钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案
《钢结构设计原理》作业标答 3. 连接
3.8 试设计如图所示的对接连接 （直缝或斜缝） 。 轴力拉力设计值 N=1500kN， 钢材 Q345-A， 焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝 查附表 1.3： f t w ? 265N/mm2 ， f vw ? 180N/mm2 不采用引弧板： l w ? b ? 2t ? 500? 2 ?10 ? 480mm
10 500
解：
N
N
N 1500 ?103 ?? ? ? 312.5N/mm2 ? f t w ? 265N/mm2 ，不可。 lw t 480 ?10
改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：
? ? (b / sin ? ) ? 2t ? (500/ sin 56?) ? 20 ? (500/ 0.829) ? 20 ? 583mm lw
??
N sin ? 1500 ?103 ? 0.829 ? ? 213N/mm2 ? f t w ? 265N/mm2 ?t lw 583 ?10 N cos ? 1500 ?103 ? 0.559 ? ? 144N/mm2 ? fvw ? 180N/mm2 ?t lw 583 ?10
??
设计满足要求。 方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9
条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表 1.3： f fw ? 200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连 接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： A 500 ?10 t2 ? 1 ? ? 5.4mm ，取 t2=6mm 2b 2 ? 460 由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母 材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面 围焊。
1
1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： t ? 6mm，hf max ? t mm 最小焊脚尺寸： hf min ? 1.5 t ? 1.5 ? 10 ? 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N3 ? 2 ? 0.7hf b? f f fw ? 2 ? 0.7 ? 6 ? 460?1.22? 200 ? 942816 N
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N1 ? N ? N3 ? 1500?103 ? 942816? 557184 N
所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝） ：
l ? l w ? hf ?
N1 557184 ? hf ? ? 6 ? 172mm w 4 ? 0.7 ? 6 ? 200 4 ? 0.7hf f f
175
取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度： L=175×2+10(盖板距离)=360mm。 ∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460× 6mm，焊脚尺寸 hf=6mm
10
175
6
20
500 6
L200× 125× 18
N
N
3.10. 有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连。如图所示，钢材为 Q345-A，焊条为 E50 型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2hf） 。已知：外力设 计值 N=400kN。 解：
200
已知：lw=200mm，N=400kN， f fw ? 200N/mm2 1） 内力计算 剪力： V ? N ? 400kN 弯矩： M ? Ne ? 400 ? 20 ? 8000kN.mm 2）焊脚尺寸设计 弯矩引起的焊缝应力：
?f ?
6M 6 ? 8000? 103 600 ? ? N/mm2 2 2 he 2he l w 2 ? 200 ? he
2
10
剪力产生的焊缝剪应力：
?f ?
V 400? 103 1000 ? ? N/mm2 he 2he l w 2 ? 200? he
2 2
??f ? ? ?? 所需焊脚尺寸： ? f
2
? 600 ? ? 1000? ? 2 w 2 ? ? ? ? ? f ? ? 1.22h ? ? ?? ? h ? ? ? f f ? 200N/mm e ? ? ? ? e ?
2
2
? 600 ? ? 1000? h he ? ? ? ?? ? ? 5.57mm hf ? e ? 5.57 ? 7.79mm 1 . 22 ? 200 200 ? ? ? ? 0.7 0.7
取焊脚尺寸 hf=8mm 焊缝构造要求： 最大焊脚尺寸： hf max ? t ? (1 ? 2) ? 18 ? (1 ? 2) ? 17 ? 16 mm 最小焊脚尺寸： hf min ? 1.5 t ? 1.5 ? 20 ? 6.7 mm 取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。
3.11 试设计如图 （P114 习题 3.11） 所示牛腿与柱的角焊缝连接。 钢材 Q235-B， 焊条 E43 型，手工焊，外力设计值 N=98kN， （静力荷载） ，偏心 e=120mm。 （注意力 N 对水平焊 缝也有偏心） 解：查附表 1.3： f fw ? 160N/mm2 1） 初选焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： hf max ? 1.2t ? 1.2 ? 12 ? 14.4 mm 最小焊脚尺寸： hf min ? 1.5 t ? 1.5 ? 12 ? 5.2 mm 取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。 2） 焊缝截面几何性质 焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc
150
12 yc
12
3
200
? hf ? h ? ? ? 200 ? 2hf ? 150 ? 12 ? ? ? hf ? ? ? 200 ? f ? ? 2 ? (200 ? 2hf ) ? ? ?(150 ? 2hf ) ? ?12 ? 200 ? ? ? 2 ? ? 2? 2 2? 2 ? ? ? ? ? yc ? ? ? ? ? 150 ? 12 ? ? hf ? ? 2 ? (200 ? 2hf )? hf ?(150 ? 2hf ) ? 2 ? ? 2 ? ? ? ? ? ? 150 ? 12 ? ? 200 ? 12 ?? ? 6 ? ? ?200 ? 3? ? 2 ? (200 ? 12) ? ? ?? ? 6 ?(150 ? 12) ? ?12 ? 200 ? 3? ? 2 ? ? 2 2 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 150 ? 12 ? ? 6 ? ? 2 ? (200 ? 12)? ? 6 ?(150 ? 12) ? 2 ? ? 2 ? ? ? ? ? 139mm
?? ?? hf ??
全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：
? 150 ? 12 ? I x ? 4.2 ? (150 ? 12) ? (2.1 ? 12 ? 61) 2 ? 2 ? 4.2 ? ? ? 6 ? ? (61 ? 2.1) 2 ? 2 ? ? 3 2 ? 4.2 ? 188? 188 ? 2 ? 4.2 ? 188? (139 ? 94) 2 ? 12954006 mm4 12
3） 焊缝截面验算 弯矩： M ? Ne ? 98 ? 120 ? 11760 kN ? mm 考虑弯矩由全部焊缝承担
M 11760? 103 ? (61? 12 ? 4.2) ?f ? ? ? 70N/mm2 弯矩引起翼缘边缘处的应力： Wf1 12954006
弯矩引起腹板边缘处的应力：
?f ?
M 11760? 103 ? 139 ? ? 126N/mm2 Wf2 12954006
剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力：
?f ?
V 98? 103 ? ? 62N/mm2 ?he l w 2 ? 0.7 ? 6 ? 188
则腹板下边缘处的应力：
??f ? ? ?? ? f
? ? 126 ? 2 2 2 w 2 ? ? ? ? ? ? ? 62 ? 120N/mm ? f f ? 160N/mm f ? ? 1.22 ? ?
2
2
所设焊脚尺寸满足要求。 所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取 hf=6mm,。
4
3.13 如图（P115 习题 3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为 Q235-B，弯矩设计值 M=100kN.m，剪力 V=600kN，试完成下列设计和验算： 1）剪力 V 由支托焊缝承受，焊条采用 E43 型，手工焊，求焊缝 A 的高度 hf 2）弯矩 M 由普通螺栓承受，螺栓直径 24mm，验算螺栓是否满足要求。 解： f fw ? 160N/mm2 f t b ? 170N/mm2 Ae ? 353mm2 , ， 1） 支托焊脚尺寸计算 支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传力 偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的 1.2~1.3 倍。 正面角焊缝能承受的力： N 2 ? he b? f f fw ? 300?1.22?160he ? 58560 he N 侧面角焊缝能承受的力： N1 ? 2he l w f fw ? 2 ? 250?160he ? 80000 he N
取1.3V ? N1 ? N 2
所需焊脚尺寸： he ? 取 hf=10mm 2） 拉力螺栓验算：
1.3 ? 600? 103 he 5.63 ? 5.63mm，则hf ? ? ? 8.04mm 58560? 80000 0.7 0.7
单个螺栓抗拉承载力设计值： N tbe ? Ae f tb ? 353?170 ? 60010 N e 弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：
My1 100? 106 ? 600 N1 ? ? ? 40000 N ? N tb ? 60010 N 2 2 2 2 2 2 ?yi 2 ? (600 ? 500 ? 300 ? 200 ? 100 )
满足。
5
3.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度，C 级螺栓 M20，所用钢材为 Q235B，若改用 M20 的 8.8 级高强度螺栓摩擦型连接 （摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈） 其承载力有何差别？ 解： 1. 采用普通螺栓连接
40 60 60 40
b 2 b 2 b 2 查表： f v ? 140N/mm , f t ? 170N/mm ， f c ? 305N/mm
150kN
45°
Ae ? 245mm
1) 内力计算
2
24
16
剪力： V ? N sin 45? ? 150? 0.707 ? 106.07kN 拉力： N ? N cos45? ? 150? 0.707 ? 106.07kN 2） 螺栓强度验算
b ? nv ? 单个螺栓受剪承载力： N v
?d2
4
f vb ? 1? 3.14 ?
202 ?140 ? 43960N=43.96kN 4
单个螺栓承压承载力： Ncb ? ?tdfcb ? 16 ? 20 ? 305 ? 97600N=97.6kN 单个螺栓受拉承载力： N tbe ? Ae f tb ? 245?170 ? 41650 N ? 41.65kN e 每个螺栓承受均匀剪力和拉力： 螺栓最大剪力（拉力）2 排 2 列： N v ? N t ?
2 2
N 106.07 ? =26.5kN 2? 2 4
2 2
? N ? ? Nt ? ? 26.5 ? ? 26.5 ? 拉-剪共同作用时： ? v ?? b ? ? ? ? ?? ? ? 0.88 ? 1 b ? N N 43.96 41.65 ? ? ? ? ? v? ? t ?
b Nv ? 26.5kN
b 单个螺栓受剪承载力设计值： Nv ? 0.9nf ? P ? 0.9 ?1? 0.3?125 ? 33.75kN
单个螺栓受拉承载力设计值： N tbe ? 0.8P ? 0.8 ?125 ? 100kN 拉-剪共同作用：
Nv Nt 26.5 26.5 ? b ? ? ? 1.05 ? 1 b N v N t 33.75 100
连接不满足要求。
6
3.15.如图所示螺栓连接采用 Q235B 钢，C 级螺栓直径 d=20mm，求此连接最大能承受的 Fmax 值。
f vb ? 140N/mm2 ， f cb ? 305N/mm2
2 查附表 1.1： f ? 205N/mm
10 40 60 60 60 60 40 40 60 60 60 60 40
12 406060606040
解：查附表 1.3：
t=20mm
b ? nv ? 单个螺栓受剪承载力： N v
?d2
4
12
假设螺栓孔直径 d0=21.5mm
f vb ? 2 ? 3.14 ?
202 ?140 ? 87920N=87.92kN 4
单个螺栓承压承载力： Ncb ? ?tdfcb ? 20 ? 20 ? 305 ? 122000N=122kN
b 此螺栓连接最大能承受的轴力设计值： Fmax ? nNv ? 13? 87.92 ? 1143kN
连接板件净截面面积 A1(直线)： A1 ? t (b ? 3d0 ) ? 20 ? (320 ? 3? 21.5) ? 5110mm2 净截面面积 A2(折线)： A2 ? 20 ? (2 ? 40 ? 4 ? 602 ? 602 ? 5 ? 21.5) ? 6238mm 2 构件截面最大能承受的轴力设计值： Fmax ? A1 f ? 5110 ? 205 ? 1048kN 所以此连接最大能承受的轴力设计值 Fmax=1048kN。
3.16. 如上题中将 C 级螺栓改为 M20 的 10.9 级高强度螺栓， 求此连接最大能承受的 Fmax 值。要求按摩擦型连接和承压型连接分别计算（钢板表面仅用钢丝清理浮锈） 解： 查表 3.5.2 10.9 级 M20 高强螺栓预拉力 P=155kN， 摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3
b 2 b 2 查附表 1.3 高强度螺栓承压型连接： f v ? 310N/mm ， f c ? 470N/mm
1）摩擦型连接
b 单个螺栓受剪承载力设计值： Nv ? 0.9nf ? P ? 0.9 ? 2 ? 0.3?155 ? 83.7kN b 螺栓连接最大能承受的 Fmax 值： Fmax ? nNv ? 13? 83.7 ? 1088kN
构件截面最大能承受的轴力设计值：
? / (1 ? 0.5n1 / n) ? 1048 / (1 ? 0.5 ? 3 /13) ? 1184kN Fmax ? Fmax
此连接采用高强度螺栓摩擦型连接时最大能承受的 Fmax=1088kN 。
7
2) 承压型连接 单个螺栓受剪承载力设计值（受剪面不在螺纹处） ：
202 N ? nv ? f ? 2 ? 3.14 ? ? 310 ? 194680N=194.68kN 4 4
b v b v
?d2
单个螺栓承压承载力设计值： Ncb ? ?tdfcb ? 20 ? 20 ? 470 ? 188000N=188kN
b 此连接螺栓所能承受的最大轴力设计值： Fmax ? nNv ? 13?188 ? 2444kN
构件截面最大能承受的轴力设计值： Fmax ? A1 f ? 5110 ? 205 ? 1048kN 所以此高强度螺栓承压型连接最大能承受的轴力设计值 Fmax=1048kN。
8
3.18. 双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力 N=550kN。钢材为 Q235B 钢，角钢与节点板、 节点板与端板采用焊缝连接焊条采用 E43 型焊条，端板与柱采用双排 10.9 级 M20 高强 度螺栓连接。构件表面采用喷砂后涂无机富锌漆处理。试求： 1）角钢与节点板连接的焊缝长度；
60 80 80 80 80 60
20
20 -14
2）节点板与端板的焊缝高度； 3）验算高强度螺栓连接（分别按摩擦型和承压 型连接考虑） 。 解： 1）角钢与节点板连接的焊缝长度（两侧缝） 已知 hf=6mm，查附表 1.3： f fw ? 160N/mm2
6 45°
10 0
2L100x80x8 =550kN
不等边角钢长肢相并（P73 表 3.3.1）K1=0.65，K2=0.35。 角钢肢背所需焊缝计算长度： lw1 ?
0.65 ? 550 ?103 K1 N ? ? 266mm w ?hef f 2 ? 0.7 ? 6 ?160 0.35 ? 550 ?103 K2 N ? ? 143mm w ?hef f 2 ? 0.7 ? 6 ?160
角钢肢尖所需焊缝计算长度： lw2 ?
肢背焊缝长度： l1 ? lw1 ? 2hf ? 266 ? 2 ? 6 ? 278mm取280mm 肢尖焊缝长度： l2 ? lw2 ? 2hf ? 143 ? 2 ? 6 ? 155mm 2） 节点板与端板的焊缝高度 预选焊脚尺寸：最大焊脚尺寸： hf max ? 1.2t ? 1.2 ?14 ? 16.8mm
， ，
最小焊脚尺寸： hf max ? 1.5 t ? 1.5 ? 20 ? 6.7mm 节点板与端板焊缝计算长度： lw ? l ? 2hf ? 440 ? 2 ? 8 ? 424mm 焊缝截面所受的剪力： V ? N cos 45 ? 550 ? 2 / 2 ? 388.9kN 焊缝截面所受的拉力： F ? N sin 45 ? 550 ? 2 / 2 ? 388.9kN
取 hf=8mm。
F V 388.9 ? 103 ?f ? ??f ? ? ? 81.89N/mm2 Af Af 2 ? 0.7 ? 8 ? 424
??f ? ? 焊缝强度验算： ? ? ?f
? ? 81.89 ? 2 2 2 w 2 ? ? ? ? f ? ? 1.22 ? ? 81.89 ? 106N/mm ? f f ? 160N/mm ? ? ?
2
2
所选焊脚尺寸满足要求。
9
3）验算高强度螺栓连接（分别按摩擦型和承压型连接考虑） 查表 3.5.2 10.9 级 M20 高强螺栓预拉力 P=155kN， 构件表面采用喷砂后涂无机富锌漆处 理 μ=0.35. a. 摩擦型连接
b 单个螺栓受剪承载力设计值： Nv ? 0.9nf ? P ? 0.9 ?1? 0.35 ?155 ? 48.83kN
单个螺栓受拉承载力设计值： 螺栓平均承受剪力=拉力： 拉-剪共同作用： b. 承压型连接
N tbe ? 0.8P ? 0.8 ?155 ? 124kN
V ( F ) 388.9 ? =38.89kN 2?5 10
Nv ? Nt ?
N v N t 38.89 38.89 ? b ? ? ? 1.11 ? 1 b Nv Nt 49 124
连接不满足要求。
b 2 b 2 b 2 查附表 1.3 高强度螺栓承压型连接： f v ? 310N/mm ， f c ? 470N/mm f t ? 500N/mm
单个螺栓受剪承载力设计值（受剪面不在螺纹处） ：
b Nv ? nv ?
?d2
4
f vb ? 1? 3.14 ?
202 ? 310 ? 97340N=97.34kN 4
b b 单个螺栓承压承载力设计值： Nc ? ?tdfc ? 20 ? 20 ? 470 ? 188000N=188kN
单个螺栓受拉承载力： N tbe ? Ae f tb ? 245? 500 ? 122500 N ? 122.5kN e
? N ? ? Nt ? ? 38.89 ? ? 38.89 ? 拉-剪共同作用时： ? v ?? b ? ? ? ? ?? ? ? 0.51 ? 1 b ? N N 97.34 122.5 ? ? ? ? v t ? ? ? ?
b Nv ? 38.89kN
2
2
2
10
4、5.受弯构件、梁的设计
5.1 某楼盖两端简支梁跨度 15m，承受静力均布荷载，永久荷载标准值为 35kN/m（不 包括梁自重） ，活荷载标准值为 45kN/m，该梁拟采用 Q235B 级钢制作，采用焊接组合 工字形截面。若该梁整体稳定能够保证，试设计该梁。 解： 1） 内力计算 荷载标准值：活荷载标准值：q=45kN/m，永久荷载标准值：g=35kN/m 荷载设计值：活荷载设计值：q=45×1.4＝63kN/m， 永久荷载设计值：g=35×1.2=42kN/m 跨中最大弯矩设计值： M ? 支座最大剪力设计值： V ? 2） 初选截面
ql 2 (63 ? 42) ?152 ? =2953kN.m 8 8
ql (63 ? 42) ?15 ? =787.5kN 2 2 预估板厚大于 16mm，f=205N/mm，考虑截面塑性发展。
M x 2953 ?106 所需的截面抵抗矩： Wx ? ? =13719512mm3 ? x f 1.05 ? 205
① 腹板高度 最小高度： hmax ?
5 fl ? l ? 5 ? 205 ?15 ?103 ?15 ?103 ? ? ?? ? =934.6mm 5 31.2 E ? ?? ? ? 31.2 ? 2.06 ?10 ? 400 ?
经济高度： he ? 7 3 W ? 300 ? 7 ? 3 13719512-300=1376mm 取腹板高度为：hw1400mm。 ②腹板厚度： 由抗剪强度要求： tw ?
1.2Vmax 1.2 ? 787.5 ?103 ? =5.4mm hw f v 1400 ?125
由局部稳定和构造要求： tw ? ③翼缘尺寸
hw 1400 ? =11mm 取 tw=12mm 3.5 3.5
假设梁高为 1450mm，则需要的净截面惯性矩： h 1450 I x ? Wx ? ? 13719512 ? =9946646341mm4 2 2
11
腹板惯性矩： I x ?
3 tw hw 12 ?14003 ? ? 2744000000mm4 12 12
则翼缘需要的面积为： bt ?
2( I x ? I w ) 2 ? (9946646341 ? 2744000000) ? ? 7350mm 2 h2 14502
400
为满足翼缘局部稳定要求： t ? 所选截面如右图所示： 3） 截面验算 截面几何性质
b 400 ? ? 15.4mm 取 t=16mm 26 26
12
截面面积： A ? 2bt ? hwtw ? 2 ? 400 ?16 ?1436 ?12 ? 29600mm2 截面惯性矩： I x ? 截面抵抗矩： Wx ? 强度验算 钢梁自重标准值： g ? A? g ? ? 29600 /10002 ? ? 7.85 ? 9.8=2.277kN/m 钢梁自重设计值： g ? 1.2 ? 2.28=2.73kN/m
g1l 2 2.73 ?152 ? =76.85kN.m 由自重产生的弯矩： M ? 8 8
b ? tw 400 ? 12 ? ? 12.1 ? 13 2t 2 ?16
3 bh3 (b ? tw )hw 400 ?14323 (400 ? 12) ?14003 ? ? ? ? 10075118933mm4 12 12 12 12
Ix 10075118933 ? =14071395mm3 h/2 1432 / 2
∴考虑截面塑性发展
抗弯强度： ? ?
Mx (2953.125 ? 76.853) ?106 ? =205N/mm2 ? f ? 215N/mm2 ? xWx 1.05 ?14071395
剪应力、刚度不需要算，因为选腹板尺寸和梁高时已得到满足。 支座处设置支承加劲肋，不需验算局部压应力。 整体稳定依题意满足。 4） 局部稳定验算 b ? tw 400 ? 12 ? ? 12.1 ? 13 满足 翼缘： 2t 2 ?16 腹板：170 ?
hw 1400 ? ? 117 ? 80 ，不利用腹板屈曲后强度。应设置横向加劲肋。设计略 tw 12
12
18
1400
18
?1 1? ?1 1? 通常 b ? ? ~ ? h ? ? ~ ? ?1450 ? 290 ~ 483mm 取：b=400mm ? 5 3? ? 5 3?
5.2 某工作平台梁两端简支，跨度 6m，采用型号 I56b 的工字钢制作，钢材为 Q345。该 梁承受均布荷载，荷载为间接动力荷载，若平台梁的铺板没与钢梁连牢，试求该梁所能 承担的最大设计荷载。 解： 1）截面几何性质： 查附表 8.5 热轧普通工字钢： A=146.58cm2， Ix=68503cm4， Wx=2446.5cm3， Sx=1146.6cm4， Iy=1423.8cm4，ix=21.62cm，iy=3.12cm。 2）内力计算 f=295N/mm2
ql 2 q ? 62 ? =4.5qkN.m 8 8
假设梁上作用均布荷载 q 则跨中最大弯矩： M ? 3） 设计荷载 按抗弯强度： ? ?
q ? ? xWx f / 4.5 ?
Mx 4.5q ? ? f 得： ? xWx ? xWx
1.05 ? 2446500 ? 295 ? 168N/mm 2 6 4.5 ?10
按整体稳定： ? ?
Mx 4.5q ? ? f ，均布荷载作用在上翼缘，自由长度 l1/m=6 查附 ?bWx ?bWx
0.59 ? 2446500 ? 295 ? 64N/mm 2 6 4.5 ?10
表 3.2 ?b ? 0.59 得： q ? ?bWx f / 4.5 ? 按刚度： ? ?
M xl 2 4.5q ? 62 ? l ? ? ?? ? 15 得标准值： 5 4 10EI x 10 ? 2.05 ?10 ? 68503 ?10 ? 400 ? ?
q?
10 ? 2.06 ?105 ? 68503 ?104 ?15 ? 131N/mm2 ，设计值： q ?? 131?1.3 ? 170N/mm2 6 2 4.5 ?10 ? 6000
所以该梁所能承受的最大荷载设计值为 q=64N/mm2（由整体稳定控制） 。
5.3 如习题 5.3 图所示，某焊接工字形等截面简支梁，跨度 10m，在跨中作用有一静力 集中荷载， 该荷载有两部分组成， 一部分为恒载， 标准值为 200kN， 另一部分为活荷载， 标准值为 300kN，荷载沿梁跨度方向支承长度为 150mm。该梁支座处设有支承加劲肋。 若该梁采用 Q235B 钢制作，试验算该梁的强度和刚度是否满足要求。 解： 1) 截面几何性质 截面面积： A ? 2bt ? hwtw ? 2 ? 300 ? 20 ?1200 ? 8 ? 21600mm2
13
300
10000
Ix ?
3 bh3 (b ? tw )hw 300 ?12403 (300 ? 8) ?12003 ? ? ? ? 5617600000mm 4 12 12 12 12
对 x 轴截面抵抗矩： Wx ? 对 x 轴截面面积矩：
Ix 5617600000 ? =9060645mm3 h/2 1240 / 2
2 Sx ? bt ? (hw ? t ) / 2 ? hw tw / 4 ? 300 ? 20 ? (1200 ? 20) / 2 ? 8?12002 /4=5100000mm3
2）内力计算 恒载：标准值为 P1=200kN，设计值：P1=1.2×200=240kN 自重标准值：g=21600×7.85×9.8/10002=1.662kN/m， 设计值：g=1.2×1.662=1.994kN/m 活荷载：标准值为 300kN，设计值：P2=1.4×300=420kN
Pl gl 2 (200 ? 300) ?10 1.662 ?102 ? ? ? =1270.775kN.m 跨中最大弯矩标准值： M ? 4 8 4 8
跨中最大弯矩设计值： M ?
Pl gl 2 (240 ? 420) ?10 1.994 ?102 ? ? ? =1674.93kN.m 4 8 4 8 Pl gl 2 (240 ? 420) ?10 1.994 ?102 ? ? ? =1674.93kN.m 4 8 4 8
跨中最大弯矩设计值： M ? 跨中最大剪力设计值： V ?
P (240 ? 420) ? =330kN 2 4 P gl (240 ? 420) 1.994 ?10 + =340kN 支座最大剪力： R ? ? ? 2 2 2 2
3）截面强度验算 b/t=300/20=15 <26，可以考虑截面塑性发展。 抗弯强度： ? ?
Mx 1674.93 ?106 ? =176N/mm2 ? f ? 205N/mm2 ? xWx 1.05 ? 9060645 VSx 340 ?103 ? 5100000 ? =39N/mm2 ? f v ? 125N/mm2 I x tw 5617600000 ? 8
14
抗剪强度： ? ?
20
对 x 轴截面惯性矩：
600
1240
8
600
20
局部压应力：lz=5hy+a=5×20+150=250mm
?c ?
? P 1? (240 ? 420) ?103
lztw ? 250 ? 8
=330N/mm2 ? f ? 205N/mm2
梁的强度不满足要求。 4） 刚度验算 全部荷载作用：
??
M xl 2 1270.775 ?106 ?100002 ? l ? ?10000 ? ? ? 9.2mm ? ? ? ? 25mm 5 12EI x 12 ? 2.05 ?10 ? 5617600000 ? 400 ? ? ? ? 400 ? ?
活荷载作用：
? 300 ?10 ? ?106 ?100002 ? ? M l 4 ? ? l ? ?10000 ? ?? x ? ? ? 5.4mm ? ? ? ? 20mm 5 12 EI x 12 ? 2.05 ?10 ? 5617600000 ? 500 ? ? ? ? 200 ? ?
2
梁的强度和刚度满足要求。
5.4 如果习题 5.3 中梁仅在支座处设有侧向支承，该梁的整体稳定是否能满足要求。如 果不能，采用何种措施？ 解： 1）截面几何性质
3 2tb3 h0tw 2 ? 20 ? 3003 1200 ? 83 ? ? ? =90051200mm4 对 y 轴的惯性矩： I y ? 12 12 12 12
iy ?
Iy A
?
l 10000 90051200 =64.57mm → ?y ? y ? =154.88 21600 iy 64.57
2）整体稳定验算：
??
l1t1 10000 ? 20 ? =0.538<0.2 ， ?b ? 0.73 ? 0.18? ? 0.73 ? 0.18 ? 0.538=0.827 b1h 300 ?1240
15
2 ? ? ? ?yt1 ? 4320 Ah ? 235 ?b ? ? b 2 1? ? ? ? ?b ? ? fy ?y Wx ? ? 4.4h ? ? ? 2 4320 21600 ?1240 ? 235 ? 154.88 ? 20 ? ? ? ? 0.827 ? ? ? 1 ? ? 0.506 ? 0.6 ? ? ?? 2 154.88 9060645 4.4 ?1240 ? ? 235 ? ? ? ?
??
Mx 1674.93 ?106 ? =365N/mm2 ? f ? 205N/mm2 ?bWx 0.506 ? 9060645
该梁的整体稳定是不能满足要求。 改进措施：在跨中集中力作用处设一侧向支承。则 l0y=5000mm
?y ?
ly iy
?
5000 =77.44 ，查附表 3.1 ?b ? 1.75 64.57
2 ? ? ? ?yt1 ? 4320 Ah ? ? 235 ?b ? ? b 2 1? ? ? ? ? b ? fy ?y Wx ? ? 4.4h ? ? ? 2 4320 21600 ?1240 ? 235 ? 77.44 ? 20 ? ? ? ? 1.75 ? ? ? 1? ? ? 3.874 ? 0.6 ? ?? 2 77.44 9060645 4.4 ?1240 ? ? 235 ? ? ? ?
' 材料已进入弹塑性，需要修正： ? b ? 1.07 ?
0.282
?b
? 1.07 ?
0.282 ? 0.997 3.874
Mx 1674 .93? 106 ?? ? ? 185N/mm2 ? f ? 205N/mm2 ? bWx 0.997? 9060645
因此若在梁的跨中受压翼缘处设置侧向支承，就能满足整体稳定的要求。
16
6. 轴心受力构件
6.1 试选择习题 6.1 图所示一般桁架轴心拉杆双角钢截面。轴心拉力设计值为 250kN， 计算长度为 3m，螺杆直径为 20mm，钢材为 Q235，计算时可忽略连接偏心和杆件自重 的影响。 5） 解：f=215N/mm2 设螺孔直径为 21.5mm 构件所需净面积： An ?
N 250 ?103 ? ? 1163mm2 f 215
但根据附表 10.1，当角钢 b=75mm 时，允许开孔的最大直径为 21.5mm，试选用 2L75*5 查附表 8.3 等边角钢 2L75×5：A=1482mm2 净截面面积： An ? A ? 2d0t ? 1482 ? 2 ? 21.5? 5 ?? 1267mm2 ? 所需净截面面积1163mm2 强度满足要求。 长细比：设两肢相距 10mm。查附表 ix=24.3mm，iy=34.3mm。
?x ?
l0 x 3000 ? ? 123.5 ? ?? ? ? 350 ix 24.3
选用等边角钢 2L75×5，强度和刚度可以满足要求。
6.2 试计算习题 6.2 图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）,轴心受压柱所能承受 的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明，柱高 10m，两端铰接，翼缘为焰切 边，钢材为 Q235。 解：根据截面制造工艺查表 6.4.1，焊接，翼缘为焰切边，截面对 x、y 轴均属 b 类。 由于构件截面无削弱，强度不起控制作用，最大承载力由整体稳定控制。 1）截面一 f=205N/mm2
解：计算截面几何性质
A ? 2 ? 500? 20 ? 500? 8 ? 24000 mm2
Ix ?
1 500 ? 540 3 ? 492 ? 500 3 ? 1436000000 mm 4 12 1 Iy ? 2 ? 20 ? 500 3 ? 500 ?8 3 ? 416688000 mm 4 12
?
?
?
?
ix ?
1436000000 416688000 ? 244.61mm ， i y ? ? 131.76mm 24000 24000
17
?x ?
l0 y 10000 l0 x 10000 ? ? 40.88 ? ?? ? ? 150 ， ? y ? ? ? 75.89 ? ?? ? ? 150 ix 244.61 i y 131.76
刚度满足要求。 整体稳定验算 已知截面翼缘为焰切边，对 x 轴、y 轴为 b 类截面， ?x ? ? y
?y ? 75.89 ，查表得： ? x ? 0.72 ? (0.72 ? 0.714) ? 0.89 ? 0.715
N ? A? y f ? 24000? 0.715? 205 ? 3516127 N ? 3516kN
局部稳定验算 翼缘：
b1 500 ? 8 235 235 ? ? 12.3 ? (10 ? 0.1? max ) ? (10 ? 0.1 ? 75.89) ? 17.59 t 2 ? 20 fy 235 hw 500 235 235 ? ? 62.5 ? (25 ? 0.5? max ) ? (25 ? 0.5 ? 75.89) ? 62.95 满足。 tw 8 fy 235
腹板：
轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值 N=3516kN。 2） 截面二 解：计算截面几何性质
A ? 2 ? 400? 25 ? 400? 10 ? 24000 mm2
Ix ?
1 400 ? 450 3 ? 390 ? 400 3 ? 957500000 mm 4 12 1 Iy ? 2 ? 25 ? 400 3 ? 400 ? 10 3 ? 266700000 mm 4 12
?
?
?
?
ix ?
957500000 266700000 ? 199.74mm ， i y ? ? 105.42mm 24000 24000
l0 y 10000 l0 x 10000 ? ? 50.07 ? ?? ? ? 150， ? y ? ? ? 94.9 ? ?? ? ? 150 i x 199.74 i y 105.42
?x ?
刚度满足要求。 整体稳定验算 已知截面翼缘为焰切边，对 x 轴、y 轴为 b 类截面， ?x ? ? y
?y ? 94.9 ，查表得： ? y ? 0.594? (0.594? 0.588) ? 0.9 ? 0.589
N ? A? y f ? 24000? 0.589? 205 ? 2897093 N ? 2897kN
18
局部稳定验算 翼缘：
b1 400 ? 10 235 235 ? ? 7.8 ? (10 ? 0.1? max ) ? (10 ? 0.1 ? 94.9) ? 19.49 t 2 ? 25 fy 235 hw 400 235 235 ? ? 40 ? (25 ? 0.5? max ) ? (25 ? 0.5 ? 94.9) ? 72.43 满足。 tw 10 fy 235
腹板：
轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值 N=2897kN。 从上述结果看出，两种构件截面面积相同，但截面一的设计使截面开展，获得了较 大的惯性矩和回转半径，因此所能承受的最大轴心力设计值高于截面二，体现了“宽肢 薄壁”的设计理念。
6..3 试设计一工作平台柱。柱的轴心压力设计值为 4500kN（包括自重） ，柱高 6m，两 端铰接，采用焊接工字形截面（翼缘为轧制边）或 H 型钢，截面无削弱，钢材为 Q235。 解： 1） 焊接工字形截面设计 初选截面： 翼缘为轧制边， 对 x 轴属 b 类， 对 y 轴属 c 类， 假设 λ=60， 查附表 4.3： φ=0.709 所需截面面积为： A ?
N 4500 ?103 ? ? 29521mm2 ? f 0.709 ? 215
l0x ?
两主轴所需的回转半径为： ix ?
?
l0y 6000 6000 ? 100 ， iy ? ? ? 100 60 ? 60
查 P410 附录 5，三块钢板焊成的工字形截面的系数，α1=0.43，α2=0.24，则所需截面轮 廓尺寸为： h ?
?1
ix
?
iy 100 100 ? 233mm ， b ? ? ? 417mm 0.43 ? 2 0.24
A ? 2 ? 550? 20 ? 500? 12 ? 28000 mm2
1 550 ? 540 3 ? 538 ? 500 3 ? 1612933333 mm 4 12 1 Iy ? 2 ? 20 ? 550 3 ? 500 ? 12 3 ? 554655333 mm 4 12 Ix ?
?
?
12
?
?
19
20
500 540
20
考虑焊接工艺的要求，一般 h 不宜太小，若取 b=h0=450mm，则所需平均板厚： A 29521 t? ? ? 22mm ，板件偏厚。试选 bt=550×20，腹板 hwtw=500×12 如图所示： 3b 3 ? 450 截面验算： （由于无孔洞削弱，不必验算强度） 550 截面几何性质：
ix ?
1612933333 554655333 ? 240.01mm ， i y ? ? 140.74mm 28000 28000
l0 y l0 x 6000 6000 ? ? 25 ? ?? ? ? 150， ? y ? ? ? 42.63 ? ?? ? ? 150刚度满足 ix 240 i y 140.74
?x ?
对 y 轴属 c 类， ?y ? 42.63，查表得： ? y ? 0.826? (0.826? 0.820) ? 0.63 ? 0.822 整体稳定验算： ? ? 局部稳定验算 翼缘：
b1 550 ? 12 235 235 ? ? 13.45 ? (10 ? 0.1? max ) ? (10 ? 0.1 ? 42.63) ? 14.26 t 2 ? 20 fy 235 hw 500 235 235 ? ? 41.67 ? (25 ? 0.5?max ) ? (25 ? 0.5 ? 42.63) ? 46.32 满足。 tw 12 fy 235
N 4500? 103 ? ? 195N/mm2 ? f ? 205N/mm2 ?A 0.822? 28000
腹板：
所选截面满足要求。 2） H 型钢截面设计 参照焊接工字形截面尺寸， 选用宽翼缘 H 型钢， b/h>0.8， 对 x、 y 轴属 b 类， 假设 λ=60， 查附表 4.2：φ=0.807
N 4500 ?103 所需截面面积为： A ? ? ? 27201mm2 ? f 0.807 ? 215
查 P447 附表 8.9 选择 HW414×405， A=296.2cm2， Ix=93000cm4，Iy=31000cm4， ix=17.7cm， iy=10.2cm。 验算所选截面（由于无孔洞削弱，不必验算强度）
?x ?
l0 y 6000 l0 x 6000 ? ? 33.9 ? ?? ? ? 150， ? y ? ? ? 58.82 ? ?? ? ? 150 刚度满足 ix 177 iy 102
) ? 0.82 ? 0.814 对 x，y 轴属 b 类， ?y ? 58.82，查表得： ? y ? 0.818? (0.818? 0.813
整体稳定验算：
405
28
??
型钢截面局部稳定满足不需验算。 所选截面满足要求。
18
28
20
414
N 4500? 103 ? ? 187N/mm2 ? f ? 205N/mm2 ?A 0.814? 28000
钢结构设计原理复习题及参考答案[1]
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4）
钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)
页脚内容1 《钢结构设计原理》 三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN ，钢材Q345-A ，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 解： 三级焊缝 查附表1.3：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010 N f l t σ?===>=?，不可。 改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度： m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310 N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310 v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。 方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
页脚内容 2 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b =460mm ，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： 1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?，取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ，仅用两侧缝连接，盖板宽b 不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸：t h t ==m ax m m 6f ，mm 最小焊脚尺寸：7.4105.15.1min f =?==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=?????=?=f b h N β 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 557184942816101500331=-?=-=N N N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）： mm 172620067.045571847.04f w f f 1f w =+???=+?=+=h f h N h l l 取侧面焊缝实际长度175mm L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。
钢结构设计原理练习题参考答案
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0
8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 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）。
钢结构设计基本知识课后知识题目解析(张耀春版)
**
《钢结构设计原理》
三. 连接
3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材
Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。 N
N
500
解：
10
三级焊缝
查附表 1.3：
f tw
265 N/mm 2 ，
f
w v
180 N/mm 2
不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mm
N lwt
1500103 480 10
312.5N/mm2
ftw
265N/mm2 ，不可。
改用斜对接焊缝：
方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：
lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mm
N sin lw t
1500103 0.829 58310
213N/mm2
ftw
265N/mm2
N cos lw t
1500103 0.559 58310
144N/mm2
fvw
180N/mm2
设计满足要求。
方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
**
查附表
1.3：
f
w f
200 N/mm 2
试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板
与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度：
t2
A1 2b
500 10 2 460
5.4mm
，取
t2=6mm
由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证
与母材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采
用三面围焊。
1) 确定焊脚尺寸
最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm
2）焊接设计：
正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N3 2 0.7hf bf ffw 2 0.7 6 460 1.22 200 942816 N
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N
所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：
l lw
hf
N1 4 0.7hf
f
w f
hf
557184 4 0.7 6 200
6 172 mm
取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：
175 10 175
L=175×2+10(盖板距离)=360mm。
N
N
∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460×6mm，
6 6 500 10
钢结构设计原理习题及答案.doc
第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ ） A 、0
A、结构的重量大 B、造价高 C、易腐蚀、不耐火 D、施工困难多 8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在内，在下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）________________、2）____________________，3）____________________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括、。 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：_______ ____________、______________ _____。 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 5、我国在钢结构设计中采用过哪些设计方法？我国现行钢结构设计规范采用的是什么方法？与以前的方法比较有什么优点？
钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)
《钢结构设计原理》
三. 连接
3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材
Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。
解： 三级焊缝
N
N
500
查附表 1.3：
f tw
?
265 N/mm 2 ，
f
w v
? 180 N/mm 2
10
不采用引弧板： lw ? b ? 2t ? 500 ? 2 ?10 ? 480 mm
?
?
N lwt
1500 ?103 ?
480 ?10
? 312.5N/mm2
?
ftw
?
265N/mm2 ，不可。
改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：
lw? ? (b / sin? ) ? 2t ? (500 / sin 56?) ? 20 ? (500 / 0.829 ) ? 20 ? 583mm
?
?
N sin? lw? t
? 1500?103 ?0.829 583?10
? 213N/mm2
?
ftw
? 265N/mm2
?
?
N cos? lw? t
? 1500?103 ?0.559 583?10
? 144N/mm2
?
fvw
? 180N/mm2
设计满足要求。
方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
查附表
1.3：
f
w f
?
200 N/mm
2
试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连
接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度：
t2
?
A1 2b
?
500 ?10 2? 460
?
5.4mm
，取
t2=6mm
由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母
材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面
围焊。
1
钢结构设计原理习题及参考答案
钢结构设计原理习题及参考答案1 单项选择题 1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？（） A、最大高度 B、最小高度 C、等强高度 D、经济高度答案：C 2.焊接的优点不包括（）。 A、直接连接方便简单 B、节省材料 C、结构刚度大，提高焊接质量 D、最大化体现钢材料性能答案：D 3.轴心压杆计算时满足（）的要求。 A、强度，刚度 B、强度，刚度，整体稳定 C、强度，整体稳定，局部稳定 D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D 4.对关于钢结构的特点叙述错误的是（）。 A、建筑钢材的塑形和韧性好 B、钢材的耐腐蚀性很差 C、钢材具有良好的耐热性和防火性 D、钢结构更适合于高层建筑和大跨结构 答案：C 5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是（）。 A、截面平均应力不超过钢材强度设计值 B、截面最大应力不超过钢材强度设计值 C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值 D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D 6.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（）。 A、最大应力达到钢材屈服点 B、平均应力达到钢材屈服点 C、最大应力达到钢材抗拉强度 D、平均应力达到钢材抗拉强度答案：B 7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？（） 精选范本
A、屈服点 B、抗拉强度 C、伸长率 D、线胀系数答案：D 8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（）。 A.E55型 B.E50型 C.E43型 D.E60型答案：C 9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用（）是比较合理的措施。 A、加厚翼缘 B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋 C、增加横向加劲肋的数量 D、加厚腹板答案：B 10.最大弯矩和其他条件均相同的简支梁，当（）时整体稳定最差。 A、均匀弯矩作用 B、满跨均布荷载作用 C、跨中集中荷载作用 D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A 11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，（）。 A、需配置横向加劲肋和纵向加劲肋 B、不需要配置加劲肋 C、需设置横向加劲肋 D、需配置纵向加劲肋答案：C 12.轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（）。 A、杆长相等 B、长细比相等 C、计算长度相等 D、截面几何尺寸相等答案：B 13.钢结构压弯构件设计应该进行哪几项内容的计算（）。 A、强度，弯矩作用平面内的整体稳定性，局部稳定，变形 B、弯矩作用平面内的稳定性，局部稳定，变形，长细比 C、强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，变形 D、强度，强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，长细比答案：C 1.钢梁进行刚度验算时，应按结构的正常使用极限状态计算，此时荷载应按（）计。 A、折算值 B、设计值 C、标准值 D、当量值答案：C 2.钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有（）。 精选范本
钢结构设计原理习题及答案
钢结构设计原理题库 一、单项选择题 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k C 35.0,65.021==k k D 35.0,75.021==k k
钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案
《钢结构设计原理》作业标答 3. 连接
3.8 试设计如图所示的对接连接 （直缝或斜缝） 。 轴力拉力设计值 N=1500kN， 钢材 Q345-A， 焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝 查附表 1.3： f t w ? 265N/mm2 ， f vw ? 180N/mm2 不采用引弧板： l w ? b ? 2t ? 500? 2 ?10 ? 480mm
10 500
解：
N
N
N 1500 ?103 ?? ? ? 312.5N/mm2 ? f t w ? 265N/mm2 ，不可。 lw t 480 ?10
改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：
? ? (b / sin ? ) ? 2t ? (500/ sin 56?) ? 20 ? (500/ 0.829) ? 20 ? 583mm lw
??
N sin ? 1500 ?103 ? 0.829 ? ? 213N/mm2 ? f t w ? 265N/mm2 ?t lw 583 ?10 N cos ? 1500 ?103 ? 0.559 ? ? 144N/mm2 ? fvw ? 180N/mm2 ?t lw 583 ?10
??
设计满足要求。 方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9
条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表 1.3： f fw ? 200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连 接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： A 500 ?10 t2 ? 1 ? ? 5.4mm ，取 t2=6mm 2b 2 ? 460 由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母 材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面 围焊。
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钢结构设计原理的课程设计报告
XX 工学院 课程实训 课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越）
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2
6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。 屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸
三、支撑布置 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 上弦平面支撑布置
屋架和下弦平面支撑布置
垂直支撑布置 4、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层
2011-2012钢结构设计原理 试题及答案 2
广州大学2010~2011 学年第 1 学期考试卷 课程钢结构设计原理考试形式（开卷/闭卷，考试/考查）学院土木工程系建工专业班级学号姓名_ （改题需注意：每个小题处仅写扣分，即负分，如-1，不能写加分，如+1，大题（如一、二）前写得分，如20，不能写+20，小题（如1，2）前不能写得分，另外，改完后需核准每一小题扣分、每一大题得分；而且每一大题得分应与上表中的分数统计一致，最后还要把上表的总分核准，卷子改完后，需找另一人按照上述程序复核一下，分数有修改处需相应改题老师签字，否则在考卷的评估中，改卷老师就要领取相应的教学事故，会影响以后的聘任） 一、选择题：（每题1分，共10分） 1. 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 2. 钢材牌号Q235、Q345、Q390是根据材料的___a__进行命名。 a 屈服点 b 设计强度 c 标准强度 d 含碳量 3. 在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是__ c _。 a 碳磷硅 b 硫磷锰 c 硫氧氮 d 碳锰矾 4．轴心压杆整体稳定公式 N f A ? ≤的意义为__d____。 a 截面平均应力不超过材料的强度设计值； b 截面最大应力不超过材料的强度设计值； c 截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值； d 构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。 5. 为提高梁的整体稳定性，从用钢量的角度，经济的做法是（ c ） a加强两个翼缘b加强受拉翼缘 c受压翼缘设侧向支承d加高腹板 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是__d____。 a 摩擦面处理不同 b 材料不同
钢结构设计原理练习题答案
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0
8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 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）。
钢结构设计原理课后习题答案
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3. 连接
《钢结构设计原理》作业标答
3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材
Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。
N
N
500
解：
三级焊缝
10
查附表 1.3：
f tw
265 N/mm 2 ，
f
w v
180 N/mm 2
不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mm
N lwt
1500 103
480 10
312.5N/mm2
f
w t
265N/mm2 ，不可。
改用斜对接焊缝：
方法一：按规取 θ=56°，斜缝长度：
lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mm
N sin lw t
1500103 0.829
58310
213N/mm2
ftw
265N/mm2
N cos lw t
1500103 0.559 58310
144N/mm2
fvw
180N/mm2
设计满足要求。
方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
查附表
1.3：
f
w f
200 N/mm 2
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钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案
《钢结构设计原理》作业标答 3. 连接 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN ，钢材Q345-A ，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 解： 三级焊缝 查附表：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010N f l t σ?===>=?，不可。 改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度： m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559 144N/mm 180N/mm 58310v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。 方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 条件同习题，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表：2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b =460mm ，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度：1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?，取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ，仅用两侧缝连接，盖板宽b 不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。
钢结构设计原理练习题参考答案
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中,失效概率P f 与可靠指标β的关系为( B )。 A 、P f 越大,β越大,结构可靠性越差 B 、P f 越大,β越小,结构可靠性越差 C 、P f 越大,β越小,结构越可靠 D 、P f 越大,β越大,结构越可靠 2、若结构就是失效的,则结构的功能函数应满足( A ) A 、0
A、密封性好 B、自重轻 C、制造工厂化 D、便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度就是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态就是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构就是因为钢结构具有以下特点:1)______强度高、自重轻__________、2)_____塑性、韧性好_______________,3)______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求,结构的极限状态可分为下列两类:__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时,相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比,具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则就是什么？ 3、两种极限状态指的就是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论与分项系数设计公式中,各符号的意义？ 第2章钢结构材料 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就是( A )。
钢结构—第四章课后答案
P108 4.1解： 示意图要画 焊缝承受的剪力V=F=270kN ；弯矩M=Fe=270?300=81kN.m I x =[0.8?(38-2?0.8)3]/12+[(15-2)?1?19.52]?2=13102cm 4= 腹板A e =0.8?(38-2?0.8)=29.12 cm 2 截面最大正应力 σmax =M/W= 81?106?200/13102?104=123.65 N/mm 2≤f t w =185N/mm 2 剪力全部由腹板承担 τ=V/A w =270?103/2912≤=92.72 N/mm 2 =f v w =125N/mm 2 腹板边缘处”1”的应力 σ1=(M/W)(190/200) =123.65(190/200)=210.19 =117.47 腹板边缘处的折算应力应满足 1.1w zs t f σ= 2≤1.1f t w =203.5N/mm 2 焊缝连接部位满足要求 4.2解：(1) 角钢与节点板的连接焊缝“A ”承受轴力 N=420kN 连接为不等边角钢长肢相连 题意是两侧焊 肢背分配的力N 1=0.65 ?420=273 kN 肢背分配的力N 2=0.35 ?420=147 kN h fmin =1.5(t max )1/2=1.5(10)1/2=4.74mm h fmax =1.2(t min )=1.2(6)=7.2mm 取h f =6mm 肢背需要的焊缝长度l w1=273?103/(2?0.7?6?160)+2?6=203.12+12=215.13mm 肢尖需要的焊缝长度l w2=147?103/(2?0.7?6?160)+2?6=109.38+12=121.38mm 端部绕角焊2h f 时，应加h f （书中未加） 取肢背的焊缝长度l w1=220mm ；肢尖的焊缝长度l w2=125mm 。 l wmax =60h f =360mm ；l wmin =8h f =48mm ； 焊缝“A ”满足要求 4.3解：节点板与端板间的连接焊缝“B ”承受拉力N 对焊缝“B ”有偏心，焊缝“B ”承受拉力N=(1.5/1.8) ?420=350kN ；剪力V=(1/1.8) ?420=233.33 kN ； 弯矩M=350?50=17.5 kN.m h fmin =1.5(t max )1/2=1.5(20)1/2=6.71mm h fmax =1.2(t min )=1.2(10)=12mm 焊缝“B ”h f =7mm 焊缝“B ”A 点的力最大 焊缝“B ”承受的剪应力 τ=233.33?103/(2?0.7?7?386)=61.68 N/mm 2 焊缝“B ”承受的最大正应力
《钢结构设计原理》课程教学大纲
《钢结构设计原理》课程教学大纲 课程名称：钢结构设计原理 英文名称：Basis of Steel Structure 课程编号：060116 学时数：48 其中实验学时：0 课外学时：0 学分数：4.8 适用专业：土木工程专业（专业基础必修课） 一、课程的任务、目的和作用 《钢结构设计原理》为土木工程专业学生的必修课，属于专业基础课。 通过本课程的学习，应使学生较全面地掌握钢结构材料的基本性能，掌握钢结构基本构件及其连接的设计计算方法，了解基本构件的构造设计。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 第1章绪论 1.1 钢结构的特点和应用 掌握钢结构的特点及应用范围。 1.2 钢结构的建造过程和内在缺陷 了解钢结构的建造过程和内在缺陷。 1.3 钢结构的组成原理 了解钢结构的组成原理。 1.4 钢结构的极限状态和极限状态法 掌握钢结构的极限状态；了解概率极限状态设计法。 1.5 钢结构的发展 了解钢结构的发展方向。 【重点】钢结构的特点和应用；钢结构的极限状态。 第2章钢结构的材料 2.1 对钢结构用材的要求 掌握对钢结构用材的要求。 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 掌握钢材的主要性能；了解钢材性能的鉴定方法。 2.3 影响钢材性能的因素
掌握影响钢材性能的因素。 2.4 钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载和快速加载的效应 掌握钢材的延性破坏和非延性破坏及循环加载和快速加载的效应 2.5 建筑钢材的类别及钢材的选用 掌握钢材的正确选用方法；了解建筑用钢的类别及其表示方法。 【重点】对钢结构用材的要求；钢材的主要性能；影响钢材性能的因素以及破坏形式；钢材的正确选用方法。 【难点】影响钢材性能的因素以及破坏形式。 第3章构件的截面承载能力——强度 3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 熟练掌握轴心受力构件的强度计算；掌握轴心受力构件的截面选择。 3.2 梁的类型和强度 熟练掌握梁的类型和其强度计算。 3.3 梁的局部压应力和组合应力 熟练掌握梁的局部压应力和组合应力计算。 3.4 按强度条件选择梁截面 掌握按强度条件选择梁截面的方法。 3.5 梁的内力重分布和塑性设计 了解梁的内力重分布和塑性设计。 3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算 熟练掌握拉弯、压弯构件的应用和强度计算。 【重点】轴心受力构件的强度计算；梁的类型和其强度计算；拉弯、压弯构件的应用和强度计算；按强度条件选择梁截面。 【难点】梁的内力重分布和塑性设计。 第4章单个构件的承载能力——稳定性 4.1 稳定问题的一般特点 了解稳定问题的一般特点及构件失稳形式。 4.2 轴心受压构件的整体稳定 熟练掌握轴心受压构件的整体稳定计算。 4.3 实腹式柱和格构式柱的截面选择计算 掌握实腹式柱和格构式柱的截面选择计算。 4.4 受弯构件的弯扭失稳 掌握受弯构件的整体稳定计算。 4.5 压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算 掌握压弯构件的面内和面外稳定性计算。 4.6 板件的稳定和屈曲后强度的利用 掌握板件的稳定计算；了解板件的屈曲后强度的利用。 【重点】轴心受压构件的整体稳定计算；受弯构件的整体稳定计算；压弯构件的面内和面外稳定性计算；板件的稳定计算。 【难点】受弯构件的整体稳定计算；压弯构件的面内和面外稳定性计算；板件的稳定计算；板件的屈曲后强度的利用。 第5章整体结构中的压杆和压弯构件 5.1 桁架中压杆的计算长度 掌握桁架中压杆的计算长度的确定。