鋼結(jié)構(gòu)習(xí)題和答案.doc

鋼結(jié)構(gòu)基本原理主編：董軍 副主編：唐伯鑒 主審：曹平周習(xí)題答案-P90習(xí)題3.1解：采用三級對接焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和I50b型鋼，I字型鋼翼緣的對接焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，腹板對接焊縫的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，翼緣和腹板交界處對接焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。假定焊接時(shí)采用引弧板，故對接焊縫的計(jì)算長度就是原長度。查表可知，剪力：；彎矩：。 翼緣最上邊至中性軸的距離。最大正應(yīng)力：，滿足要求。最大剪應(yīng)力：，滿足要求。上翼緣和腹板交界點(diǎn)處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為：正應(yīng)力：面積矩：剪應(yīng)力：該點(diǎn)處的折算應(yīng)力： 滿足要求。由以上可知，此連接安全。-P90習(xí)題3.2解：采用側(cè)面角焊縫連接。根據(jù)兩塊蓋板的截面面積之和應(yīng)大于或等于鋼板截面面積，取蓋板的寬度為350mm，則蓋板厚：，故取，則每塊蓋板的截面尺寸為：。角焊縫的焊腳尺寸：所以，取。查表得。連接一側(cè)所需的焊縫總計(jì)算長度為：上下兩蓋板共有4條側(cè)面角焊縫，每條焊縫長度為：考慮起落弧影響，每條焊接的實(shí)際長度為：，取為380mm。兩塊被拼接鋼板間留出10mm間隙，所需拼接蓋板長度：檢查蓋板寬度是否符合構(gòu)造要求：蓋板厚度，寬度b=350mm，且，滿足要求。-P90習(xí)題3.3解：(1)采用側(cè)面角焊縫連接。查表得。確定焊腳尺寸：肢背焊腳尺寸：肢尖焊腳尺寸：肢尖和肢背采用。等肢角鋼：,肢背、肢尖焊縫受力分別為：， 肢背、肢尖所需焊縫計(jì)算長度為：考慮，肢背、肢尖的實(shí)際焊縫長度為：，取180mm。，取90mm。(2)采用三面圍焊同上，肢背、肢尖焊腳尺寸依然取，取。求正面焊縫承載力：此時(shí)，肢背、肢尖焊縫受力：，則肢背、肢尖所需焊縫長度為：肢背、肢尖的實(shí)際焊縫長度為：，取120mm。，考慮，取50mm。(3)采用L形焊縫此時(shí)不先選定正面角焊縫焊腳尺寸，先令，即：得：由，得：，取9mm。肢背承載力：肢背焊腳尺寸取，則焊縫長度：實(shí)際長度：，取75mm。-P90習(xí)題3.4解：該構(gòu)件受到軸心力和彎矩共同作用。偏心荷載使焊縫承受剪力：， 彎矩假定剪力僅由牛腿腹板焊縫承受，假設(shè)焊腳尺寸為：， ， ，滿足要求。 則豎向角焊縫有效截面面積：對水平角焊縫取面積矩，求焊縫有效截面的形心位置（距離翼緣和腹板交界線處）：翼緣焊縫最外邊緣的截面模量：翼緣和腹板連接處的截面模量：腹板焊縫最底邊緣的截面模量：，滿足要求，滿足要求，滿足要求由以上可知，該角焊縫滿足要求。-P90第3.6題解：由附表5查得：，（1）螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：一個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為：一個(gè)螺栓的抗剪承載力控制值為：而又，故螺栓的承載力不折減。每側(cè)有12個(gè)螺栓，一個(gè)螺栓所受的剪力為：，滿足要求。（2）構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算1-1截面：折線2-2截面：凈截面強(qiáng)度：，與強(qiáng)度設(shè)計(jì)值相接近，可認(rèn)為強(qiáng)度滿足要求。折線3-3截面：凈截面強(qiáng)度：，滿足要求。-P91第3.7題解： 牛腿腹板厚14mm，角鋼厚20mm。（1）驗(yàn)算角鋼與牛腿連接處的螺栓強(qiáng)度，此處的螺栓受剪扭作用。 一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：一個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為： 在扭矩作用下： ， 因此，滿足要求。（2）驗(yàn)算角鋼與柱翼緣連接處的螺栓強(qiáng)度，此處的螺栓受剪彎作用。一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：，在彎矩作用下，受力最大的為螺栓群最上端的兩個(gè)螺栓，中和軸位于最下一排螺栓處。，滿足要求。，滿足要求。-P91第3.8題解：一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：（1）判定此連接為小偏心或大偏心受拉，屬于小偏心受拉。，滿足要求。（2）驗(yàn)算是否屬于大偏心受拉因，屬于大偏心受拉，中和軸處于最下排螺栓處。，滿足要求。-P91第3.9題解：（1）采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接所需螺栓個(gè)數(shù)：，即至少需要21個(gè)螺栓。本題才用12個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓遠(yuǎn)不能滿足承載力要求。（2）采用高強(qiáng)度螺栓承壓型連接所需螺栓個(gè)數(shù)：，即至少需要14個(gè)螺栓。本題才用12個(gè)高強(qiáng)度承壓型螺栓不能滿足承載力要求。-P91第3.10題解：螺栓布置如下圖，螺栓間距均在容許距離范圍內(nèi)。（1）螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算受扭矩、剪力作用，共有兩塊板上的螺栓承擔(dān)。每一塊板所受剪力為，扭矩為一個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓的抗剪承載力：在剪力作用時(shí)，每個(gè)螺栓所受的剪力為：在扭矩作用時(shí)，最外排的螺栓受剪力最大：受力最大螺栓所受的剪力合力為：，滿足要求。（2）連接板強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算1-1凈截面，M16螺栓的孔徑取為, 截面最外邊緣正應(yīng)力：，滿足要求。截面形心處的剪應(yīng)力：，滿足要求。綜合上述，螺栓受力及凈截面強(qiáng)度均滿足要求，設(shè)計(jì)滿足要求。-P91第3.11題解：螺栓群承受剪力為V，彎矩（1）采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接一個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓的抗拉承載力：一個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓的抗剪承載力：彎矩作用下，受拉力最大螺栓所承擔(dān)的拉力為：每個(gè)螺栓承受的剪力：受力最大螺栓強(qiáng)度計(jì)算：所以，取設(shè)計(jì)值（2）采用高強(qiáng)度螺栓承壓型連接一個(gè)高強(qiáng)度承壓型螺栓的承載力：在彎矩作用下，受拉力最大螺栓所承擔(dān)的拉力為：每個(gè)螺栓承受的剪力：受力最大螺栓強(qiáng)度計(jì)算：所以，取設(shè)計(jì)值-P129習(xí)題4.1 解：設(shè)該拉桿所用鋼材為Q235, 查表：213.944=27.888-2821.5=27.888-3.44=24.4481、強(qiáng)度校核 =結(jié)論：該拉桿強(qiáng)度不滿足要求。 2、剛度校核： 取 故剛度滿足要求。-P129習(xí)題4.2解： 1、截面計(jì)算：102502+6200=620062203+10244(105)22=5.9126107102503+20063=2.604107 查表：對X軸，對y軸均屬于b類截面。 結(jié)論：不滿足整體穩(wěn)定性要求。局部穩(wěn)定校核：翼緣： 腹板：故：滿足局部穩(wěn)定要求。-P130習(xí)題4.3解：1、強(qiáng)度驗(yàn)算： 162500+450162=30400=結(jié)論：強(qiáng)度滿足要求。2、整體穩(wěn)定校核： 結(jié)論：滿足整體穩(wěn)定要求。3、局部穩(wěn)定驗(yàn)算： 即結(jié)論：滿足局部穩(wěn)定性要求。-P130習(xí)題4.4解：對（a）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由，按C類截面查表得對（b）由，按C類截面查表得： ，在相等面積的材料下，對于工字型鋼，腹板和翼緣寬度適當(dāng)減小，反而能增大其軸心抗壓承載力。- -P189習(xí)題5.1解：1、截面特性： 形心軸位置（對上翼緣中心線取面積矩）：2、集中荷載：,均布荷載：3、驗(yàn)算截面強(qiáng)度： （1）：抗彎強(qiáng)度： （不滿足） （2）：抗剪強(qiáng)度：支座處剪應(yīng)力最大。 （3）：局部承壓強(qiáng)度：僅需計(jì)算支座處截面的局部承壓應(yīng)力。 （4）：折算應(yīng)力：支座處彎矩很小，正應(yīng)力近似為零。(滿足)4、剛度驗(yàn)算：單獨(dú)由可變荷載產(chǎn)生的撓度 故滿足要求。-P189習(xí)題5.2解：因?yàn)樵摵喼Я簽檐堉破胀üぷ中秃喼Я海柿旱恼w穩(wěn)定系數(shù)可直接查表。（1）1. 跨中無側(cè)向支撐2.均布荷載作用于上翼緣3. ，Q235.自由長度（2） Q345鋼，故（3） 集中荷載作用于跨度中點(diǎn)，下翼緣，自由長度，Q345鋼。查表故（4）自由長度，-P189習(xí)題5.3解：，,穩(wěn)定系數(shù)查附表8可知截面不對稱影響系數(shù)：=2.550.6需換算成驗(yàn)算整體穩(wěn)定： （不滿足）-P189習(xí)題5.4解： =3.39580.6精度當(dāng)為Q345鋼時(shí)，精度。-P215習(xí)題6.1 解：1、截面幾何特性，查表得： , ,1430Q235鋼，,2、內(nèi)力計(jì)算所以-P215習(xí)題6.2 解： 1、截面幾何特性： 2、剛度驗(yàn)算： 滿足要求。3、強(qiáng)度驗(yàn)算：4、面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算：，按b類截面查表，取，(滿足)5、面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：，按b類截面查表，非箱型，取(滿足)6、局部穩(wěn)定計(jì)算：（不滿足）腹板：結(jié)論：本壓彎構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定性不滿足要求。-P216習(xí)題6.5解：（1）彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長度平面內(nèi)：平面外：（2）鋼材為Q345A，初步估計(jì)板件，采用雙軸對稱焊接工字型截面。（3）初選截面，初步采用根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可近似取荷載設(shè)計(jì)值彎矩作用平面內(nèi)，兩端部無彎矩，但有橫向荷載作用，由求之（4） 初選截面的驗(yàn)算與修改1 初選截面的參數(shù)計(jì)算2強(qiáng)度驗(yàn)算：3 剛度驗(yàn)算：4面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算：b類截面，5 面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算：b類截面，6 局部穩(wěn)定驗(yàn)算：翼緣：腹板： 結(jié)論：所選截面滿足各項(xiàng)要求，彎矩作用平面內(nèi)外計(jì)算應(yīng)力與強(qiáng)度設(shè)計(jì)值較接近，設(shè)計(jì)合理。