钢结构戴国欣主编第四版.docx

1、钢结构戴国欣主编第四版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。N3f0.7hfbw ff1.22 2N31273.28N22N1000232N32273.28N11N31000232焊缝长度计算N1530.03lw10.7hf f fw2 0.7 8 160则实际焊缝长度为lw1 296 8 30lN2196.69w20.7hf ffw2 0.7 8 160296mm ，110mm ，则实际焊缝长度为60hf604

2、80mm ，取 310mm 。lw2 110 8 118mm 60hf60 8 480mm ，取 120mm 。解：（1）三面围焊ffw 160N /mm21212323确定焊脚尺寸：h 1.2t 1.2 f ,max min10 12mm， hf ,min1.5 tmin1.5 125.2mm ， hf 8mm内力分配：0.7 8 125 160 273280N 273.28KN196.69KN530.03KN2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取 hf1 8mm ，hf 2 6mm1内力分配： N2 2N 1000 333KN ，3N1 1N 2 1000 667KN3焊缝长度计算：lw1N1

3、0.7hf f fw372mm ，2 0.7 8 160则实际焊缝长度为l w1 372 8 2 388mm 60hf 60 8 480mm ，取 390mm 。lw2N2 w 333 248mm，0.7hf ffw 2 0.7 6 160则实际焊缝长度为l w1 248 6 2 260mm 60h f 60 8 480mm ，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 hf 8mm ， e1 30cm 。焊脚尺寸： hf 8mm焊缝截面的形心：x0205205 5.6 22511.2 5.6 2 205 5.

4、645.6mm5.6则 e2 205 45.6 162.2mm21）内力分析： V=F ，T F (e1 e2 )F (300 162.2) 462.2F2)焊缝截面参数计算：1 3 2 8 4I X 5.6 511.23 2 205 5.6 (250 2.8)2 2.09 108mm4122 205 2 7 4I y 5.6 511.2 45.62 2 205 5.6 (162.2 )2 1.41 107 mm484Ip Ix I y 2.231 108mm42helw 511.2 5.6 2 205 5.6 5158.72mm23）应力计算T 引起的应力：Tx TI ry 4622.223

5、F1 120585.6 5.295 104FPT rxTy462.2F 166.22.231 1083.360 10 4 FV 引起的应力：VyVFhelw 5158.7241.938 10 4 F4) (5.295 10 4F)2 ( 3.360 1.938) 10 4F2 1601.2228.04 18.86 10 4 F 16046.85 10 4 F 160F 233577N 233.58KN3.3试设计如图 3.82 所示牛腿与柱的连接角焊缝、 、。钢材为 Q235B，焊条为 E43 型， 手工焊。1）内力分析： V=F=98KN ， M F e 98 0.12 11.76KN m2

6、）焊缝截面参数计算：取 hf 10mm焊缝截面的形心：y2150 7 3.5 2 69 7 (7 12 3.5) 2 193 7 ( 7 12 7)150 7 2 69 7 2 193 77 12 7 193 75.5143.5mm75.5mm2150 7 (75.5 3.5) 22 69 7 (75.5 7 12 3.5)21 7 1933 193 7 143.5122193 222.25 107 mm43)应力计算M 引起的应力：f ,maxM y211.76 106 143.5Ix2.25 10774.96N / mm2V 引起的应力：98 1032 7 193236.27N /mm2（

7、4） （ 74.96 ） 2 36.27 2 71.35N / mm2 ffw 160N /mm21.22 f3.4习题 3.3的连接中， 如将焊缝及焊缝改为对接焊缝 （按三级质量标准检验） ，试求该 连接的最大荷载。0.12 0.12 F (KN / m)2 7 4200 12 (145.4 100)2 1.956 107 mm41)内力分析： V=F ， M F e F2)焊缝截面参数计算：150 12 6 200 12 112 y1 66.6mm150 12 200 12y2 212 66.6 145.4mm1 3 2I X 12 2003 150 12 (66.6 6)2123)应力计

8、算M 引起的应力：M y2 0.12F 106 145.4 2 max 2 7 0.892F ( N / mm2)max I x 1.956 107V 引起的应力：V F 103 20.417F ( N / mm2)A 200 12eq11.1ftw(0.892 F )2 3 (0.417 F )2 1.148F 1.1ft1.12185 203.5(N / mm2)3.5M准，F 177.3KN 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝(图 1122kN.m，剪力 V=374KN，钢材为 Q235B钢，焊条用 试验算该焊缝的强度。3.83 )，拼接处作用有弯矩E43 型， 半自动焊， 三级检

9、验标1)2)内力分析： V=374KN焊缝截面参数计算：Ix1 8 1000312Sw280 14 507Sw1280 14 5073)应力计算maxM 1122kN.m2 280500 82914 5072 2.68 109 mm4250 2987440mm41987440 mm4VSw 374 103 29987440 52.1N /mm2I xtw 2.68 109 8w2vw 125N /mm2腹板和翼缘交接处：6M y1 1122 106 500 2 1 1 9 209.3N / mm 1 2.68 109IxVSw11374 103 1987440 34.7N/mm2I xtw92

10、.68 109 8折算应力：12 3 12209.32 3 34.72 217.8N / mm2 1.1 ft w 1.1 185 204N/mm2不满足3.6 试设计图 3.81 的粗制螺栓连接， F=100KN（设计值 ）， e1 30cm。T（2）参数计算： 单个螺栓抗剪承载力（M22)NvbnvNmbinmind2tmin fcbmin cNvb,Ncb2xi2yi2221 140420 8 30553.2 KN2164000mm253.2 KN ，67.1KN2051)内力分析： V=100KN ， e1 300 402.5mm ，12V e 100 0.4025 40.25KN m

11、3）内力计算T 引起的应力：N1T xT y12xi2 yi40.25 106 160 39.26KN164000V 引起的应力：4) N1 NN1TyN1VyT2xix12yi640.25 106 60 14.73KN1640001001010KN1Tx (N1Ty N1Vy )39.262 (14.73 10)2 46.4KN Nmbin53.2KN3.7 试设计如图 3.84 所示： 构件钢材为 Q235B，螺栓为粗制螺栓。 角钢与连接板的螺栓连接；竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。 d1 d2 170mm 。竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 150mm ， d2 190mm 。角

12、钢与连接板的螺栓连接； 单个螺栓抗剪承载力（ M20 ）d2202 14087.9KNbvnvtmin fcb 20 14 305 85.4KNNmbin min Nvb,Ncb 85.4KN螺栓个数NbNmin35085.44.1个，取 5 个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 d2 170mm 。内力分析 N247.5KNNxNy247.5KN ，由支托承担。单个螺栓抗拉承载力（ M20， Ae 2.45cm2 ）Ntb Ae ftb 245 170 41.65KNN 247.5螺栓个数 n b 5.9个，取6个螺栓，排 2排，按规范规定间距排列 （图

13、省略）。Ntb 41.65竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1 150mm ， d2 190mm。NNxN2350 2247.5KN ，22MNxe247.50.020 4.95KN mVNyN2350 2247.5KN ，由支托承担。22NMy1247.5 1034.95 106120bN112240.22 KNNtb41.65KNnyi84 (120240 )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： d1 d2 170mm； d1 150mm，d2 190mm 。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

14、 级， P=125KN ， =0.45， Ntb 0.8P 0.8 125 100KN d1 d2 170mmN 247.5KN ， V 247.5KN 个螺栓承担的拉力N 247.5 bNt1 Nti 24.75KN Ntb 100KNn 10Nti 247.5KNV 247.5KN 0.9nf (nP 1.25Nti ) 0.9 1 0.45 (10 125 1.25 247.5) 381.0KN d1 150mm ， d2 190mmM N x e 247.5 0.020 4.95KN mN 247.5KN ， V 247.5KN ，一个螺栓的最大拉力N1N M y12 n m yi24

15、7.5 103104.95 1026 1620 30.94KN4 (1602 802 )Ntb 100KNN227.85 KNN324.75 KNN421.65 KNN518.56KNNi 247.5KNV 247.5KN 0.9nf(nP 1.25Nti ) 0.9 1 0.45 (10 1251.25 247.5) 381.0KN第四章 轴心受力构件4.1验算由 2 63 5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？

16、注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。An解：（ 1）强度 查表得 63 5的面积 A=6.14cm 2 ， imin ix 1.94cm ，2 (A d t) 2 (614 20 5)21028mm2 ， N=270KN270 1031028262.6Mpa215Mpa ，强度不满足，所需净截面面积为 An3270 1032151256mm2，所需截面积为 A An d t1256220 52728mm2 ，选 63 6 ，面积 A=7.29cm 2 729mm22728mm22）长细比loimin300019.4154.63504.2一块 -400 20的钢板用两块拼接板 - 400 1

17、2 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 算？（3）拼接板的强度够否？N 力在 13 个螺栓中平均分配， 2-2 截面应如何验解：（ 1）钢板 1-1 截面强度验算：An1 (b 3 d0)2tmin (400 3 22) 20 6680mm2 ， N=1350KN1350 1036680202.1Mpa205Mpa ，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。An2 (l(

18、a) 5 d0 ) t(400 80 802 802 5 22) 20 6463mm2 ，N=1350KNNAn21350 1036463208.9Mpa205Mpa ，但不超过 5%，强度满足。An231038.5 1035800179.0Mpa205Mpa ，强度满足。对应图（ d）的验算：An2 (l(d)25 d0) t (400 5 22) 20 5800mm2 ，10NN13101350 1038.5KN13（3）拼接板的强度够否？因为拼接板厚度 2 12 24mm 20mm，所以不必验算拼接板。4.320mm，孔径验算图 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

19、直径 22mm，钢材为 Q235AF ，承受轴心拉力 N=600KN （设计值）。3N 600 103A 240 14178.6Mpa215Mpa ，强度满足。解：（1）净截面验算：An(b3 d0 )tmin (240 322)214 2436mm2 ，NNN 0.56003 6000.53 500KN99N3500 103205.3Mpaf215Mpa ，强度满足。An24362）全截面验算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 90 8 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 90 8的

20、面积 A=13.94cm 2 ， imin ix 2.76cm ，3870 1031394 2312.1Mpa310Mpa ，但不超过 5%，强度满足。2）刚度验算l0imin9000 32635027.64.5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？

21、查表得 I16 的面积 A=26.1cm 2 ， ix 6.57cm ， iy 1.89cml0xix260065.740150 ，a 类截面，查表得x 0.941l0yiy260018.9138150 ， b 类截面，查表得y 0.353Af0.3532610215 198086N 198.1KN2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？40，a 类截面，按 x 4048 查表得 x0.921138，b 类截面，按 y 138345 164 查表得235y 0.265Af 0.265 2610 310 214411N 214.4KN ，承载力无太明显的提高。（3） 措施就能满足要求？8

22、距 uuuuuuuuuuuujuu 因为 在侧向加一支撑，重新计算。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300KN 198.1KN ，所以整体稳定不满足。l0yiy2600 / 26918.9150，b 类截面，查表得 y 0.757Af0.757 2610215424791N 424.8KN 300KN ，整体稳定满足。4.6 型钢或焊接工字形截面柱。 解：H 型钢柱（1）设某工业平台柱承受轴心压力初选截面600.807 （b 类）5000KN （设计值），柱高 8m，两端铰接。要求设计则A35000 1030.807 215222896

23、1mm 289.61cm，ixl08000 133mm，60选 HW4284072035，其面积2A 361.4mm2 ，ix18.2cm ，iy 10.4cm2）验算l0xxix800018244150，b 类截面，查表得0.882l0yyiy800077104150 ，b 类截面，查表得0.70735000 10 2 195.7Mpa f 205Mpa ，整体稳定满足。0.707 361.4 102焊接工字形（1） 根据（2）IxIy1 3 3(420 4643 18 4003) 3.4 10 12132 32 4203123.95 108mm4Ix3.4109xA340802）整体稳定验

24、算l0x8000x25ix315.9l0y8000y74iy107.7N5000103A0.726340803）局部稳定验算42018i315.9mm，150，150，bt2326.28 (109mm4iyIy 3.95 108 107.7mm4A 34080b 类截面，查表得x 0.953b 类截面，查表得 y 0.726202.3Mpa f 205 Mpa ，整体稳定满足。0.1 74) 17.4初选截面H型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。计算参数2420 32 2 400 18 34080mm2h04.7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400 22.2

25、(25 0.5 74) 62 ，局部稳定满足。18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3200KN。解：计算( a)图截面1)计算参数： A 500Ix18125003 2 20Iy122ixIx2)3)h0计算1)IxIy20 2 500 8 24000 mm2500 (250 20 2220 5003 4.17 108mm41.435 109 A 24000整体稳定验算l0xixl0yiy10000244.510000131.8320041761030.714 24000局部稳定验算500 8220 12.3 (10)2 1.435

26、 109 mm4244.5mm ， iy4.17 10 131.8mm424000y150 ， b 类截面，150 ， b 类截面，查表得查表得186.7Mpa f 205 Mpa0.1 76) 17.6500 62.5 (25 0.5 76) 63 ，局部稳定满足。8b)图截面计算参数： A 24000 mm21 3 25 21 10 4003 2 25 400 (200 225)2 6.564121 3 8 425 4003 2.67 108mm4 122ixIx9.564 108 199.6mm， iy24000 y2.67 108 105.5mm424000Iy2)整体稳定验算x 0.895y 0.714整体稳定满足。108 mm4l0xxix10000199.650150 ， b 类截面，查表得x 0.856l0yyiy10000105.595150 ， b 类截面，查表得y 0.5883)h0