钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案
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 2
160/w
f f N mm = 123α= 21
3
α= 确定焊脚尺寸：
,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，
,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =
内力分配：
30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑
3221273.28
1000196.69232N N N KN α=-
=⨯-= 3112273.28
1000530.03232N N N KN α=-=⨯-=
焊缝长度计算：
11530.03
2960.720.78160w w
f f
N l mm h f ≥
==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w
f l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。 22196.69
1100.720.78160
w w
f f N l mm h f ≥
==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w
f l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。 （2）两面侧焊
确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 112
10006673
N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：
116673720.720.78160w w
f f
N l mm h f ≥
==⋅⨯⨯⨯∑，
则实际焊缝长度为:
mm h mm l f w
48086060388283721=⨯=<=⨯+='，390mm 。
22333
2480.720.76160
w w
f f N l mm h f ≥
==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:
mm h mm l f w
48086060260262481=⨯=<=⨯+='，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8f h mm =，130e cm =。
焊脚尺寸：8f h mm =
焊缝截面的形心：0205
205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6
x mm ⨯⨯
⨯==⨯+⨯⨯
则2 5.6
20545.6162.22
e mm =+-=
（1）内力分析：V=F ， 12()(300162.2)462.2T F e e F F =⋅+=⨯+= （2）焊缝截面参数计算：
32841
5.6511.22205 5.6(250 2.8) 2.091012
X I mm =
⨯⨯+⨯⨯⨯+=⨯ 22
742055.6511.245.62205 5.6(162.2) 1.41102y I mm =⨯⨯+⨯⨯⨯-=⨯
842.23110p x y I I I mm =+=⨯
2511.2 5.62205 5.65158.72e w
h l
mm =⨯+⨯⨯=∑
（3）应力计算 T 引起的应力：48
462.2255.6
5.295102.23110
P
y Tx T r F F I τ-⋅⨯=
=
=⨯⨯
48462.2166.2
3.360102.23110
P x Ty T r F F I τ-⋅⨯=
==⨯⨯ V 引起的应力：41.938105158.72
Vy e w V F F h l τ-=
==⨯∑
（4
160≤
410160F -⇒≤
46.8510160F -⇒⨯≤
233577233.58F N KN ⇒≤=
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 ， 980.1211.76M F e K N m =⋅=⨯=⋅ （2）焊缝截面参数计算：取10f h mm = 焊缝截面的形心：
1193
1507 3.52697(712 3.5)21937(7127)
275.51507269721937
y mm ⨯⨯+⨯⨯⨯+++⨯⨯⨯+++==⨯+⨯⨯+⨯⨯
2712719375.5143.5y mm =+++-=
2
223
74
11931507(75.5 3.5)2697(75.5712 3.5)71931937143.51222.2510X I mm ⎡⎤⎛⎫=⨯⨯-+⨯⨯⨯---+⨯⨯+⨯⨯-⎢⎥
⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
=⨯ （3）应力计算 M 引起的应力：622,max
7
11.7610143.574.96/2.2510
f x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ V 引起的应力：32981036.27/27193
f e w V N mm h l τ⨯=
==⨯⨯∑ （4
2271.35/160/w f N mm f N mm =≤= 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(/M F e F F K N m =⋅=⨯= （2）焊缝截面参数计算：
115012620012112
66.61501220012
y mm ⨯⨯+⨯⨯=
=⨯+⨯
221266.6145.4y mm =-=
322741
1220015012(66.66)20012(145.4100) 1.9561012
X I mm =
⨯⨯+⨯⨯-+⨯⨯-=⨯ （3）应力计算 M 引起的应力：6227
0.1210145.40.892(/)1.95610
max
x M y F F N mm I σ⋅⨯⨯===⨯
V 引起的应力：3
2100.417(/)20012
V F F N mm A τ⊥⨯=
==⨯
（4
）1 1.1w
eq t f σ=≤
21.148 1.1 1.1185203.5(/)w t F f N mm ⇒=≤=⨯=
177.3F KN ⇒≤
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m kN M .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 ， m kN M .1122= （2）焊缝截面参数计算：
49231068.25071428021000812
1
mm I x ⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯=
42987440250850050714280mm S w =⨯⨯+⨯⨯= 41198744050714280mm S w =⨯⨯=
（3）应力计算
322max
9
37410298744052.1/125/2.68108
w w v x w VS N mm f N mm I t τ⨯⨯===<=⨯⨯ 腹板和翼缘交接处：
62
119
112210500209.3/2.6810x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ 32119
37410198744034.7/2.68108
w x w VS N mm I t τ⨯⨯===⨯⨯ 折算应力：
22217.8/ 1.1 1.1185204/w t N mm f N mm ==>=⨯=
不满足
3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F =100KN(设计值)，130e cm =。
（1）内力分析：V=100KN ， 1205
300402.52
e mm =+=， 1000.402540.25T V e KN m =⋅=⨯=⋅
（2）参数计算：
单个螺栓抗剪承载力（M22）
2
2
22114053.24
4
b b v
v v
d N n f KN ππ⋅=⋅
⋅=⋅
⋅=，
min 20830567.1b b t c N d t f KN =⋅⋅=⨯⨯=∑
{}min min ,53.2b b b v c N N N KN ==
2
22164000i
i
x y
mm +=∑∑
（3）内力计算 T 引起的应力：611x
22
40.251016039.26164000T i i T y N KN x y ⋅⨯⨯===+∑∑ 61122
40.25106014.73164000Ty
i i
T x N KN x y ⋅⨯⨯===+∑∑ V 引起的应力：1100
1010
Vy V N KN n === （4
）1min 46.453.2b
N KN N KN =
==≤=
3.7 试设计如图3.84所示：构
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。12170d d mm ==。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150d mm =，2190d mm =。
①角钢与连接板的螺栓连接； 单个螺栓抗剪承载力（M20）
2
2
20214087.94
4
b b v
v v
d N n f KN ππ⋅=⋅
⋅=⋅
⋅=
min 201430585.4b b t c N d t f KN =⋅⋅=⨯⨯=∑
{}min min ,85.4b b b v c N N N KN ==
螺栓个数 m i n 350
4.18
5.4
b
N n N ≥
==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。12170d d mm ==。 内力分析
350247.522
x N N N KN ===⨯=
350247.5y V N N KN ====，由支托承担。 单个螺栓抗拉承载力（M20，2
2.45e A cm =）
24517041.65b b t e t N A f KN =⋅=⋅=
螺栓个数 247.5 5.941.65
b t N n N ≥
==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
。
1150d mm =，2190d mm =。
350247.5x N N N KN ====， 247.50.020 4.95x M N e KN m =⋅=⨯=⋅
350247.5y V N N KN ====，由支托承担。 3611222
247.510 4.9510120
40.2241.6584(12040)
b t i M y N N KN N KN n y ⋅⨯⨯⨯=+=+=≤=⨯+∑ 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：①
12170d d mm ==；②1150d mm =，2190d mm =。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=0.45，0.80.8125100b
t N P KN ==⨯= ①12170d d mm ==
247.5N KN =， 247.5V K N =
一个螺栓承担的拉力
1247.5
24.7510010
b t ti t N N N KN N KN n ==
==≤= 247.5i
t
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN
μ=≤-=⨯⨯⨯⨯-⨯=∑②1150d mm =，2190d mm =
247.5N KN =， 247.5V K N =， 247.50.020 4.95x M N e K N m
=⋅=
⨯=⋅ 一个螺栓的最大拉力
3611222
247.510 4.951016030.94100104(16080)
b
t i M y N N KN N KN n m y ⋅⨯⨯⨯=+=+=≤=⨯+∑ 227.85N KN = 324.75N KN =
421.65N KN = 518.56N KN =
247.5i
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN μ=≤-=⨯⨯⨯⨯-⨯=∑
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=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==，
22()2(614205)1028n A A d t mm =⨯-⋅=⨯-⨯=， N=270KN
327010262.62151028
n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，强度不满足，
所需净截面面积为3
2270101256215
n N A mm f ⨯≥==， 所需截面积为21256
2057282
n A A d t mm =+⋅=
+⨯=， 选636⨯，面积A=7.29cm 22
729mm =2
728mm ≥ （2）长细比
[]min
3000
154.635019.4
o l i λλ=
=
=≤= 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)(400322)206680n A b d t mm =-⋅⋅=-⨯⨯=∑， N=1350KN
31135010202.12056680
n N Mpa f Mpa A σ⨯===≤=，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：
（a ），种情况，（a ）是最危险的。
22()0(5)(40080522)206463n a A l d t mm =-⋅⋅=-+⨯⨯=， N=1350KN
3
2135010208.92056463
n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，但不超过5%，强度满足。
对应图（d ）的验算：
22()0(5)(400522)205800n d A l d t mm '=-⋅⋅=-⨯⨯=，
1010
13501038.51313
N N KN '=
=⨯= 3
21038.510179.02055800n N Mpa f Mpa A σ'⨯===≤='
，强度满足。
（3）拼接板的强度够否？
因为拼接板厚度2122420mm mm =⨯=≥，所以不必验算拼接板。
4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235AF ，承受轴心拉力N=600KN （设计值）。
解：（1）净截面验算：
20min (3)(240322)142436n A b d t mm =-⋅⋅=-⨯⨯=∑，
600
0.536000.5350099
N N N KN '=-
⨯⨯=-⨯⨯= 3
50010205.32152436
n N Mpa f Mpa A σ'⨯===≤=，强度满足。
（2）全截面验算
3
60010178.621524014
N Mpa f Mpa A σ⨯===≤=⨯，强度满足。
4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m ，截面由2∟908⨯组成的肢尖向下的T 形截面，问是否能承受设计值为870KN 的轴心力？ 解：（1）强度验算 查表得 ∟908⨯的面积A=13.94cm 2 ，min 2.76x i i cm ==，
387010312.131013942
N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=⨯，但不超过5%，强度满足。
（2）刚度验算
[]0min
9000
32635027.6
l i λλ=
=
=≤= 4.5 某车间工作平台柱高2.6m ，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经过计算解答：
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ （2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？ （3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？ 解：（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ 查表得I16的面积A=26.1cm 2 ， 6.57x i cm =， 1.89y i cm =
[]02600
4015065.7
x x x l i λλ=
==≤=，a 类截面，查表得0.941x ϕ=
[]02600
13815018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.353y ϕ= 0.3532610215198086198.1N Af N KN ϕ≤=⨯⨯==。
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
40x λ=，a
类截面，按48x λ==查表得0.921x ϕ= 138y λ=，b
类截面，按164y λ==查表得0.265y ϕ= 0.2652610310214411214.4N Af N KN ϕ≤=⨯⨯==，承载力无太明显的提高。
（3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
8距uuuuuuuuuuuujuu 因为300198.1N KN KN =≥，所以整体稳定不满足。 在侧向加一支撑，重新计算。
[]02600/2
6915018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.757y ϕ=
0.7572610215424791424.8300N Af N KN KN ϕ≤=⨯⨯==≥，整体稳定满足。
4.6 设某工业平台柱承受轴心压力5000KN （设计值），柱高8m ，两端铰接。要求设计一H 型钢或焊接工字形截面柱。 解：H 型钢柱 （1）初选截面
设600.807λϕ=⇒=（b 类）
则3
2250001028961289.610.807215N A mm cm f ϕ⨯====⨯，0800013360
x y l i i mm λ====， 选4284072035HW ⨯⨯⨯，其面积2
361.4A mm =，18.2x i cm =，10.4y i cm =
（2）验算
[]0800044150182x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.882x ϕ= []08000
77150104
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.707y ϕ= 3
2
500010195.72050.707361.410
N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≤=⨯⨯，整体稳定满足。
焊接工字形
（1）初选截面
根据H 型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。 （2）计算参数
24203224001834080A mm =⨯⨯+⨯=
33941(42046418400) 3.41012x I mm =⨯-⨯=⨯，3841232420 3.951012y I mm =⨯⨯⨯=⨯
315.9x i mm =
==
，4107.7y i mm === （2）整体稳定验算
[]08000
25150315.9x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.953x ϕ= []08000
74150107.7
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.726y ϕ= 3
500010202.32050.72634080
N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≤=⨯，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
420182 6.28(100.174)17.432
b t -'==≤+⨯= 040022.2(250.574)6218
w h t ==≤+⨯=，局部稳定满足。 4.7 图4.40（a ）、（b ）所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为Q235钢。当用作长度为10m 的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载3200KN 。
解：计算（a ）图截面
（1）计算参数：2
500202*********A mm =⨯⨯+⨯=
3294120
8500220500(250) 1.43510122
x I mm =
⨯⨯+⨯⨯⨯+=⨯ 3841
220500 4.171012
y I mm =⨯⨯⨯=⨯
244.5x i mm =
==
，4131.8y i mm ==
=
（2）整体稳定验算
[]01000041150244.5x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.895x ϕ= []010000
76150131.8
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.714y ϕ=
3
320010186.72050.71424000
N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≤=⨯，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
5008212.3(100.176)17.620
b t -'==≤+⨯= 050062.5(250.576)638
w h t ==≤+⨯=，局部稳定满足。 计算（b ）图截面
（1）计算参数：2
24000A mm =
3284125
10400225400(200) 6.56410122
x I mm =
⨯⨯+⨯⨯⨯+=⨯ 3841
225400 2.671012
y I mm =⨯⨯⨯=⨯
199.6x i mm =
==
，4105.5y i mm ==
=
（2）整体稳定验算
[]01000050150199.6x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.856x ϕ= []010000
95150105.5
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.588y ϕ=
3
320010226.82050.58824000
N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≥=⨯，整体稳定不满足。
（3）局部稳定验算
4001027.8(100.195)19.525
b t -'==≤+⨯= 040040(250.595)72.510
w h t ==≤+⨯=，局部稳定满足。 4.8 设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m ，两端铰接，设计轴心压力为1500KN ，钢材为Q235B ，截面无削弱。
解： （1）初选截面：设700.751y λϕ=⇒=（b 类）
则322150*********.890.751215
y N
A mm cm f ϕ⨯=
===⨯， 选2［32a ，，其面积2
48.50297A cm =⨯=，12.44y i cm =
（2）验算实轴的整体稳定
[]07500
60150124.4
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.807y ϕ= 3
2
150010191.62150.8079710y N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≤=⨯⨯，绕实轴的整体稳定满足。
（3）确定柱宽 设130λ=
⇒52x λ=
==⇒07500
144.252
x
x x
l i mm λ=
=
=， 144.2
327.70.440.44
x i b mm =
==⇒取b=330mm ，如下图所示。
（4）验算虚轴的整体稳定
0 2.24z cm =，41304.7I cm =，1 2.51i cm =
截面对虚轴的参数：
2
474255.22[304.748.50()]16402 1.64102
x I cm mm =⨯+⨯==⨯
130x i mm =
==， 0750058
133
x x x l i λ===， 65[]1500.780ox x λλϕ===≤=⇒=
3
2
150010198.32150.7809710x N Mpa f Mpa A σϕ⨯===≤=⨯⨯，绕虚轴的整体稳定满足。
（5）缀板的设计
011130 2.5175.3753l i cm mm λ==⨯==
选用缀板尺寸为-2601808⨯⨯，则101180753180933l l mm =+=+=，取1930l mm =，
分支线刚度4
3111304.7103276930
I k mm l ⨯=== 缀板线刚度3311(81802)30470255.212
b b I k mm a ==⨯⨯⨯⨯= 则
1304709.363267
b k k ==≥ 横向剪力297102152453585V N ⨯⨯=
== 1124535
930
244705255.2
V l T N a ⨯=== 611
24535
930
2 5.70410222
V l a M T N mm ⨯=⋅===⨯⋅
取焊脚尺寸8f h mm =，采用绕角焊，则焊缝计算长度为180w l mm =
验算焊缝：44705
44.40.78180
f Mpa τ==⨯⨯，62
6 5.70410188.60.78180f Mpa σ⨯⨯==⨯⨯ 160160w f Mpa f Mpa ====
130
第五章
5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.02/kN m 。试选择次梁截面，钢材为Q345钢。
解：1、普通工字形钢
34I45a 143332241x x W cm I cm ==选 3、验算： 1）强度
6
3
410.410272.82951.05143310
x a x x M Mpa f Mp r W σ⨯====⨯⨯ 2）挠度
44
5455666000384384 2.0610322411016.77[]15k q l v EIx mm v mm
⨯=⋅=⋅
⨯⨯⨯== 重选I50a
4
44
54
4647255666000384384 2.06104647210x k X I cm q l v EI =⋅⨯=⋅=⋅
⨯⨯⨯
3）整稳：不必计算。
4）局稳：因为是型钢，不必验算。
3
2.(220)366/(1.22 1.420)391.2/11
2291.26410.488
6410.410313249391324.9391.05295
m
x
W
x r f
x
q kN m k
q kN m
M
ql kN m
x m x W mm cm x r f x
≥=+⨯==⨯+⨯⨯=≥=⨯⨯=⋅⨯≥===⨯
5.3解：图5.54（a ）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b ）]，材料为Q235B 钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160kN (设计值)的作用下，梁能否保证其整体稳定性？
2422max 132301800.81011041041076.980.8/0.81216012
1.2497.38484
2800.840.510181
0.533.2301800.81011
0.880(82/233.2)80012G X A cm q kN m
ql Pl M kN m
y cm
I γ-⎡⎤⎣⎦
=⨯+⨯+⨯==⨯⨯=⨯⨯=+=⨯+=⋅⎡⎤⎣⎦
⨯⨯+⨯⨯=
+=⨯+⨯+⨯=⨯⨯+-⨯⨯1、计算梁自重
、计算中和轴位置224
3
133413112.8301(33.20.5)101(48.80.5)9344093440281033.23 3.1 1.75
1
(130110)233012 4.7/600/4.7127.7(130)/12
/()0.96
2330
0X X b b y y y y b b cm I W cm y I cm i cm
l i I I I ϕβλαη+⨯⨯-+⨯⨯-====⎡⎤⎣⎦
⇒==
⨯⨯+⨯=======⨯=+===、求
查附表22
'.8(21)0.8(20.961)0.74
43202354320104822351.750.74127.728102352.50.6
0.2820.282
1.07 1.070.957
2.5
b b b b
y X y b b Ah W f αϕβηλϕϕ-=⨯⨯-=⎤⎥=⨯⨯⨯⨯⎥⎦⎤⨯⎥=⨯⨯⨯⨯⎥⎦
==-
=-= 4、梁整6
3
497.310184.9215()0.957281010
b X M Mpa f Mpa W ϕ⎡⎤⎣⎦
⨯===⨯⨯ 体稳定计算满足
5.4解：设计习题5.1的中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）。 解：
66/91.2/k q KN m q KN m
==
6
33
66639691.26547.25
547.213682
13689547.2(63)7387.27387.21023849101.05295
k x x x F KN F KN
V KN
M KN m M W mm r f =⨯==⨯==⨯==⨯-⨯+=⋅⨯≥==⨯⨯ （1）试选截面：
max
266
0.430.43
300295
min 400180001.3410[] 1.3410158522(2384910)178617001368101.2 1.2 5.717001703.511.8122384910121700
617006T x w o V w w x w f f l h V mm
he W mm mm
V t mm
h f t mm t mm
W t h A h =⨯=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯==⨯≥=⨯=⨯=
==⨯⨯=-=-0取梁腹板高h 取翼缘1700170053
531062950010629~
~(340~567)50021.224h h f f f f mm
b mm
b mm t mm t mm
========取则取
（2）强度验算：
10
273
33104
73108742
6
7
ma 17001700(1250024862) 1.46810241
(50017484881700) 2.271012
2.27 2.59710500242170012444007387.210270.92951.05 2.59710x h x x I x x a a
x x s mm I mm W mm A mm M Mp f mMp r W V στ=⨯⨯+⨯⨯=⨯=⨯-⨯=⨯==⨯=⨯=⨯⨯+⨯=⨯====⨯⨯= 37x 10
136810 1.4681073.71702.271012
a v a
x w s Mp f Mp I t ⨯⨯⨯===⋅⨯⨯
（3）整稳验算：13000/500616h b == 不需验算. （4）刚度验算：
（5）翼缘和腹板的连接焊缝计算： （6）主梁加劲肋设计
0200/1700/12142,
80142170,()10.50.5170085022170034003000,w cr
h t a h mm h mm a mm σστσστ==+≤≥=⨯==⨯== 2c cr c,cr 宜设置横向加劲肋
()+间距取设在集中荷载作用处.
1368I KN
=I 区格:v
44510
3110
55396110181855110(18000)1800032[]45384384 2.0610 2.2710400400136810(50024862) 2.21.4 1.4 2.271020087.3k kN m
k x f w x f F qk q l l v mm v mm EI Vs h mm I f mm mm
⨯⨯=
==⨯=⋅=⨯====⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥==⨯⨯⨯≥== f 取
h
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
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/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.69 1100.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑，
钢结构基本原理课后习题答案完全版
第二章 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σε-关系式。 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα=+-=+- 如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-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ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5235 0.001142.0610y f E ε===? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=
试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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。 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。 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。 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=， 2280/N mm σ=-，B 点的正应力2120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，求梁A 点与B 点的应力比和应力幅是
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【5,6钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案】 第五章 5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.0kN/m2。试选择次梁截面，钢材为Q345钢。 解：1、普通工字形钢 2. xrf x q(220)366kN/mk q(1.22 1.420)391.2kN/m 11 M ql291.262410.4kN mx88 m410.4106W1324939mm31324.939cm3 xrf1.05295 xW m 选I45a Wx1433cm3 Ix32241cm43、验算： 1）强度 Mx410.4106 272.8Mpa 3 rxWx1.05143310 2）挠度 f295Mpa 5qkl456660004 v 384EIx3842.0610532241104 16.77mm[v]15mm 重选I50a Ix46472cm4 5qk l456660004 v 384EIX3842.0610546472104 3）整稳：不必计算。 4）局稳：因为是型钢，不必验算。 5.3解：图5.54（a）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b）]，材料为Q235B 钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160kN(设计值)的作用下，梁能否保证其整体稳定性？ 1、计算梁自重 A301800.8101104cm2q10410476.980.8kN/m M ql2Pl0.812216012 maxG84 1.28 4 497.3kN m 2、计算中和轴位置 y800.840.510181 1
(完整版)钢结构第5章课后答案
P187 5.1解： 1.计算截面特征值： A=2⨯300⨯16+1200⨯10=21600mm 2 I x =(300⨯12323-290⨯12003)/12=4.989⨯109mm 4 W x = I x /616=8.099⨯106 mm 3 Iy=(1200⨯103+2⨯16⨯3003)/12=72.10⨯106 mm 4 iy=( Iy/A)1/2=57.76mm λy=l 1/iy=7200/57.76=124.65 梁自重q=A γ=21.6⨯10-6⨯77=1.663⨯10-3kN/m 2.求梁最大弯矩 M=P l /4=(设计值)650⨯7.2/4+1.2⨯1.663⨯10-3⨯7.22/8=1170+12.93=1182.93kN.m 3.验算梁的整体稳定 跨中无侧向支撑，荷载作用在梁上翼缘，钢材Q235 l 1/b=24>13 不满足表5.9不需要验算的条件 要求满足 σ=M/ϕb W ≤f 焊接工字组合截面整体稳定系数 βb 梁整体稳定的等效临界弯矩系数 计算 ξ=l 1t 1/b 1h=7200⨯16/300⨯1232=0.312<2 查P122表5.6 得 βb =0.73+0.18ξ=0.786， ηb ——截面不对称系数，ηb =0。 =0.765>0.6 （截面已进入塑性，修正ϕ'b ） ϕ'b =1.07-0.282/ϕb =0.701 σ=M/ϕ'b W=1182.93⨯106/0.701⨯8.099⨯106 =208.35 N/mm 2<215 N/mm 2 满足要求 （结论要给） 5.2解： y b 21y x 2y b b 235])4.4(1[4320f h t W Ah ⋅++⋅⋅=ηλλβφy b 21y x 2y b b 235])4.4(1[4320f h t W Ah ⋅++⋅⋅=ηλλβφ
第七章钢结构课后习题答案
第七章 解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。 焊缝受力：110.65600390kN N K N ==?= 220.35600210kN N K N ==?= 所需焊缝计算长度，肢背：3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ?===???? 肢尖：3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ?===???? 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+?=，取240mm ； 肢尖： 2w2f22 156.326165.6mm l l h =+=+?=，取170mm 。 — 解：① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置： ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ?? ?????+? ? ??==???++???? 、 ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ???+??+????+?= ()2 y 2 3 4 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =??+????????+????+???+-=?? ??????? 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=
钢结构基本原理课后习题答案完全版
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。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+- =+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-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ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =⨯ 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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。
钢结构课后答案
钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案 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 确定焊脚尺寸： ，， 内力分配： 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为，取310mm。 ， 则实际焊缝长度为，取120mm。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取， 内力分配：， 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为: ，取390mm。 ， 则实际焊缝长度为: ，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，。 焊脚尺寸： 焊缝截面的形心： 则 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 T引起的应力：
V引起的应力： （4） 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， （2）焊缝截面参数计算：取 焊缝截面的形心： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 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， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 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，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， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 腹板和翼缘交接处：
《钢结构》课后习题答案
一、选择题 1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。 (A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降 2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。 3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 的典型特征。 (A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏 5 钢材的设计强度是根据—C—确定的。 (A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D—表示。 (A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率 7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A—命名的。 (A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量 8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。 (A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高 9 型钢中的H钢和工字钢相比，—B—。 (A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽 (C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度 10 钢材是理想的—C—。 (A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，—B—采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A—。 (A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言，fv＝—A—。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f 16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。 (A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能 18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。 (A)钢结构具有良好的装配性 (B)钢材的韧性好 (C)钢材接近各向均质体，力学计算结果与实际结果最符合 (D)钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 19 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按—A —。 (A)标准荷载计算 (B)设计荷载计算 (C)考虑动力系数的标准荷载计算 (D)考虑动力系数的设计荷载计算 21 符号L 125X80XlO 表示—B —。 (A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢 23 在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的—A —。 (A)最大应力 (B)设计应力 (C)疲劳应力 (D)稳定临界应力 24 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性—B —。 (A)升高 (B)下降 (C)不变 (D)升高不多 27 钢材的冷作硬化，使—C — 。 (A)强度提高，塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高 (C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低，强度和韧性提高 28 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是—C —。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 29 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是—C —。 (A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证 30 钢材的三项主要力学性能为—A —。 (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 31 验算组合梁刚度时，荷载通常取—A —。 (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值 (D)最大值 33 随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是—A — 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降
(完整版)第七章钢结构课后习题答案
第七章 7.9解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=0.65，K 2=0.35。 焊缝受力：110.65600390kN N K N ==⨯= 220.35600210kN N K N ==⨯= 所需焊缝计算长度，肢背：3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 肢尖：3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+⨯=，取240mm ； 肢尖：2w2f2 2156.326 165.6mm l l h =+=+⨯=，取170mm 。 7.11解：① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置： ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ⎛⎫ ⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ ⎪ ⎝⎭==⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯ ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯= ()2 y 2 34 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =⨯⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⨯⎛⎫+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+-=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦ 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=
钢结构课后习题答案
高层建筑结构有哪几种结构体系？各类结构体系的优缺点和受力特点如何？答：（1）框架结构体系。长处是：建筑平面布置灵活，能取得大空间，也可按需要做成小房间；建筑立面容易处置；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在必然高度范围内造价较低。缺点是：框架结构的侧向刚度小，水平荷载作用下侧移较大，故需要控制建筑物的高度。（2）剪力墙结构体系。长处是：剪力墙的承载力和侧向刚度均专门大，侧向变形较小。缺点是：结构自重较大；建筑平面布置局限性大，较难取得大的建筑空间。 （3）框架—剪力墙结构体系。长处是：框架—剪力墙结构衡宇比框架结构衡宇的水平承载力和侧向刚度都有所提高。 （4）筒体结构体系。长处是：空间性能好。缺点是：容易有剪力滞后现象。框架—筒体结构体系。长处是：这种结构体系兼有框架体系和筒体体系二者的长处，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力。刚臂—芯筒结构体系。长处是：与框架—筒体结构体系相较，刚臂—芯筒体系具有更大的侧向刚度和水平承载力，从而适用于更多层数的高层建筑。 高层建筑地震作用计算的原则有哪些？ 1 一般情形下，应在结构两个主轴方向别离考虑水平地震作用;有斜交抗侧力构件的结构，应别离计算各抗侧力构件方向别离考虑水平地震作用； 2 质量和刚度散布明显不对称的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转作用；其他情形应计算单向水平地震作用下的扭转作用； 3 8度9度抗震设计时，高层建筑中的大跨度和场悬臂结构应考虑竖向地震作用 4 7度抗震时的高层建筑应考虑竖向地震时的作用。什么是结构的重力二阶效应？ 1. 重力二阶效应一般包括两部份：一是由于构件自身挠度引发的附加重力效应，二是在水平荷载作用下产生侧移后重力荷载由于该侧移引发的附加效应。 2. 控制和验算结构在风荷载或地震作用下重力P—Δ效应对结构构件性能的降低和由此可能引发的结构构件失稳 剪力墙按照洞口的大小，位置等分为几类？其判别条件是什么？各有哪些受力特点？ 1整截面墙：剪力墙无洞口，或虽有洞口但截面洞口的总面积不大于剪力墙总面积的16%，且洞口间距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸时，可轻忽洞的影响，称为整剪力墙。2整体小开洞墙：当剪力墙洞口稍大，且洞口沿竖向成列布置，洞口的面积超过剪力墙墙面总面积的16%：但洞口对剪力墙的受力影响仍较小时，这种墙体称为整体小开洞墙。3联肢墙：当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整
钢结构设计原理课后习题答案
钢结构设计原理课后习题答案钢结构设计原理课后习题是帮助学生巩固课堂知识，提高问题解决能力的重要环节。下面是一份含有答案的钢结构设计原理课后习题答案，供参考。 1. 什么是钢结构设计原理？ 答案：钢结构设计原理是指在钢结构设计过程中，基于力学原理和结构力学的基本原理，根据结构的受力状态和要求，确定结构的材料、形状和尺寸等参数，以保证结构的安全、经济和合理。 2. 钢结构设计原理的基本步骤是什么？ 答案：钢结构设计原理的基本步骤包括结构计算、材料选择、构件设计、连接设计和整体设计。 3. 钢结构中常见的受力形式有哪些？ 答案：钢结构中常见的受力形式有拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等。 4. 什么是结构的安全性？ 答案：结构的安全性是指结构在正常使用和预定荷载下，不发生破坏和失效的能力。 5. 结构的安全系数是什么？ 答案：结构的安全系数是指结构的承载能力与设计荷载的比值，用于保证结构在设计荷载下的安全性。 6. 钢结构的设计荷载包括哪些？ 答案：钢结构的设计荷载包括常规荷载、可变荷载、特殊荷载和地震荷载等。 7. 钢结构的构件设计需要考虑哪些因素？ 答案：钢结构的构件设计需要考虑构件的受力状态、截面形状和尺寸、材料强度和连接方式等因素。 8. 钢结构的连接设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的连接设计需要考虑连接的刚度、强度、可拆卸性和耐久性等因素。 9. 钢结构的整体设计需要考虑哪些因素？ 答案：钢结构的整体设计需要考虑结构的稳定性、刚度和振动等因素。 10. 钢结构设计中常用的计算方法有哪些？ 答案：钢结构设计中常用的计算方法有弹性计算、塑性计算、稳定性计算和疲劳计算等。
钢结构第三版习题答案
钢结构第三版习题答案 钢结构第三版习题答案 在学习钢结构的过程中，习题是非常重要的一部分。通过解答习题，我们可以巩固所学的知识，提高自己的解题能力。本文将为大家提供钢结构第三版习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握相关知识。 第一章：引言 习题1：钢结构的优点是什么？它与其他结构材料相比有何特点？ 答案：钢结构具有高强度、轻质、刚性好、耐久性强等优点。与其他结构材料相比，钢结构的特点是施工速度快、可重复使用、可拆装、可调整等。 习题2：钢结构的应用范围有哪些？ 答案：钢结构广泛应用于建筑、桥梁、塔架、矿山设备、汽车、船舶等领域。第二章：钢结构材料 习题1：列举常用的钢材种类及其特点。 答案：常用的钢材种类包括普通碳素结构钢、低合金高强度钢、高强度钢、不锈钢等。每种钢材都有其特点，如普通碳素结构钢具有良好的可焊性和可加工性，低合金高强度钢具有高强度和良好的可焊性。 习题2：钢材的标记方法是什么？ 答案：钢材的标记方法主要有国标标记方法和国际标准标记方法。国标标记方法采用字母和数字的组合，如Q235、Q345等；国际标准标记方法采用字母和数字的组合，如ASTM A36、ASTM A572等。 第三章：钢结构构件 习题1：列举常用的钢结构构件及其用途。
答案：常用的钢结构构件包括钢柱、钢梁、钢桁架、钢板、钢管等。钢柱用于 承受垂直荷载，钢梁用于承受横向荷载，钢桁架用于承受大跨度的水平荷载， 钢板用于承受平面荷载，钢管用于承受压力荷载。 习题2：钢结构构件的连接方式有哪些？ 答案：钢结构构件的连接方式主要有焊接、螺栓连接和铆接。焊接是将两个构 件通过熔化材料连接在一起，螺栓连接是通过螺栓将两个构件连接在一起，铆 接是通过铆钉将两个构件连接在一起。 第四章：钢结构设计 习题1：列举常用的钢结构设计方法。 答案：常用的钢结构设计方法包括弹性设计方法、极限状态设计方法和可靠度 设计方法。弹性设计方法是基于弹性理论进行设计，极限状态设计方法是基于 结构破坏的极限状态进行设计，可靠度设计方法是基于结构的可靠度进行设计。习题2：钢结构设计中需要考虑哪些因素？ 答案：钢结构设计中需要考虑荷载、结构的强度、刚度、稳定性、耐久性等因素。荷载包括自重、活荷载、风荷载等，结构的强度包括构件的截面尺寸、材 料的强度等。 结语 通过解答以上习题，我们可以更好地理解和掌握钢结构的相关知识。钢结构作 为一种重要的结构材料，具有广泛的应用前景。希望本文提供的习题答案能够 对大家的学习有所帮助。同时也希望大家能够在学习的过程中注重理论与实践 的结合，不断提高自己的解题能力和实际应用能力。
钢结构计算题课后习题答案
钢结构计算题课后习题答案 钢结构计算题课后习题答案 钢结构是一种常见的建筑结构形式，其承载能力强、施工周期短等优点使其在 现代建筑中得到广泛应用。然而，钢结构的计算与设计并非易事，需要掌握一 定的理论知识和计算方法。下面将针对一些典型的钢结构计算题进行详细解答，帮助读者更好地理解和应用相关知识。 1. 计算梁的自重 题目：一根钢梁的长度为8m，截面形状为矩形，宽度为0.3m，高度为0.5m， 钢的密度为7850kg/m³。求该梁的自重。 解答：首先计算梁的体积，即横截面积乘以长度。梁的横截面积为0.3m * 0.5m = 0.15m²。所以梁的体积为0.15m² * 8m = 1.2m³。 然后将梁的体积乘以钢的密度，即可得到梁的质量。梁的质量为1.2m³ * 7850kg/m³ = 9420kg。 最后，将梁的质量乘以重力加速度，即可得到梁的自重。假设重力加速度为 9.8m/s²，则梁的自重为9420kg * 9.8m/s² = 92316N。 2. 计算梁的弯矩 题目：一根钢梁的长度为10m，截面形状为矩形，宽度为0.4m，高度为0.6m。在梁的中点施加一垂直向下的集中力为20kN。求该梁在支座处的弯矩大小。 解答：首先计算梁的截面面积，即横截面积为0.4m * 0.6m = 0.24m²。 然后根据力的定义，弯矩等于力乘以力臂。力臂是力作用点到旋转中心的垂直 距离。 在支座处，由于梁的长度为10m，所以力臂为5m。所以弯矩为20kN * 5m =
100kNm。 3. 计算柱的稳定性 题目：一个钢柱的长度为6m，截面形状为圆形，直径为0.3m。柱的材料为Q235，屈服强度为235MPa。求该柱的稳定性。 解答：首先计算柱的截面面积，即圆的面积为π * (0.3/2)² = 0.07m²。 然后根据屈服强度的定义，屈服强度等于屈服应力乘以安全系数。假设安全系数为1.5，则屈服应力为235MPa / 1.5 = 156.67MPa。 最后，计算柱的稳定性。稳定性可以用屈服应力与实际应力的比值来表示。实际应力等于柱的负荷除以柱的截面面积。 假设柱的负荷为100kN，则实际应力为100kN / 0.07m² = 1428.57kPa = 1.43MPa。 所以柱的稳定性为156.67MPa / 1.43MPa = 109.57。 通过以上三个典型的钢结构计算题，我们可以看到钢结构的计算与设计需要掌握一定的理论知识和计算方法。同时，钢结构的计算也需要考虑到材料的特性和力学性能。在实际工程中，还需要根据具体情况进行合理的假设和简化，以便更好地进行计算和设计。 总之，钢结构的计算题涉及到多个方面的知识，包括力学、材料力学等。通过对典型计算题的解答，我们可以更好地理解和应用相关知识，为实际工程提供有力的支持。
钢结构设计课后习题答案
钢结构设计课后习题答案 钢结构设计课后习题答案 在学习钢结构设计的过程中，习题是非常重要的一部分。通过解答习题，我们可以巩固所学的知识，提高解决问题的能力。下面，我将为大家提供一些钢结构设计课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。 1. 习题：计算一根钢梁的最大承载力。 答案：钢梁的最大承载力可以通过计算其弯曲强度和剪切强度来得到。弯曲强度可以根据梁的几何形状和材料的弹性模量来计算，剪切强度则取决于梁的截面形状和材料的抗剪强度。根据这些参数，可以使用公式来计算钢梁的最大承载力。 2. 习题：设计一根钢柱的截面尺寸。 答案：设计钢柱的截面尺寸需要考虑到柱的承载能力和稳定性。首先，根据柱的承载能力要求，可以计算出柱的截面积。然后，根据柱的稳定性要求，可以计算出柱的截面惯性矩和截面模量。最后，根据这些参数，可以选择适当的截面形状和尺寸。 3. 习题：计算一根钢桁架的整体刚度。 答案：钢桁架的整体刚度可以通过计算其弹性刚度和刚度矩阵来得到。弹性刚度可以根据桁架的几何形状和材料的弹性模量来计算，刚度矩阵则取决于桁架的节点连接方式和材料的刚度。根据这些参数，可以使用矩阵运算来计算钢桁架的整体刚度。 4. 习题：设计一根钢梁的连接节点。 答案：设计钢梁的连接节点需要考虑到节点的强度和刚度。首先，根据节点
的强度要求，可以计算出节点的承载能力。然后，根据节点的刚度要求，可以 计算出节点的刚度系数。最后，根据这些参数，可以选择适当的连接方式和尺寸。 5. 习题：分析一根钢梁的挠度和变形。 答案：钢梁的挠度和变形可以通过计算其弯曲挠度和剪切变形来得到。弯曲 挠度可以根据梁的几何形状、材料的弹性模量和加载条件来计算，剪切变形则 取决于梁的截面形状、材料的抗剪模量和加载条件。根据这些参数，可以使用 公式来计算钢梁的挠度和变形。 通过解答这些习题，我们可以更好地理解和应用钢结构设计的知识。同时，这 些习题也可以帮助我们发现和解决实际工程中的问题。希望大家能够认真对待 这些习题，并不断提高自己的钢结构设计能力。 总结起来，钢结构设计课后习题的答案涉及到钢梁的承载力、钢柱的截面尺寸、钢桁架的整体刚度、钢梁的连接节点以及钢梁的挠度和变形等方面。通过解答 这些习题，我们可以巩固所学的知识，提高解决问题的能力。希望以上答案对 大家的学习有所帮助。
钢结构 复习习题与答案.doc
•第1-2章选择 •在结构设计中，失效概率P「与可靠指标B的关系为（B）已越大，B越小，结构可靠性越差。 •按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑C荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。 钢材的设计强度是根据C屈服点确定的。 •钢结构设计中钢材的设计强度为D钢材的强度标准值除以抗力分项系数。 •钢材是理想的C弹塑性体。 •钢结构中使用钢材的塑性指标，主要用D伸长率表示。 •钢材的伸长率〈用来反映材料的C塑性变形能力。 •建筑钢材的伸长率与D试件断裂后标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关 •钢材的三项主要力学性能为A抗拉强度、屈服强度、伸长率。 •钢材的剪切模量数值女低壬钢材的弹性模量数值。 •在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是B塑性破坏的典型特征。 •钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材B热脆。 •以下关于应力集中的说法中法确的是B应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制。 •钢材在低温下，强度A提高,塑性B下降,冲击韧性B下降。 •钢材经历了应变硬化（应变强化）之后A强度提高。 •下列因素中A钢材的屈服点的大小与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 •钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420是根据材料A屈服点命名的。 •沸腾钢与镇静钢冶炼济注方法的法要不同之处是C沸腾钢不加脱氧剂。 •对钢材的分的是根据钢材的D厚度与直径确定的。 •型钢中的H型钢和工字钢相比，B前者的翼缘相对较宽。 •第3章 •焊缝连接计算方法分为两类，它们是C对接焊缝和角焊缝。 •直角角焊缝的有效厚度h e= （A）0. 7h fo •在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为C两端大、中间小。 •斜角焊缝主要用于C钢管结构。 •部分焊透的焊缝计算应按B角焊缝计算。 •关于重级工作制吊车焊接吊车梁的腹板与上翼缘间的焊缝，D可采用二级焊透对接焊缝。 •产牛焊接残余应力的主要因素之一是C焊接时热量分布不均。 •承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的A静力强度。 •焊接残余应力对构件的B静力强度无影响。 •在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度应等于B设计长度+纵向伸缩余量。•对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是B构件的极限强度。 •焊接结构的疲劳强度的大小与A钢材的种类关系不大。 •钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（B）5倍，并不得小于25mm。 •采用螺栓连接时，构件发牛冲菌破坏是因为D边距或栓间距太小。 •一个普通普力螺栓在抗荫连接中的承载力是（D）A、B中的较小值。 •高强度螺栓承压型连接可用于D承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接。 •每个受个力作用的高强度螺栓摩擦型连接所受的拉力应低于其预拉力的（C）0.8倍。 •高强度螺栓摩擦型连接受拉时，螺栓的抗度承载力B降低。 •摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力C与螺栓直径有关。 •第4章 •实腹式轴心受拉构件计算的内容包括D强度、刚度（长细比）。 •实腹式轴心受压构件应进行B强度、整体稳定性、局部稳定性和长细比计算。 •对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面B平均应力达到钢材屈服点。•下列轴心受拉构件，可不验算正常使用极限状态的为D预应力拉杆。 •为提高轴心受压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布B尽可能
钢结构基本原理第三版课后习题答案
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A 1为 A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm 2 直角角焊缝的强度设计值w f f ＝160N ／mm 2 (查自附表1.3) 角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此， h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，min ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：max ,f h ≥f h ≥min ,f h 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w l 为 w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm 满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。 侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mm b)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为 3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为 w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =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f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm 3.2 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w f f ＝160／mm 2 ,t 1=10mm,t 2=12mm (a) (b) 1