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钢结构设计原理课后习题

时间:2020-08-09 11:32

  钢结构设计原理课后习题_工学_高等教育_教育专区。钢结构设计原理 课后习题答案

  第 3 章 钢结构的连接 12. 如图 3-57 所示的对接焊缝,钢材为 Q235,焊条为 E43 型,采用焊条电弧焊, 焊缝质量为三级,施焊时加引弧板和引出板。已知,试求此连接能承受的最大荷 载。 解:因有引弧板和引出板,故焊缝计算长度 ,则焊缝正应力应满足: 其中, 故有, 故此连接能承受的最大荷载为 。 13. 图 3-58 所示为角钢 2∟140×10 构件的节点角焊鏠连接,构件重心至角钢肢 背距离 ,钢材为 Q235BF,采用手工焊,焊条为 E43 型, , 构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为 N=1100kN,若采用三面围焊,试设 计此焊缝连接。 1 解 : 正 面 角 焊 缝 且 故可取 ,此时焊缝的计算长度 正面焊缝的作用: 则由平衡条件得: 所以它们的焊缝长度为 2 ,取 370mm, ,取 95mm。 17. 如图 3-61 所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝,拼接处作 用有弯矩 ,剪力 ,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。 解:(1)确定焊缝计算截面的几何特征 x 轴惯性矩: 中性轴以上截面静矩: 单个翼缘截面静矩: (2)验算焊缝强度 焊缝最大拉应力(翼缘腹板交接处): 3 查表知, ,所以焊缝强度不满足要求。 19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题 18 中的钢板的拼接,采用 8.8 级 M20( =21.5mm)的高强度螺栓,接触面采用喷吵处理。 (1) 确定连接盖板的截面尺寸。 (2) 计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 (3) 验算被连接钢板的强度。 解:(1)摩擦型设计 查表得每个 8.8 级的 M20 高强度螺栓的预拉力 ,对于 Q235 钢材接触 面做喷砂处理时 。 单个螺栓的承载力设计值: 所需螺栓数: (2)承压型设计 查表知,。 单个螺栓的承载力设计值: 所需螺栓数: 螺栓排列图如下所示 4 验算被连接钢板的强度 a. 承压型设计 查 表 可 知 , 当 满足要求。 b. 摩擦型设计 净截面强度验算: 满足要求; 毛截面强度验算: 满足要求。 5 20. 如图 3-62 所示的连接节点,斜杆承受轴心拉力设计值 柱翼缘采用 10 个 8.8 级摩擦型高强度螺栓连接,抗滑移系数 螺栓直径。 ,端板与 ,求最小 解:把力化简至中心点,如右图所示,螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用, 单个螺栓的最大拉力: 由 ,得。 连接的受剪承载力设计值应按下式计算: 按比例关系可求得: 故有 则受剪承载设计值: 6 化简得。 综上,查表可知最小螺栓直径为 M20,此时 ,满足题意。 21. 验算图 3-63 所示的高强度螺栓摩擦型连接,钢材为 Q235,螺栓为 10.9 级 M20,连接接触面采用喷吵处理。 解:查表得抗滑移系数为 ,预应力 。 单个螺栓的最大拉力: 连接的受剪承载力设计值应按下式计算: 按比例关系可求得: 故有 则受剪承载设计值: 7 综上,连接满足要求。 8 第 4 章 轴心受力构件 6. 图 4-25 所示两种截面,板件均为焰切边缘,面积相等,钢材均为 Q235。当 用作长度为 10m 的两端铰接的轴心受压柱时,试计算设计承载力各是多少,并 验算局部稳定是否满足要求。 解:(a)如图所示,截面的几何特性为: 因板件均为焰切边缘,故构件的截面分类均为 b 类, 验算局部稳定: 9 故局部稳定满足要求。 (b)如图所示,截面的几何特性为: 因板件均为焰切边缘,故构件的截面分类均为 b 类, 验算局部稳定: 10 故局部稳定满足要求。 7. 某桁架杆件采用双角钢截面,节点板厚 8mm,钢材为 Q235。承受轴心压力设 计值 ,杆件的计算长度为 。试按容许长细比 选用杆件的最小截面,并验算所选截面。 解:假定 ,对轧制双角钢截面,截面分类均为 b 类 需要的截面几何量为: 查表,选用截面 2∟45×3 当 此时, 时, , , 故需根据 重选截面。选用截面 2∟70×4 当 此时, 时, , , 11 故截面满足要求。 9. 某 轴 心 受 压 柱 承 受 轴 向 压 力 设 计 值 ,柱两端铰接, 。钢材为 Q235,截面无削弱。试设计柱的截面: (1) 采用普通轧制工字钢 (2) 采用热轧 H 型钢 (3) 采用焊接工字形截面,翼缘板为焰切边 解:(1)采用普通轧制工字钢 假定 ,对热轧工字钢,查表可知:当绕轴 x 失稳时属于 a 类截面,当绕 y 失稳时属于 b 类截面。 需要的截面几何量为: 查表,选截面为 I63c,则有 因截面无孔削弱,可不验算强度;又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚,可不验 算局部稳定,只需进行刚度和整体稳定验算。 因其翼缘 ,故取 。 12 刚度满足要求。 又 ,由其查表可得 故整体稳定性满足要求。 (2)采用热轧 H 型钢 由于热轧 H 型钢可以选用宽翼缘的形式,截面宽度较大,因而长细比的假设值可 适当减小,假设 b 类。 ,对宽翼缘截面 需要的截面几何量为: ,故构件的截面为类型均为 查表,试选 。 截面验算: 因截面无孔削弱,可不验算强度;又因轧制 H 钢的翼缘和腹板均较厚,可不验算 局部稳定,只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘 ,故 取 。 13 刚度满足要求。 又 ,由其查表可得 故整体稳定性满足要求。 (3)采用焊接工字形截面,翼缘板为焰切边 假设 ,组合截面一般有 需要的截面几何量为: ,故构件的截面为类型均为 b 类。 按经验计算,工字形截面: 根据以上参数,设计截面尺寸如右图所示。 截面的几何特性为: 14 截面验算: 因截面无约束,可不验算强度。 刚度和整体稳定验算: 刚度满足要求 又 ,由其查表可得 故整体稳定性满足要求。 局部整体稳定验算: 故局部稳定满足要求。 15