1、.鋼結構設計原理課程作業解答第三章連接3-1 解：由于施焊時加引弧板，因此l wl 500mmFMf t w 即：FF 1302185l wtW500 14145006解得： F505.9kN故該連接能承受的最大荷載為505.9kN。3-2解：N30.7h f 3l w3f f fw0.782 1401.22160306 kNl w1l w24608452mmNk NN 30.65NN 30.7hf 1lw1fw0.7 8 2 452 160 810 kN1122f得到： N1481.5kN同理：得到：N 2 k2 NN30.35NN30.7 h f 2l w2 f fw0.7 8 2 452

2、 160 810 kN22N2751.4kN因此：此連接能夠承擔的最大靜力荷載為1481.5KN。3-3 解：將荷載設計值 F 向焊縫形心簡化，得VF , MFe30F焊縫上端 A 為最危險點：M6M630F9Ffhe l w20.71022 28000200VVFFfhel w0.710200 22800.則M2V 2wfff ff229FF200280001.222800F450.6kN故焊縫所能承受的最大靜力荷載設計值為450.6kN.3-4 解：1)設斜桿與翼緣板為兩面側焊，則由焊縫A 在肢背處，得N1k 1N0.7250175kNfN1f fwhe l wl wN 117500013

3、0.2mm2hef fw20.76 160則焊縫 A 的實際長度可為： ll w 2hf 130.2 2 6 142.2mm ，取 150mm2)作用于螺栓形心處的內力為：4N250kN200000NV 3 250kN 150000N5MNe0200000601.2107 N mm單個螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設計值分別為：bnvd2b13.14 22253191.6NN v4f v4140N tbde2f tb3.1419.65217051528.0N44.N bcdtf cb22 1030567100N設支托只作為安裝時的臨時支撐，則最上排單個螺栓所承受的力為：NvV1500001500

4、0NNcbn10N tNMy12000001.210728031428.6Nnm y2102 280221021402702i同時承受拉力和剪力的普通螺栓承載力驗算：2N t2N v1N vbN tb150002231428.6153191.60.6751528.0故連接采用 10 個普通螺栓是可以的 .3-5 解：將 N、P 向焊縫形心處簡化，則危險點A 處受力：VP300kN300000NVP300kN300000NMPe1Ne2300kN120mm240kN150mm0則焊縫僅受軸力N 和剪力 V 的作用，VN2400004000Ahel w0.7hf30027hfVV300000500

5、0Ahel w0.7hf30027h f則N2V 2wAAf ff.40002250001607hf 1.227hfh f5.3mmhf min1.5 t11.5 104.7mmhf max1.2t 21.2 8 9.6mm由此可取， h f6mm3-6 解：1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為 Q235鋼。2、計算需要的 C 級普通螺栓數目和布置螺栓單個螺栓的抗剪承載力設計值：bnvd2b2222106.4kNN v4f v4140單個螺栓的承壓承載力設計值：N cbdtf cb22 18305 120.8

6、kNN150014.1，取 16 個，4 排。（也可取 15 個，3 排）連接所需螺栓數目 n106.4N minb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10×510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 75mm，線距 120mm。3、驗算被連接鋼板的凈截面強度A nAn1d0 t51018 4 23.5187488mm 2N1500103200.3 N mm2f205N mm2A n7488故強度滿足。3-7解：.1、確定連接蓋板的截面尺寸采用雙蓋板拼接，截面尺寸可選10×510mm，與被連接板鋼板截面面積接近且稍大，鋼材為 Q235鋼。2、計算螺栓數目（

7、1）采用摩擦型高強螺栓連接查表知： P125kN,0.45單個螺栓的抗剪承載力設計值：Nvb0.9n f P0.9 0.452125101.25kN連接所需螺栓數目 nN14.8 ，取 16 個， 4 排。（也可取 15 個， 3 排）Nvb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10×510×710mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 75mm，線距 120mm。（ 2）采用承壓型高強螺栓連接單個螺栓的抗剪承載力設計值：bnvd 2f b202kNNv4v2250 157.14單個螺栓的承壓承載力設計值：N cbdt fcb20 18 470169.2kN連接所需螺栓數目 nN

8、9.55，取 10個，2排。Nminb采用并列布置，連接蓋板尺寸為10×390×510mm，端距 55mm，栓距 80mm，邊距 55mm，線距 100mm。3、驗算被連接鋼板的強度驗算 - 截面（ 1）采用摩擦型高強螺栓連接An51018421.5187632mm2N'10.5n1N 10.541500 1312.5kNn16.N '1312 103171.97 N mm22An7632f 205 N mm故強度滿足。（ 2）采用承壓型高強螺栓連接An 510185 21.518 7245mm2N150010322An7245207.1N mmf205 N

9、 mm故強度滿足。3-8 解：10.9級 M20 的高強度螺栓，查表得高強度螺栓預拉力P155kN ，抗滑移系數0.45 。作用于螺栓群形心處的內力為：N4 F4200160kN55V3 F3200120kN55MVe1200.25 30kN m每個高強度螺栓的承載力設計值：Ntb0.8P0.8155124kNNvb0.9n fP0.9 10.45 155 62.775 kN最上排單個螺栓所承受的內力：NMy16030 0.1276.25kNNtyi22 2 0.1220.04 2nm8V12015kNNv8n同時承受拉力和剪力的高強度螺栓承載力驗算：NvNt1576.25此連接安全。NvbN

10、tb62.7750.85 1124第四章軸心受力構件.4-2解：（ 1）鋼板 1-1 截面驗算AnAn1d0t400 20 3 22206680 mm2N135010322An202.1N mmf 205 N mm6680強度滿足。（ 2）需要驗算鋼板 2-2 截面驗算，因為 2-2 截面的凈截面面積遠小于 1-1 截面。假定軸力在 13 個螺栓中平均分配。AnAn2 d0 t400 20 5 22 205800 mm2N '1013501038.5kN13N '1038.5103179 N mm2f 205 N mm2An5800強度滿足。（ 3）驗算拼接板強度拼接板 3-3

11、 截面受力最大。An An2 d0 t 2400 12 5 22126960mm2N1350 1032f2An6960193.97 N mm205 N mm強度滿足。4-7 解：根據題意，截面對兩個軸方向的計算長度l0 xl 0 y1000cm ， f215 N mm 21、a 圖截面驗算（ 1）計算截面特性截面面積 A2502500.8240cm2.截面慣性矩 I x50 54349.2 50312 143600cm4I y 2 2 50 3 1241667 cm4截面回轉半徑 i xI x143600I y4166713.18cmA24024.46cm ， i y240A（ 2）構件長細比

12、及剛度驗算l0 x100040.9150l0 y100075.9150x24.46y13.18i xi y剛度滿足要求。（ 3）構件整體穩定性驗算由于構件截面無削弱，故不必驗算強度。對 x，y 軸均為 b 類截面，查附表4-2 得： x 0.892 ， y 0.715故 N3200 103186.5 N mm2f 215 N mm2 整體穩定滿足。A0.715 240 102（ 4）構件局部穩定性驗算翼緣寬厚比： b124.612.3100.1235f y100.175.917.59t2腹板高厚比： h05062.5250.5235f y250.575.962.95 局部穩定滿足。tw0.8故

13、 a 圖截面滿足要求。2、b 圖截面驗算（ 1）計算截面特性截面面積 A2402.540 1240cm2截面慣性矩I x4045 33940 3 12 95750cm4I y 2 2.54031226667cm4截面回轉半徑 i xI x95750I y26667A20cm ， i yA10.5cm240240（ 2）構件長細比及剛度驗算.l0 x100050150l0 y1000150xi x20y95.2i y10.5剛度滿足要求。（ 3）構件整體穩定性驗算由于構件截面無削弱，故不必驗算強度。對 x，y 軸均為 b 類截面，查附表4-2 得： x0.856 ， y 0.587故N3200

14、103227.1 N mm22整體穩定不滿足。A0.587 240 102f 215 N mm（ 4）構件局部穩定性驗算翼緣寬厚比：腹板高厚比：b119.57.8100.1235 f y100.195.219.52t2.5h04040250.5235 f y250.595.272.6 局部穩定滿足。t w1故 b 圖截面不滿足要求。第五章受彎構件5-1 解：1、荷載計算次梁計算單元寬度為2.5m，次梁承擔的線荷載設計值為：q52.51.21.52.5 1.4155.2520.25 kN m2、截面選擇次梁與主梁按鉸接設計，則：M max1 ql 2120.25 5263.28kN m88Vma

15、x1 ql120.25 550.625kN22所需截面系數M max63.28103280.3cm2Wxx f1.05215初選 22b，查表 A293.6cm2 ， I x3583cm4 ， S 190cm3 ， Wnx 326cm3翼 緣 厚t12.3mm16mm，腹板厚w9.516， 查 表 得 f 215 N mm2，tmmmm.fv125 N mm2 ，腹板與翼緣交接圓角r9.5mm，質量 m36.5 kg m ，自重 g0.36kN m3、截面驗算次梁與鋪板牢固連接， 因此不必計算整體穩定性。所選截面為型鋼， 因此不必驗算局部穩定。只驗算構件剛度和強度。（ 1）剛度驗算次梁承擔的線

16、荷載標準值為：qk52.51.5 2.50.3616.61kN mv5qkl 3516.6110 6500030.0037v250250l384EI384 2.06 1053583 104ll0.055000滿足要求。（ 2）抗彎強度驗算M x15 2.50.361.21.52.51.4 5264.6kNm8maxM xM x64.6106188.8 Nmm2f 215 N mm 2 ，滿足要求。xWnxxWnx1.05326 10 3（ 3）抗剪強度驗算由于型鋼腹板與翼緣處較厚，可不驗算抗剪強度。（ 4）局部壓應力驗算沒有給出主次梁的連接情況，暫不驗算局部壓應力。5-4 解：1、計算截面特性

17、截面面積 A2201.2800.8112cm2截面慣性矩 I x208021.2 320 0.8 80 3 12 113260.37cm4I y 2 1.220 3121600cm4.WxI x2749 cm3h2截面回轉半徑 i xI x31.8cm ， i yI yA3.78cmA長細比l0 x90023.3l 0 y900x31.8y238.1i xi y3.78M max1ql 21Pl10.9 1.2921110 1.4 9 357.44kN m84842、驗算整體穩定性4320 Ah2235（ 1）整體穩定系數計算 byt1bb2yWx4.4hf y1雙軸對稱截面b0 ，l1t19

18、00012， b0.730.18 0.85b1h2000.665812代入，得：b0.274M max475 N mm2f215 N mm2 ，不滿足。bWx235（ 2） b0.2740.189345M max688 N mm2f310 N mm2 ，不滿足。bWx（ 3） b2.230.282.044b0.6580.6 ， b'1.070.2820.641bM max203N mm2f215 N mm2 ，滿足。b'Wx（4） yl0 y450119.05 ，查表得 b 1.75i y3.78b1.90.6 ， b'1.070.2820.922bM max141N

19、mm2f215N mm2 ，滿足。'Wbx第六章拉彎和壓彎構件6-7 解：1、計算截面特性.截面面積 A1.2cm32cm 21.0cm64cm 140.8cm2截面慣性矩I x1cm64cm 3 1221.2cm32cm32.6cm 2103465cm 4I y2 1.2cm32cm36553.6cm412WxI x103465cm 43116cm3h33.2cm2截面回轉半徑i xI x27.12cm ， i yI y6.82cmAA2、驗算平面內穩定構件最大彎矩M x1 Fl1100kN 1500cm375kN m ， f 215 N mm 244長細比 xl x1500cm 2

20、7.12cm55.3，按 b 類截面軸心受壓構件查附表4-2 ，i x得 x0.832另由表 5-1查得，截面塑性發展系數x 1.052E2206103 N2'Amm228510kNN Ex1.121.12140.8 10 mm55.3X因跨中只有一個集中荷載，等效彎矩系數mx1.0Nmx M xx Ax W x (1 0.8 N' )N Ex900 103 N1.0375106 Nmm0.832140.8102mm233900kN1.05311610 mm(1 0.88510kN )76.83125.26202.09 Nmm2f215 Nmm2故構件滿足平面內穩定3、確定側向支撐點數目.（ 1）當在柱中央設一道側向支撐時長細比yl y750cm 6.82cm 110，查表得 y0.493i y在側向支撐點范圍內， 桿段一端的彎矩為375kN m ，另一端彎矩為0，故等效彎矩系數tx0.65 0.35 M 1=0.65M221.07y用近似計算公式可得b44000 0.795區段內最大彎矩 M x375kN mNtx M xy Ab Wx900 103 N1.00.65