钢结构设计大作业答案
大工17秋《钢结构》大作业答案(第二题)
题目二：角焊缝连接计算。
试设计一双盖板的角焊缝对接接头。
已知钢板截面为300mm×14mm，承受轴心力设计值N=800KN（静力荷载）。
钢材Q235-B，手工焊，焊条E43型，如图（a）所示。
若改成如图（b）所示的菱形盖板，验算连接强度。
图a
图b
解：
（1）根据与木材料等强的原则，取盖板尺寸为2−260×8，钢材Q235，其截面面积为：
A=2×26×0.8=41.6cm2≈30×1.4=42cm2
确定敢接高度
h f=6mm<ℎf max=t− 1.2=8− 1.2=6.7mm
<ℎf max=12t min=1.2×8=9.6mm
>h f min=1.5t max=1.5×14=5.6mm
因为t=8mm<12mm，且b=260mm>200mm，为防止因仅用侧面角焊缝引起板件拱起过大，故采用三面围焊。
正面角焊缝能承受的内力为：
N1=2×0.7h f l wlβf f f w=2×0.7×6×260×1.22×160=426000N=426kN
接头一侧需要角焊缝的计算长度为：
l w’=
N−N′
4×0.7ℎf f f w
=
800−426
4×0.7×6×160
×103=139mm
盖板总长：l=2×139+6+10=300mm，取310mm ，（式中6mm系考虑三面围焊链接施焊，故可一条焊缝仅在侧面焊缝一段减去起落弧陷h f）。
钢结构设计原理作业参考答案
按构造要求确定焊角高h f 为h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mmmm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21查表1－4得fw t =160 N/mm2则 kN N 8.42631616022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度()mm f h N N L wt f W 57516067.0410975.40955057.0431=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=取L W =60mm.则盖板全长为：mm L L W 130********=+⨯=+⨯=3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。
（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M II M ww =）解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值()4237393605953601440006124021200.1121cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.1121cm I w =⨯⨯=21201120cm A w =⨯=验算正应力m kN M I I M w w ⋅=⨯==9.48673936014400025002246/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力2223/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足验算折算应力222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。
西南大学2020年秋季钢结构设计【0759】机考大作业参考答案
西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷
学期：2020年秋季
课程名称【编号】：钢结构设计【0759】 A卷
考试类别:大作业满分：100分
一、填空题（3分/题，共15分）
1、钢结构目前采用的设计方法是以概率理论为基础的状态设计方法。
2、在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为折算应力。
3、承受轴心力的板件用斜向的对接焊缝对接，焊缝轴线方向与作用力方向的
夹角符合tan≤ 1.5 时，其强度可不计算。
4、对于单轴对称的轴心受压构件，绕对称轴屈曲时，由于截面重心与弯曲中心不重合，
将发生弯扭屈曲现象。
5、在不改变梁的截面规格、荷载作用形式和位置的前提下，提高梁整体稳定性的最有效
措施是增加侧向支撑点（减小侧向支撑间距）。
- 1 -。
钢结构设计原理 作业参考答案及考试范围
P 1073.3试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。
钢材Q235-B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值N=500kN （静力荷载）。
①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：角焊缝的强度设计值2160/w f f N mm =，焊缝内力分配系数为120.70,0.30K K ==。
焊角尺寸：max min min (1~2)8(1~2)7~64.74f f h t mm mm mmh mm=-=-=== 取6f h mm =①采用两边侧焊缝（转角处做绕角焊）： 110.7500350N K N kN =⋅=⨯=，220.3500150N K N kN =⋅=⨯= 肢背计算长度：31135010260.420.720.76160w w f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1270w l mm =； 肢尖计算长度：31215010111.6120.720.76160w w f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取2120w l mm =； ②采用三面围焊缝：正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即390w l b mm ==。
3320.720.7690 1.22160147.57w f w f f N h l f kN β=⨯⨯⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=1132231147.570.750035073.79276.21221147.570.350015073.7976.2122N K N N kN N K N N kN =-=⨯-=-==-=⨯-=-= 311276.21106205.516211.5120.720.76160w f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1220w l mm =； 32276.2110656.70662.7020.720.76160w f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取270w l mm =。
钢结构设计课后习题答案
1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？（1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆（2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。
1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况1.5为什么檩条要布置拉条？答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。
1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。
《钢结构设计》作业及答案
《钢结构设计》作业及答案1、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D )A.Q345EB.Q345AC.Q345BD.Q345C2、在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ A ）。
A. 不焊透的对接焊缝B.焊透的对接焊缝C.斜对接焊缝D.角焊缝3、梁的整体失稳属于第一类稳定问题，其失稳形式为( D )。
A.局部失稳B.弯曲失稳C.扭转失稳D.弯扭失稳4、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（ C ）A.钢材具有良好的耐热性B.钢材具有良好的焊接性C.钢结构自重轻而承载力高D.钢结构的实际受力性能和力学计算最符合5、某屋架，采用的钢材为，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（ D ）。
A.205 N/mm2B.200N/mm2C.235N/mm2D.215 N/mm26、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时( A )。
A.与侧面角焊缝的计算式相同B.要考虑正面角焊缝强度的提高C.取βf=1.22D.要考虑焊缝刚度影响7、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ C ）。
A.被连接构件（板）的承压承载力B.前两者中的较大值C.A、B中的较小值D.螺杆的抗剪承载力8、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（ D ）基本保持不变。
A.韧性B.塑性C.抗拉强度和屈服强度D.弹性模量9、经济高度指的是（ D ）。
A.挠度等于规范限值时梁的截面高度B.强度与稳定承载力相等时梁的截面高度C.腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度D.用钢量最小时梁的截面高度10、对于承受均布荷载的单层翼缘板的焊接组合截面简支梁，跨度为l，当要改变截面时，宜变一次，且只改变翼缘板凳宽度，其最经济的改变截面的位置为（ A ）。
A.距支座l/6B.距支座l/8C.距支座l/4D.距支座l/311、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（ D ）型焊条。
钢结构设计原理作业参考答案精选.
按构造要求确定焊角高h f 为h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21 查表1－4得fwt =160 N/mm2则 kN N 8.42631616022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度()mm f h N N L wt f W 57516067.0410975.40955057.0431=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+⨯=+⨯=3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。
（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M II M ww =）解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值()4237393605953601440006124021200.1121cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.1121cm I w =⨯⨯=21201120cm A w =⨯=验算正应力m kN M I I M w w ⋅=⨯==9.48673936014400025002246/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力2223/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足验算折算应力222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。
建筑钢结构设计答案
一、填空1、实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内的稳定计算公式为：答案：等效弯矩系数欧拉临界力2、当工字型截面轴心受压柱的腹板高厚比，柱可能（发生腹板局部失稳）3、梯形钢屋架杆件平面内的计算长度为：端斜杆：1.0，其余斜杆0.8，下弦杆1.04、对于焊接结构，除应限制钢材中硫磷的极限含量，还应限制（碳）的含量不超过规定值。
5、钢结构的主要缺点是：耐腐蚀性能差，耐热不耐火。
6、衡量钢材抵抗冲击载荷能力的指标为：冲击韧性；它的值越小，表面击断试件所耗的能量越小，钢材的性质越差7、保证拉弯压弯构件的刚度时验算其（长细比）8、粗制螺栓用Ⅱ类孔，精制螺栓用Ⅰ类孔。
9、随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为（时效硬化）。
10、双肢格构柱截面的主轴分为（实轴）和（虚轴）两种二、简答1、多高层建筑钢结构采用的计算模型有哪些？框架结构体系、框架—支撑结构体系、筒体结构体系、句型结构体系。
2、合理选用钢材应考虑的主要因素是什么？①考虑钢材分类，像板材、圆形或者H型等；②其次时钢材的材质，像高碳、中碳、低碳等。
③考虑功能，像耐磨钢板、高强度钢板等等，耐磨钢板又分为耐磨等级，像JFE-C400、JFE-C500、DILLIDUR 450V等。
④经济因素，要考虑性价比。
⑤其他因素，选用钢材要综合考虑各方面因素，选择最合适的。
3、影响轴心受力构件稳定性的主要因素有哪些？长细比几何缺陷截面不一样轴不一样4、简述门式刚架结构的几何尺寸：刚架的跨度、刚架的计算高度、刚架屋面的坡度、宽。
刚架的跨度：取横向刚架柱轴线间的距离L(柱轴线为通过变截面小端的中心线)宜为9—36米。
边柱宽度不等时，应外侧对齐。
刚架的计算高度：取横梁纵轴线与框架柱纵轴线的交点至柱脚底面处的距离，一般宜为4.5—9m。
必要时可适当加大。
（框架梁的轴线，取通过变截面梁单元中最小断截面中心处平行于框架梁上翼缘的纵向轴线）刚架屋面的坡度：在1/8—1/20间（长尺寸压型金属屋面板或卷材屋面）及1/4—1/6间（短尺寸压型金属板屋面或石棉瓦屋面）。
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答：肢背：hf=t/2=6mm,1w=360-12=348mm.
N/υx A=1500000/(0.841×47.8×2×100)=186.6N/mm2 <f=205N/mm2
(3)缀板设计
l01=λ1 i1=26.85×27.3=73.3mm d≥2a/3=213mm，取d=220mm t≥a/40=8mm，取t=10mm即采用缀板为-220×10 L1=220+733=953mm
2）、使两个主轴方向等稳定性，以达到经济效果；
3）、便于与其他构件连接；
4）、尽可能构造简单，制造省工，取材方便。
4、试述屋面支撑的种类及作用。
答：屋面支撑的种类有：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆。
作用有:1)、保证屋盖结构的几何稳定性。
2)、保证屋盖结构在水平面内整体刚度和空间整体性。
承受集中力P=37.44KN，则：
Tf=P/2×0.7hf×1w=37440/(2×0.7×6×348)=13N/mm2＜FFW=160NPmm2
肢尖：肢尖焊缝承担弦杆内力差421200N，偏心距e=10-2.5=7.5cm,偏心弯矩：
M=△Ne=421200×75=31590000N.mm,hf=8mm,则
2）、当檩条的跨度4~6 m时，宜设置一道拉条；当檩条的跨度为6m以上时，应布置两道拉条。屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系，或设斜拉条和撑杆。Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。当檐口处有圈梁或承重天沟时，可只设直拉条并与其连接。当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置斜拉条和直撑杆。
2）、桁架平面外：对于腹杆发生屋架外的变形，节点板抗弯刚度很小，相当于板铰，取loy=l1；l1范围内，杆件内力改变时，则loy=l1(0.75+0.25N2/N)；
3）、斜平面：腹杆计算长度loy=0.9l
3、选择轴心受压实腹柱的截面时应考虑哪些原则？
答：1）、面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定性和刚度；
N/υA=1500000/0.839×47.8×2×100=187N/mm2<f=205N/mm2
(2)确定分肢间距令λox=λy，λ1=0.5λy=26.85则λx=(λ2y-λ2x)0.5= (λ2y-λ2x)0.5= 46.5 ix=l0x/λx=7500/46.5=161.3
(3)则a=2(i2x-i21)0.5=2(161.32-27.32)0.5=318mm取a=320mm
答：（1）肢件的选择
设λy=60查表υy=0.807则
A≥N/υf=1500000/0.807×215=8645mm2选2[36a查表得A=47.8cm2i1=2.73cm iy=13.96cm I1=455cm4
验算：刚度λy=l0y/iy=7500/139.6=53.7<[λ]=150υy=0.839,
3)、为弦杆提供侧向支承，减小弦杆平面外计算长度，保证受压弦杆的侧向稳定和受拉弦杆的足够侧向刚度。
4)、保证结构安装时的稳定。
二、计算题
1、一钢桁架的受压腹杆，采用填板连接而成的双角钢T形截面构件，角钢用2L50×5.腹杆的两端分别焊于上、下弦杆的节点板上，节点中心距为1.2m，角钢截面特性如图所示。确定在节点板间连接两角钢的填板数。
答：用填板连接而成的双角钢T形截面受压构件，若按实腹式受压构件进行计算，则填板间距S≤40i，对于双角钢T形截面时，i取一个角钢与填板平行的形心轴的回转半径。同时规定受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。由于S≤40i=40ix=40×1.53=61.2cm,只需设置1块，而受压构件设置的最小数是2块，故该受压腹杆应设置2块。
Kb=2×1/12×10×2203/320=55458.3mm3>6I1/l1=6×455×104/953=28620mm3
缀板与肢件的连接焊缝设计：取hf=8mm lw=200mm
综上缀板式格构截面肢件为2[36a，缀板为-320×220×10。
验算对虚轴的刚度级稳定性:
Ix=2[I1+A(a/2)2]=2×[455+47.8×(32/2)2]=25383.6cm4ix=(Ix/A)0.5=[25383.6/(2×47.8)]0.5=16.3cmλx=l0x/ix=75000/163=46
λ0x=[λ2x+λ21]0.5=[462+26.852]0.5=53.3查表υx=0.841
西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷
学号：1523072613007姓名：李鸿升层次：本科
类别：网教专业：土木工程2016年6月
课程名称【编号】：钢结构设计【0759】A卷
题号
一
二
三
四
五
总分
评卷人
得分
（横线以下为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题区）
一、问答题
1、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条？
答：1）、为了给檩条提供侧向支承，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，减小檩条在施工和使用阶段的侧向变形和扭转。
2、屋架中，汇交于节点的拉杆数越多，拉杆的线刚度和所受的拉力越大时，则产生的约束作用越大，压杆在节点处的嵌固程度越大，压杆的计算长度越小，根据这个原则桁架杆件计算长度如何确定？
答：1）、桁架平面内：弦杆、支座斜杆、支座竖杆---杆端所连拉杆少，本身刚度大，则lox =l；其他中间腹杆：上弦节点所连拉杆少，近似铰接或者下弦节点处、下弦受拉且刚度大，则lox =0.8l；
t△N=△N/(2×0.7hf1w)=421200/(2×0.7×8×348)=108N/mm2
σM=M/ww=6×31590000/(2×0.7×8×3482)=140N/mm2[τ2ΔN
+(σM/1.22)2]1/2=158N/mm2<FFW=160NPmm2
满足强度要求
三、综合分析题
1、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Q235-B，截面无削弱。