钢结构 戴国欣主编第四版__课后习题答案

钢结构计算题精品答案第三章钢结构的连接3.1试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。解：（1）三面围焊2160/wffNmm123213确定焊脚尺寸：,maxmin1.21.21012fhtmm，,minmin1.51.5125.2fhtmm，8fhmm内力分配：30.71.2220.78125160273280273.28wfffNhbfNKN3221273.281000196.69232NNNKN3112273.281000530.03232NNNKN焊缝长度计算：11530.032960.720.78160wwffNlmmhf，则实际焊缝长度为1296830460608480wflmmhmm，取310mm。22196.691100.720.78160wwffNlmmhf，则实际焊缝长度为2110811860608480wflmmhmm，取120mm。（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18fhmm，26fhmm内力分配：22110003333NNKN，11210006673NNKN焊缝长度计算：116673720.720.78160wwffNlmmhf，则实际焊缝长度为:mmhmmlfw48086060388283721，取390mm。223332480.720.76160wwffNlmmhf，则实际焊缝长度为:mmhmmlfw48086060260262481，取260mm。3.2试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸8fhmm，130ecm。焊脚尺寸：8fhmm焊缝截面的形心：02052055.62245.6511.25.622055.6xmm则25.620545.6162.22emm（1）内力分析：V=F，12()(300162.2)462.2TFeeFF（2）焊缝截面参数计算：328415.6511.222055.6(2502.8)2.091012XImm22742055.6511.245.622055.6(162.2)1.41102yImm842.23110pxyIIImm2511.25.622055.65158.72ewhlmm（3）应力计算T引起的应力：48462.2255.65.295102.23110PyTxTrFFI48462.2166.23.360102.23110PxTyTrFFIV引起的应力：41.938105158.72VyewVFFhl（4）42423.3601.938(5.29510)[()10]1601.22FF428.0418.8610160F46.8510160F233577233.58FNKN3.3试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。（1）内力分析：V=F=98KN，980.1211.76MFeKNm（2）焊缝截面参数计算：取10fhmm焊缝截面的形心：119315073.52697(7123.5)21937(7127)275.51507269721937ymm2712719375.5143.5ymm22237411931507(75.53.5)2697(75.57123.5)71931937143.51222.2510XImm（3）应力计算M引起的应力：622,max711.7610143.574.96/2.2510fxMyNmmIV引起的应力：32981036.27/27193fewVNmmhl（4）222274.96()36.2771.35/160/1.22wfNmmfNmm3.4习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。（1）内力分析：V=F，0.120.12(/)MFeFFKNm（2）焊缝截面参数计算：11501262001211266.61501220012ymm221266.6145.4ymm3227411220015012(66.66)20012(145.4100)1.9561012XImm（3）应力计算M引起的应力：62270.1210145.40.892(/)1.95610maxxMyFFNmmIV引起的应力：32100.417(/)20012VFFNmmA（4）221max31.1weqtf222(0.892)3(0.417)1.1481.11.1185203.5(/)wtFFFfNmm177.3FKN3.5焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩mkNM.1122，剪力V=374KN，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。（1）内力分析：V=374KN，mkNM.1122（2）焊缝截面参数计算：49231068.250714280210008121mmIx42987440250850050714280mmSw41198744050714280mmSw（3）应力计算322max937410298744052.1/125/2.68108wwvxwVSNmmfNmmIt腹板和翼缘交接处：62119112210500209.3/2.6810xMyNmmI3211937410198744034.7/2.68108wxwVSNmmIt折算应力：222222113209.3334.7217.8/1.11.1185204/wtNmmfNmm不满足3.6试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN(设计值)，130ecm。（1）内力分析：V=100KN，1205300402.52emm，1000.402540.25TVeKNm（2）参数计算：单个螺栓抗剪承载力（M22）2222114053.244bbvvvdNnfKN，min20830567.1bbtcNdtfKNminmin,53.2bbbvcNNNKN222164000iixymm（3）内力计算T引起的应力：611x2240.251016039.26164000TiiTyNKNxy6112240.25106014.73164000TyiiTxNKNxyV引起的应力：11001010VyVNKNn（4）22221111min()39.26(14.7310)46.453.2bTxTyVyNNNNKNNKN3.7试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B，螺栓为粗制螺栓。①角钢与连接板的螺栓连接；②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170ddmm。③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150dmm，2190dmm。①角钢与连接板的螺栓连接；单个螺栓抗剪承载力（M20）2220214087.944bbvvvdNnfKNmin201430585.4bbtcNdtfKNminmin,85.4bbbvcNNNKN螺栓个数min3504.185.4bNnN个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170ddmm。内力分析22350247.522xNNNKN22350247.522yVNNKN，由支托承担。单个螺栓抗拉承载力（M20，22.45eAcm）24517041.65bbtetNAfKN螺栓个数247.55.941.65btNnN个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150dmm，2190dmm。22350247.522xNNNKN，247.50.0204.95xMNeKNm22350247.522yVNNKN，由支托承担。3611222247.5104.951012040.2241.6584(12040)btiMyNNKNNKNny3.8按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板），且分别考虑：①12170ddmm；②1150dmm，2190dmm。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。Q235钢，喷砂处理，M20，8.8级，P=125KN，µ=0.45，0.80.8125100btNPKN①12170ddmm247.5NKN，247.5VKN一个螺栓承担的拉力1247.524.7510010bttitNNNKNNKNn247.5itNKN247.50.9(1.25)0.910.45(101251.25247.5)381.0ftiVKNnnPNKN②1150dmm，2190dmm247.5NKN，247.5VKN，247.50.0204.95xMNeKNm一个螺栓的最大拉力3611222247.5104.951016030.94100104(16080)btiMyNNKNNKNnmy227.85NKN324.75NKN421.65NKN518.56NKN247.5iNKN247.50.9(1.25)0.910.45(101251.25247.5)381.0ftiVKNnnPNKN第四章轴心受力构件4.1验算由2∟635组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。解：（1）强度查表得∟635的面积A=6.14cm2，min1.94xiicm，22()2(614205)1028nAAdtmm，N=270KN327010262.62151028nNMpafMpaA，强度不满足，所需净截面面积为32270101256215nNAmmf，所需截面积为212562057282nAAdtmm，选636，面积A=7.29cm22729mm2728mm（2）长细比min3000154.635019.4oli4.2一块-40020的钢板用两块拼接板-40012进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题;（1）钢板1-1截面的强度够否？（2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？解：（1）钢板1-1截面强度验算：210min(3)(4003