＝8.11×104N可靠3.9已知A3F钢板截面用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。解：查附表1.2得：则钢板的最大承载力为：3.10焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩，剪力，钢材为Q235B，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。解：查附表1.2得：，。截面的几何特性计算如下：惯性矩：翼缘面积矩：则翼缘顶最大正应力为：满足要求。腹板高度中部最大剪应力：满足要求。上翼缘和腹板交接处的正应力：上翼缘和腹板交接处的剪应力：折算应力：满足要求。3.11试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235B，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。解：查附表1.2得：采用两边侧焊缝因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为：EMBEDEquation.3肢背焊缝厚度取，需要：考虑焊口影响采用；肢尖焊缝厚度取，需要：考虑焊口影响采用。采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取，，每面肢背焊缝长度：，取每面肢尖焊缝长度，取3.12如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值。钢材为Q235B，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。解：查附表1.2得：正面焊缝承受的力：则侧面焊缝承受的力为：则满足要求。3.13试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知(设计值)，与焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。解：查附表1.2得：，满足要求。3.14试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊。解：查附表1.2得：EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3故翼缘焊缝多承受的水平力为设③号焊缝只承受剪力V，取故③号焊缝的强度为：满足要求。设水平力H由①号焊缝和②号焊缝共同承担，设②号焊缝长度为150mm,取故②号焊缝的强度为：满足要求。3.15试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。解：查附表1.2得：在偏心力F作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。围焊缝有效截面形心O距竖焊缝距离：两个围焊缝截面对形心的极惯性矩：EMBEDEquation.3则围焊缝最大应力点A处各应力分量：EMBEDEquation.3则得3.16如图所示两块钢板截面为，钢材A3F，承受轴心力设计值，采用M22普通螺栓拼接,I类螺孔，试设计此连接。解：查附表1.3得：螺栓，。查附表1.1得：。每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为：取故取10个拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。验算钢板净截面强度：但应力在5%范围内，认为满足要求。3.17如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm，承受的荷载设计值。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。解：查附表1.3得：螺栓，，。1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓。每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：EMBEDEquation.3弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力：剪力和拉力共同作用下：可靠2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），满足要求。3.18某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N。解：查附表1.1得：查表3-9和3-10得：，，一个螺栓的抗剪承载力：故净截面验算：不满足要求。故应按钢板的抗拉强度设计。则第四章第五章5.1影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑?5.2某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值.求轴心受压稳定系数及其稳定临界荷载.如改用Q345钢,则各为多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,柱子两端较接,故柱子长细比为,因为,故对于Q235钢相对长细比为钢柱轧制,.对y轴查P106表5-4(a)知为不b类截面。故由式5-34b得(或计算,再由附表4-4查得)故得到稳定临界荷载为当改用Q365钢时,同理可求得。由式5-34b计算得(或由,查表得)故稳定临界荷载为5.3图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235.5.4截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的.5.5两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值,承受轴心压力设计值(包括自重).如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.图5-26题5.5解答:截面特性计算:对a)截面:对b)截面:整体稳定系数的计算:钢柱两端铰接,计算长度对a)截面:对b)截面:根据题意,查P106表5-4(a),知钢柱对x轴为b类截面,对y轴为c类截面.对a)截面:对x轴:(或计算,再由附表4-4查得)对y轴:(或计算,再由附表4-5查得)故取该柱的整体稳定系数为对b)截面,同理可求得,,故取该柱截面整体稳定系数为整体稳定验算:对a)截面。对b)截面。5.6一轴心受压实腹柱,截面见图5-27.求轴心压力设计值.计算长度,(轴为强轴).截面采用焊接组合工字形,翼缘采用I28a型钢.钢材为Q345,强度设计值.5.7一轴心受压缀条柱,柱肢采用工字型钢,如图5-28所示.求轴心压力设计值.计算长度,(轴为虚轴),材料为Q235,.图5-28题5.7解答:截面及构件几何性质计算截面面积:I40a单肢惯性矩:绕虚轴惯性矩:绕实轴惯性矩:回转半径:长细比:缀条用L756,前后两平面缀条总面积由P111表5-5得：构件相对长细比,因,只需计算:查P106表5-4(a)可知应采用b类截面：(或计算,再由附表4-4查得)故轴的压力设计值为5.8验算一轴心受压缀板柱.柱肢采用工字型钢,如图5-29所示.已知轴心压力设计值(包括自重),计算长度,(轴为虚轴),材料为Q235,,.图5-29题5.8解答:一、整体稳定验算截面及构件几何性质计算:截面面积:I40a单肢惯性矩:绕虚轴惯性矩:绕实轴惯性矩:回转半径:长细比:缀板采用。计算知，由P111表5-5得(其中)构件相对长细比:因,只需计算:查P106表5-4(a)可知应采用b类截面(或计算,再由附表4-4查得)故，满足。二、局部稳定验算:1)单肢截面板件的局部稳定单肢采用型钢,板件不会发生局部失稳.2)受压构件单肢自身稳定单肢回转半径长细比满足：,且满足故单肢自身稳定满足要求.3)缀板的稳定轴心受压构件的最大剪力:缀板剪力:缀板弯矩:缀板厚度满足:，故只作强度验算:故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知,该缀板柱满足要求.5.9有一拔杆,采用Q235钢,,如图5-30所示,缀条采用斜杆式体系.设考虑起吊物时的动力作用等,应将起重量乘以1.25,并设平面内、外计算长度相等.问时,拔杆最大起重量设计值为多少?第六章6.1工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形。梁上均布荷载（包括梁自重），跨中已有一集中荷载，现需在距右端4处设一集中荷载。问根据边缘屈服准则，最大可达多少。设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm，分布长度为120mm。钢材的设计强度取为。另在所有的已知荷载和所有未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。图6-34题6.1解：（1）计算截面特性EMBEDEquation.DSMT4（2）计算、两集中力对应截面弯矩令，则当，使弯矩最大值出现在作用截面。（3）梁截面能承受的最大弯矩令得：；令得：故可假定在作用截面处达到最大弯矩。（4）a．弯曲正应力①b.剪应力作用截面处的剪力②c.局部承压应力在右侧支座处：③集中力作用处：④d.折算应力作用截面右侧处存在很大的弯矩，剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力。正应力：剪应力：局部承压应力：折算应力：⑤联立①-⑤解得：故可知，并且在作用截面处的弯矩达到最大值。6.2同上题，仅梁的截面为如图6-35所示。6.3一卷边Z形冷弯薄壁型钢，截面规格，用于屋面檩条，跨度6m。作用于其上的均布荷载垂直于地面，。设檩条在给定荷载下不会发生整体失稳，按边缘屈服准则作强度计算。所给荷载条件中已包含分项系数。钢材强度设计值取为。6.4一双轴对称工字形截面构件，一端固定，一端外挑4.0m，沿构件长度无侧向支承，悬挑端部下挂一重载。若不计构件自重，最大值为多少。钢材强度设计值取为。图6-37题6.4解：（1）截面特性计算EMBEDEquation.DSMT4（2）计算弯曲整体稳定系数按《钢结构 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》附录B公式B.1-1计算梁的整体稳定系数查表B.4，由于荷载作用在形心处，按 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 上下翼缘的平均值取值：截面为双轴对称截面，则取（3）F最大值计算由，解得。6.5一双轴对称工字形截面构件，两端简支，除两端外无侧向支承，跨中作用一集中荷载，如以保证构件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度的上限是多少。设钢材的屈服点为（计算本题时不考虑各种分项系数）。图6-38题6.5解：依题意，当时，整体稳定不控制设计，故长度需满足。（1）截面特性计算EMBEDEquation.DSMT4（2）整体稳定计算按《钢结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》附录B公式B.5-1近似计算梁的整体稳定系数：①又有②由整体稳定有，即③联立①-③解得：故可取。（注：严格应假定长度，再按《钢结构设计规范》附录B公式B.1-1计算梁的整体稳定系数，然后验算③式，通过不断迭代，最终求得的长度为所求）第七章压弯构件7.1一压弯构件长15m，两端在截面两主轴方向均为铰接，承受轴心压力，中央截面有集中力。构件三分点处有两个平面外支承点（图7-21）。钢材强度设计值为。按所给荷载，试设计截面尺寸（按工字形截面考虑）。解：选定截面如下图示：图1工字形截面尺寸下面进行截面验算：（1）截面特性计算EMBEDEquation.DSMT4（2）截面强度验算满足。（3）弯矩作用平面内稳定验算长细比按b类构件查附表4-4，，查得。弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：，取截面塑性发展系数，满足。（4）弯矩作用平面外稳定验算长细比，按b类构件查附表4-4，，查得。弯矩作用平面外侧向支撑区段，构件段有端弯矩，也有横向荷载作用，且端弯矩产生同向曲率，取。弯矩整体稳定系数近似取，取截面影响系数。满足。（5）局部稳定a.翼缘：（考虑有限塑性发展），满足要求。b.腹板腹板最大压应力：腹板最小压应力：系数，满足。由以上验算可知，该截面能满足要求。7.2在上题的条件中，将横向力改为作用在高度10m处，沿构件轴线方向，且有750mm偏心距，图7-22，试设计截面尺寸。7.3一压弯构件的受力支承及截面如图7-23所示（平面内为两端铰支支承）。设材料为Q235（），计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。解：（1）截面特性计算EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4（2）截面强度验算，满足。（3）弯矩作用平面外的稳定验算长细比，按b类构件查附表4-4，，查得。弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用，也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率，取：取截面塑性发展系数，，满足。故可知，该截面强度和平面内稳定均得到满足。7.4某压弯缀条式格构构件，截面如图7-24所示，构件平面内外计算长度，。已知轴压力（含自重），问可以承受的最大偏心弯矩为多少。设钢材牌号为Q235，与均为设计值，钢材强度设计值取。解：（1）截面特性计算：EMBEDEquation.DSMT4，，，：，最小回转半径格构截面：EMBEDEquation.DSMT4由于截面无削弱，失稳破坏一般先于强度破坏，故这里不考虑强度破坏的问题。（2）平面内整体稳定虚轴方向长细比换算长细比按b类构件查附表4-4，查得，取弯矩等效系数。根据平面内整体稳定计算公式有：①（3）单肢稳定单肢最大压力：②最大受压分肢弯矩平面内长细比：最大受压分肢弯矩平面外长细比：，按轴心受压构件查附表4-4得稳定系数根据轴心受压构件稳定计算公式：③(4)缀条稳定由缀条稳定计算公式看出，斜缀条的受力与所求无关，这里不作考虑因此，由①计算得，由②③计算得，取。第八章连接的构造与计算8.1、下图中I32a牛腿用对接焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，用II级焊缝的检验质量标准。对接焊缝的抗压强度设计值，抗剪强度设计值。已知：I32a的截面面积；截面模量，腹板截面面积。试求连接部位能承受的外力F的最大值（施焊时加引弧板）。图牛腿连接示意图解：，(1)(或：(2)(3)折算应力（在顶部中点亦可）得：（）由T1、T2、T3中取最小值，得T＝426.1（KN）8.3、有一支托角钢，两边用角焊缝与柱连接（如图）。，钢材为Q345钢，焊条为E50型，手工焊，。试确定焊缝厚度。图支托连接示意图解：，，取.8.5、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值。，验算焊缝的受力。图牛腿角焊缝示意图解：焊缝所受内力为：，，焊缝有效厚度：上翼缘最外侧焊缝：上翼缘与腹板交界处：折算应力：牛腿角焊缝满足要求。8.6、计算如图所示的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接处的角焊缝。钢材为Q345钢，焊条为E50型，，。问：（1）腹板拼接处是否满足要求？（2）确定翼缘图简支梁拼接示意图解：，设腹板受弯、剪，翼缘仅受弯。1．分配弯矩，按腹板刚度与整体刚度之比：(1)腹板：(2)翼缘：2．强度计算：(1)翼缘强度计算：由设即，得：，取(2)腹板连接强度也可直接略去中间段竖焊缝，按下面方法计算：由引起的：(两侧有板)由V引起：，满足强度要求。8.7、验算如图所示桁架节点焊缝“A”是否满足要求，确定焊缝“B”、“C”的长度。已知焊缝A的角焊缝，焊缝B、C的角焊缝。钢材为Q235B钢。焊条用E43型，手工焊，。在不利组合下杆件力为，，，，。图桁架受力示意图解：（1）焊缝A的受力：（2）确定焊缝“B”、“C”的长度：等边角钢双面焊。焊缝B：肢背，肢尖，焊缝C：肢背，肢尖，8.9、下图所示为一梁柱连接，，。钢材为Q235C钢。剪力V由支托承受，焊条用E43型，角焊缝的强度设计值，端板厚14mm，支托厚20mm。（1）求角焊缝“A”的。（2）弯矩由螺栓承受，4.8级螺栓M24，验算螺栓强度。。图梁柱连接示意图解：(1)，取10mm(2)螺栓强度满足要求。8.10、确定如图所示A级螺栓连接中的力F值。螺栓M20，，钢板采用Q235B，厚度为t=10mm，螺栓材料为45号钢（8.8级），，。图螺栓连接示意图解：(1)抗剪：(2)承压：(3)净截面：（后线）（前线）（折线）最终取8.12、如图所示的螺栓连接采用45号钢，A级8.8级螺栓，直径，，。钢板为Q235钢，钢板厚度12mm，抗拉强度设计值。求此连接能承受的值。图螺栓连接示意图解：(1)抗剪：(2)承压：(3)净截面：选用若用M16替M20，则：选用1163KN。8.13、8.14、下图梁的拼接用高强度螺栓承压型连接，F=200kN，构造如下图所示，高强度螺栓的钢材为10.9级，梁的钢板用Q235B，螺栓M20，梁连接处的接触面采用喷砂处理，螺栓的强度设计值，。（1）确定翼缘接头处螺栓数目和连接板尺寸；（2）验算腹板拼接螺栓是否满足要求。图梁拼接示意图解：，腹板，翼缘(1)计算翼缘连接：取M20，（查表）i）摩擦型：承压型：（注：新规范取此值，但荷载性质同普通螺栓）按，取单面连接：，取M20，16个，布置情况如下图所示：ii）净截面：（注：按平列；按错列第一排）(2)抗剪（腹板）连接：，，满足。8.15、下图所示为屋架与柱的连接节点。钢材为Q235B，焊条用E43型，手工焊。C级普通螺栓用Q235BF钢。已知：，。（1）验算角焊缝A的强度，确定角焊缝B、C、D的最小长度，焊缝厚度。（2）验算连接于钢柱的普通螺栓强度，假定螺栓不受剪力（即连接处竖向力由支托承受）。螺栓直径为24mm。图屋架节点示意图解：(1)验算承托两侧焊缝：不满足。用三面围焊，承托宽度为150mm。，满足。(2)斜杆肢背焊缝验算，焊缝C（肢尖焊缝不必计算）注：此处按构造焊缝厚度不得大于，略超出。(3)水平杆肢背，焊缝D(4)焊缝A：(5)螺栓验算：先设拉力和M作用下螺栓全部受拉，绕螺栓群形心转动。说明螺栓不是全部受拉，另行假设绕顶排螺栓转动：查表得：所以，满足强度要求。�EMBEDAutoCAD.Drawing.14���第15页共51页_1143830039.dwg_1206195024.unknown_1206195025.unknown_1206196270.unknown_1206196315.unknown_1206196352.unknown_1206198027.unknown_1206198046.unknown_1206198058.unknown_1206198068.unknown_1206198081.unknown_1206198157.unknown_1206198168.unknown_1206198180.unknown_1206198191.unknown_1206258850.unknown_1206258851.unknown_1206258852.unknown_1206258853.unknown_1206258854.unknown_1206258855.unknown_1206276688.unknown_1206276708.unknown_1206276747.unknown_1206276766.unknown_1206276852.unknown_1206276880.unknown_1206276944.unknown_1206276972.unknown_1206276985.unknown_1206276996.unknown_1206277042.unknown_1206277052.unknown_1206277064.unknown_1206277109.unknown_1206277119.unknown_1206277171.unknown_1206277180.unknown_1206277242.unknown_1206277490.unknown_1206277537.unknown_1206277617.unknown_1206277695.unknown_1206277822.unknown_1206277823.unknown_1206280150.unknown_1206280241.unknown_1206281329.unknown_1206281330.unknown_1206281357.unknown_1206281358.unknown_1206281404.unknown_1206281405.unknown_1206281413.unknown_1206281414.unknown_1206285192.unknown_1206285193.unknown_1210868284.unknown_1210868335.unknown_1210868394.unknown_1210868413.unknown_1210868414.unknown_1210868415.unknown_1210868428.unknown_1210868527.unknown_1210868650.unknown_1210868874.unknown_1210868944.unknown_1210869048.unknown_1210869062.unknown_1210869063.unknown_1210869097.unknown_1210869189.unknown_1210869242.unknown_1210869265.unknown_1210869390.unknown_1210869411.unknown_1210869561.unknown_1210869781.unknown_1210869859.unknown_1210869876.unknown_1210869904.unknown_1210869933.unknown_1210869934.unknown_1210869953.unknown_1210870001.unknown_1211742321.unknown_1211742331.unknown_1211742345.unknown_1211742359.unknown_1211742369.unknown_1211742414.unknown_1211742682.unknown_1211742691.unknown_1211742707.unknown_1211742733.unknown_1211752496.unknown_1211752514.unknown_1211752531.unknown_1211752558.unknown_1211752585.unknown_1211752609.unknown_1211752610.unknown_1211752611.unknown_1211752612.unkn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