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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2

160/w

f f N mm =123α=21

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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=，112

10006673

N N KN α==?= 焊缝长度计算：

11667

3720.720.78160w w

f f

N l mm h f ≥

==????∑，则实际焊缝长度为:

mm h mm l f w

48086060388283721=?=<=?+='，取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) 1.41102

y 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：4

462.2255.6 5.295102.23110

y Tx T r F F I τ-??=

=?? 4

8462.2166.2 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 KN 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)

275.51507269721937y mm ??+???+++???+++==?+??+??

2712719375.5143.5y mm =+++-=

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

11.7610143.5

74.96/2.2510

f x M y N mm I σ???===? V 引起的应力：3

2981036.27/27193

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 KN 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

mm I x ?=???+??=

42987440250850050714280mm S w =??+??= 41198744050714280mm S w =??=

（3）应力计算

322max

374102987440

52.1/125/2.68108

w w v x w VS N mm f N mm I t τ??===<=?? 腹板和翼缘交接处：

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）

22114053.24

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 ==

22164000i

x y

mm +=∑∑

（3）内力计算 T 引起的应力：611x

40.251016039.26164000T i i T y N KN x y ???===+∑∑ 61122

40.251060

14.73164000Ty

i i

T x N KN x y ???===+∑∑ V 引起的应力：11001010

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。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）

20214087.94

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min 350

4.18

5.4

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 ==?

=?=

350247.522

y V N N KN ==?

=?=，由支托承担。单个螺栓抗拉承载力（M20，22.45e A cm =）

24517041.65b b t e t N A f KN =?=?=

螺栓个数247.5

5.941.65

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 =。

350247.522

x N N N KN ==?

=?=， 247.50.020 4.95x M N e KN m =?=?=?

350247.522

y V N N KN ==?

=?=，由支托承担。 3611222

247.510 4.951012040.2241.6584(12040)

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：①12170d 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 KN =

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

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 KN =，247.50.020 4.95x M N e KN 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

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 22729mm =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

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

1038.510179.02055800n 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

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 =

[]026004015065.7

x x x l i λλ=

==≤=，a 类截面，查表得0.941x ?= []02600

13815018.9

y y y

l i λλ=

=≤=，b 类截面，查表得0.353y ?= 0.3532610215198086198.1N Af N KN ?≤=??==。

（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 ?= 138y λ=，b

类截面，按164y λ==查表得0.265y ?= 0.2652610310214411214.4N Af N KN ?≤=??==，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 ?=

0.7572610215424791424.8300N Af N KN KN ?≤=??==≥，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600.807λ?=?=（b 类）

则32250001028961289.610.807215

N A mm cm f ??====?，08000

13360x 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

[]08000

44150182

x x x l i λλ=

==≤=，b 类截面，查表得0.882x ?= []08000

77150104

y y y

l i λλ=

=≤=，b 类截面，查表得0.707y ?=

500010195.72050.707361.410N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，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) 3.41012

x I mm =

?-?=?，

3841

232420 3.951012y I mm =???=?

315.9x i mm ===

，4107.7y i mm ===

（2）整体稳定验算

[]0800025150315.9

x x x l i λλ=

==≤=，b 类截面，查表得0.953x ?= []08000

74150107.7

y y y

l i λλ=

=≤=，b 类截面，查表得0.726y ?= 3

500010202.32050.72634080

N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，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：2500202500824000A mm =??+?=

3294120

8500220500(250) 1.43510122

x I mm =

??+???+=? 3841

220500 4.171012y I mm =???=?

244.5x i mm ==

，4131.8y i mm ===

（2）整体稳定验算

[]01000041150244.5

x x x l i λλ=

==≤=，b 类截面，查表得0.895x ?= []010000

76150131.8

y y y

l i λλ=

=≤=，b 类截面，查表得0.714y ?=

320010186.72050.71424000

N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，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 2.671012y I mm =???=?

199.6x i mm ===

，4105.5y i mm ===

（2）整体稳定验算

[]01000050150199.6

x x x l i λλ=

==≤=，b 类截面，查表得0.856x ?= []010000

95150105.5

y y y

l i λλ=

=≤=，b 类截面，查表得0.588y ?=

320010226.82050.58824000

N Mpa f Mpa A σ??===≥=?，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 λ?=?=（b 类）

则322150*********.890.751215

y N A mm cm f ??====?，

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 ?= 3

150010191.62150.8079710y N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，绕实轴的整体稳定满足。

（3）确定柱宽

设130λ=

?52x λ===?07500

144.252

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：

474255.22[304.748.50(

)]16402 1.64102

x I cm mm =?+?==?

130x i mm ===， 0750058

133x x x l i λ===，

65[]1500.780ox x λλ?===≤=?=

150010198.32150.7809710

x N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，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297102152453585

V N ??=

== 1124535

930

244705255.2

V l T N a ?=== 130

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

44.40.78180f Mpa τ==??，62

6 5.70410188.60.78180

f Mpa σ??==??

160160w f Mpa f Mpa ====

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

410.410272.82951.05143310

x a x x M Mpa f Mp r W σ?====?? 2）挠度

(220)366/(1.22 1.420)391.2/11

2291.26410.488

6410.410313249391324.9391.05295

x r f

q kN m k

q kN m

M ql kN m x m x W mm cm x r f x ≥=+?==?+??=≥=??=??≥===?

5455666000384384 2.0610322411016.77[]15k q l v EIx mm v mm

?=?=?

???== 重选I50a

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。

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

133413112.8301(33.20.5)101(48.80.5)9344093440281033.23 3.1 1.75

(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 ?βλαη+??-+??-====????

?==

??+?=====?=+===、求

查附表22'.8(21)0.8(20.961)0.74

4320235

4320104822351.750.74127.728102352.50.6

0.2820.282

1.07 1.070.957

2.5

b b b b y X y b b Ah W f α?βηλ??-=??-=??=????

?????=????

??==-=-= 4、梁整6

497.310184.9215()0.957281010b X M Mpa f Mpa W ?????

?===?? 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

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：

钢结构第四章答案

验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364 x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 400 71.45.6 l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。承受轴心力设计荷载值N =1300kN ，钢材为 Q235。已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A =40cm 2，i y =，i x1=，I x1=218cm 4 ，y 0=， 1-21 y y x 1 x 1 x 260

缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A 1=。试验算该柱的整体稳定性是否满足解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7m l l == 22 4x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ???? ????=+-=+-=???? ? ????????????? x 11.1cm i = == 0x x x 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9 l i λ=== 0x 65.1λ=== 格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。由0x 65.1λ=，b 类截面，查附表得0.779?=，整体稳定验算： 3 2 130010208.6MPa 215MPa 0.77924010N f A ??==<=??? 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为8m 。承受压力设计荷载值N =600kN ，弯矩100kN m M =?，缀条采用∟45×5，倾角为45°，钢材为Q235，试验算该柱的整体稳定性是否满足已知：I22a A=42cm 2，I x =3400cm 4，I y1=225cm 4 ； [22a A=，I x =2394cm 4，I y2=158cm 4 ； ∟45×5 A 1=。解：①求截面特征参数截面形心位置： 1231.826 112mm 260112148mm 4231.8 x x ?= ==-=+， 24231.873.8cm A =+=

钢结构的连接练习题

第三章钢结构的连接 1．选择题（1）焊缝连接按构造分为两类，它们是 C 。 A. 手工焊缝和自动焊缝 B. 仰焊缝和俯焊缝 C. 对接焊缝和角焊缝 D. 连续焊缝和断续焊缝（2）在下图的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸f h 应满足 B 。 A. 102.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h B. )2~1(10125.1max min -=≤≤=??f f f h h h C. 122.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h D. 102.1125.1max min ?=≤≤=??f f f h h h （3）在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为 C 。P 204 A. 均分分布 B. 一端大、一端小 C. 两端大、中间小 D. 两端小、中间大（4）产生焊接残余应力的主要因素之一是 C 。

A. 钢材的塑性太低 B. 钢材的弹性模量太高 C. 焊接时热量分布不均 D. 焊缝的厚度太小（5）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 。 A. 静力强度 B. 刚度 C. 稳定承载力 D. 疲劳强度（6）采用螺栓连接时，构件发生剪切破坏是因为D 。 A. 螺栓较细 B. 钢板较薄 C. 截面削弱过多 D. 端距或栓间距太小（7）一个普通抗剪螺栓的设计承载力是 D 。 A. 螺栓杆的抗剪承载力 B. 螺栓的承压承载力 C. A、B中的较大值 D. A、B中的较小值（8）摩擦型高强螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力B 。 A. 提高 B. 降低 C. 按普通螺栓计算 D. 按高强度螺栓承压型连接计算（9）摩擦型高强螺栓在杆轴方向受拉时，承载力C 。P244 A. 与摩擦面的处理方法有关 B. 与摩擦面的数量有关 C. 与螺栓直径有关 D. 与螺栓的性能等级无关

钢结构基础第四章课后习题答案

第四章 4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 f y 235N mm 2 的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。E 206 103 N mm2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的 4.8某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑［性体，屈服强度为f y 235N mm2，弹性模量为 E 206 103N mm2，试画出o cry -人无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 L - F 「一 - i y 解：由公式 cr 以及上图的弹性模量的变化得cr - 曲线如下: 2 ) (2/3) f

构件在弹塑性状态屈曲。因此，屈曲时的截面应力分布如图截面的平均应力二者合并得O cry - A y 的关系式 3 4 2 % (0.027 y 3)% 3 o cry 1 0 画图如下 4.10验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为 N=1500KN 。全截面对y 轴的惯性矩|y 2tb 【12，弹性区面积的惯性矩 I ey 2t kb 〔12 2 E l ey cry 2_ -~ y 1 y 2 E ~~2- y 3 / 2t kb 12 2tb 3 12 2btf y 2kbt cr 0.5 2bt 0.3k 2)f y Q235钢，翼缘为火焰切割 I I kb ‘ b 入

250 解：已知N=1500KN ,由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度l ox=1200cm，对弱轴的计算长度l oy =400cm。抗压强度设计值 (1)计算截面特性 215 N mm2。毛截面面积截面惯性矩截面回转半径(2) 柱的长细比 2 A 2 1.2 25 0.8 50 100cm l x 0.8 503 12 2 1.2 25 25.6247654.9cm4 3 ? 4 I y 2 1.2 25/12 3125cm i x lx/A 1247654.9/100 12 21.83cm t12. 12 i y l y..A 3125100 5.59cm x l x,i x 1200 21.83 55 y l y . i y 400 5.59 71.6 (3)整体稳定验算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b类截面，由附表得到x 0.833，对弱轴屈曲时也属于b类截面，由附表查得y 0.741。 N.. ( A) 1500 103. 0.741 100 102202.4 f 215 N mm2 经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。 4.11 一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示，杆长为 12m，设计荷载N=450KN，钢材为Q235钢，试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定性是否满足？

钢结构连接习题

第三章钢结构连接习题简述钢结构连接的类型及特点受剪普通螺检有哪几种可能的破坏形式？如何防止？简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？影响高强螺栓承载力的因素有哪些？有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受的静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝的长度。习题图如图所示的螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21. 5 mm，试计算此连接最大承载力N=？图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？习题图图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。

①方案一：采用三面围焊的角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。 ②方案二：采用四面围焊的角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？ ③方案二所耗焊条是否少于方案一？习题图图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受的静力荷载设计值N=540kN。 ①要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。 ②取d1=d2 = 170mm，确定连接板和端板间焊缝的焊角尺寸h f=? ③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定的焊角尺寸h f是否满足要求？习题图图示为C级螺栓的连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17.65mm, d o=21.5mm，承受设计荷载P=l50kN

(完整版)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 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 1000530.03232 N 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 1100.720.78160w 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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：

钢结构武汉理工大学出版社课后习题答案

钢结构课后习题答案（仅供参考）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 。 22196.691100.720.78160w 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：11667 3720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w 48086060388283721=?=<=?+='，取390mm 。

钢结构的连接习题及答案

钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。（a ）（b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w 172142200=?-= 焊缝正应力为 223 /185/5.20314 17210490mm N f mm N w t =>=??=σ 不满足要求，改为斜对接焊缝。取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ ,焊缝长度 mm l w 2.21314256 sin 200 '=?-= 此时焊缝正应力为 220 3'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N t l N w f w =<=???==θσ 剪应力为 2 203' /125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N t l N w v w =<=???==θτ 斜焊缝满足要求。48.1560 =tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ?=?==202.0100 翼缘焊缝计算长度为 mm 106122130=?- 腹板焊缝计算长度为 mm 19010200=-

陈绍蕃钢结构第四章答案

第四章 4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？答：①残余应力对稳定系数的影响； ②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响； 4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？答：主要影响因素： ①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好； ③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳；采取措施： ①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度； ③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。 4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。 4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 1200 5521.8 l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。

钢结构第四章答案

第四章 4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364 x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 400 71.45.6 l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。

4.13图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。承受轴心力设计荷载值N =1300kN ，钢材为Q235。已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A =40cm 2，i y =10.9cm ，i x1=2.33cm ，I x1=218cm 4，y 0=2.1cm ，缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A 1=4.29cm 2。试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7m l l == 22 4x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ???? ????=+-=+-=???? ? ???????????? ? x 11.1cm i = == 0x x x 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9 l i λ=== 0x 65.1λ=== 格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。由0x 65.1λ=，b 类截面，查附表得0.779?=，整体稳定验算： 3 2 130010208.6MPa 215MPa 0.77924010N f A ??==<=??? 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。 4.15某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为8m 。承受压力设计荷载值N =600kN ，弯矩100kN m M =?，缀条采用∟45×5，倾角为45°，钢材为Q235，试验算该柱的整体稳定性是否满足？已知：I22a A=42cm 2，I x =3400cm 4，I y1=225cm 4； [22a A=31.8cm 2，I x =2394cm 4，I y2=158cm 4； ∟45×5 A 1=4.29cm 2。

第三章钢结构的连接课后习题答案

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= 213 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232 N N N KN α=- =?-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.032960.720.78160w w f f N l mm h f ≥==????∑，则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160 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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α== ?=， 11210006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑，

第三章钢结构的连接自测题标准答案

第三章钢结构的连接一．选择题 1.如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B） A.4mm B.6mm C.8mm D.10mm 2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ） A.最上点 B.最下点 C.焊缝长度的中点 D.水平荷载延长线与焊缝相交处 3.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1.5 2 t，最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分别为（D） A.t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B.t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度 C.t1为较小的被连接板件的厚度，t2为较大的被连接板件的厚度 D.t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度 4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊 4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。 A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意 6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。 A.未焊透 B.气孔 C.裂纹 D.夹渣 7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B ) A.弹性模量相适应 B.强度相适应 C.伸长率相适应 D.金属化学成份相适应 8.三级焊缝的质量检验内容为( C ) A.外观检查和100％的焊缝探伤 B.外观检查和至少20％的焊缝探伤 C.外观检查 D.外观检查及对焊缝进行强度实测 9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。题1图题2图

A ．I 级焊缝 B ．当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝 C ． II 级焊缝 D ． A 、B 、C 都正确 10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ） A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.d 点 11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ） A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．d 点 12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D ) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN 13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C ) A.12mm B.10mm C.8mm D.5mm 14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D ）题11图题10图题12图题13图题14图

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 =+=+=

钢结构习题(附答案)概要

钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。

E43E50 E55 T50 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需______指标。低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中

钢结构基本原理课后习题与答案完全版

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。 2.6 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

钢结构基础第三章课后习题答案

第三章 3.7一两端铰接的热轧型钢I20a 轴心受压柱，截面如图所示，杆长为6米，设计荷载N=450KN ，钢材为Q235钢，试验算该柱的强度是否满足？解：查的I20a 净截面面积A 为35502m m ,所以构件的净截面面积 232495.217235505.21*23550mm d A n =??-=-= 22/215/5.1383249 450000 mm N f mm N A N n =<=== σ 所以该柱强度满足要求。 3.8 一简支梁跨长为5.5米，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值10.2KN/m(不包括梁自重)，活荷载标准值25KN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠的侧向支撑，钢材为Q235，梁的容许挠度为l/250,试选择最经济的工字型及H 型钢梁截面，并进行比较。解：如上图示，为钢梁的受力图荷载设计值m KN q /24.47254.12.102.1=?+?= 跨中最大弯矩KNm ql M 63.1785.524.478 1 8122=??== f w M x x ≤= γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm f M w x x ?=??=≥γ 查型钢表选择I36a ，质量为59.9kg/m,Wx 为8750003 m m ，所以钢梁自重引起的恒载标注值m KN /58702.010008.99.59=÷?=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /79.35252.1058702.0=++=

挠度mm EI l q x k 13.1310 576.11006.2384105.579.35538458 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm I36a 满足挠度要求。查型钢表选择HN400x200x8x13，质量为66kg/m,Wx 为11900003m m 钢梁自重引起的恒载标注值m KN /6468.010008.966=÷?=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /85.35252.106468.0=++= 挠度mm EI l q x k 7.810 237001006.2384105.585.35538454 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。从经济角度来看，I36a 横截面面积为76.32 cm ，而HN400x200x8x13横截面面积为84.122cm ，所以选择I36a 更好。 3.9 图为一两端铰接的焊接工字型等截面钢梁，钢材为Q235。钢梁上作用两个集中荷载P=300KN(设计值)，集中力沿梁跨方向的支撑长度为100mm 。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。习题3.9 解：做出结构弯矩，剪力图如下 )/(,2mm N τσ 493231026.110228012 1 4052801028008121mm I x ?=???+???+??= 梁受压翼缘的宽厚比为（140-4）/10=13.6>13y f /235=13 所以截面塑性发展系数为1.0

钢结构基础第四章课后习题答案

第四章试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。3 20610mm E N =?2 （由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。解：由公式 2cr 2E πσλ =，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下：某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2 y f 235N mm =，弹性模量为 3 20610mm E N =?2 ，试画出 cry y σ-λ— — 无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 f y y f (2/3)f y (2/3)f y x

解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。因此，屈曲时的截面应力分布如图全截面对y 轴的惯性矩 3 212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3 212ey I t kb = ()3 2223 223 2212212ey cry y y y y I t kb E E E k I tb πππσλλλ=?=?= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y y cr y btf kbt kf k f bt σ-??= =- 二者合并得cry y σ-λ— — 的关系式 cry cry 342 cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。 0.6f y f y λ σ 0.2 0.40.60.81.0cry

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试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图）。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=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑，则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160w 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 mm =

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 ≥ ==????∑，则实际焊缝长度为: mm h mm l f w 48086060388283721=?=<=?+='，取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 。试求图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) 1.41102 y I mm =??+???-=?

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