钢结构课程设计参考答案[1]
钢结构课程设计1
4、变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算
变截面柱的平面外整体稳定应分段按下式计算： （10） 式中 φ y——轴心受压构件弯矩作用平面外的稳定系数，以小 头为准，按GB 50017规范的规定采用，计算长度 取侧向支承点的距离。若各段线刚度差别较大， 确定计算长度时可考虑各段间的相互约束； N0——所计算构件段小头截面的轴向压力； M1——所计算构件段大头截面的弯矩； β t——等效弯矩系数，按下列公式确定： 对端弯矩为零的区段
对两端弯曲应力基本相等的区段β t=1.0 N′Ex0——在刚架平面内以小头为准的柱参数；
φbγ——均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数，对双轴对称的 工字形截面杆件：
（11） （12） （13）
A0、h0、Wx0、t0——分别为构件小头的截面面积、截面高度、
截面模量和受压翼缘截面厚度； Af——受压翼缘截面面积； i′y0——受压翼缘与受压区腹板1／3高度组成的截 面绕y轴的回转半径； l——楔形构件计算区段的平面外计算长度，取 支撑点间的距离。
（5）
式中 Ae ——有效截面面积； MNf——兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩。
3、刚架柱整体稳定计算
1）变截面柱在刚架平面内的整体稳定按下列公式计算：
（6）
式中 N0——小头的轴线压力设计值； M1——大头的弯矩设计值； Ae0——小头的有效截面面积； We1——大头有效截面最大受压纤维的截面模量； φxγ——杆件轴心受压稳定系数，按楔形柱确定其计算长 度，取小头截面的回转半径，由GB 50017规范查得； βmx——等效弯矩系数。由于轻型门式刚架都属于有侧移 失稳，故βmx=1．0； N′Ex0——参数，计算λ时回转半径i0以小头截面为准。 （7） 当柱的最大弯矩不出现在大头时，M1和We1，分别取最大弯 矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。
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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 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=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf 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==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
【重庆大学钢结构原理】部分课后习题答案
【钢结构设计原理】课后习题答案第4章4-1 验算由2635L ⨯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，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参考答案：查型钢表2635L ⨯角钢，221.94, 2.82,215/, 6.142x y i cm i cm f N mm A cm ====⨯ 确定危险截面如图1—1截面净截面面积2(6.1420.5)210.28n A cm =-⨯⨯=验算强度： 322227010262.65/215/10.2810n N N mm f N mm A ⨯==>=⨯ （说明截面尺寸不够） 验算长细比：[]0300154.63501.94x x l i λλ===<= []0300106.43502.82y y l i λλ===<= 所以，刚度满足要求需用净截面面积322701012.56215n N A cm f ⨯≥== 改用2755L ⨯角钢，22.32,3.29,7.412x y i cm i cm A cm ===⨯此时净截面面积22(7.4120.5)212.8212.56n A cm cm =-⨯⨯=> （满足强度要求）[]0300129.33502.32x x l i λλ===<= []030091.183503.29y y l i λλ===<= （满足刚度要求）4-2 一块—400×20的钢板用两块拼接板—400×12进行拼接。
螺栓孔径为22mm ，排列如图5．30所示。
钢板轴心受拉，N ＝135KN （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）是否还需要验算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？参考答案：（1）验算钢板1—1截面的强度： A n =40×2－3×2.2×2＝66.8cm 2322n N 135010202.1N /mm f 205N /mm A 6680⨯==<=σ=（2）2－2截面虽受力较小，但截面消弱较多，尚应进行验算。
钢结构设计原理张耀春版课后习题答案完整版
Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。
2. 改用高强度螺栓摩擦型连接 查表 3.5.2 8.8 级 M20 高强螺栓预拉力 P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3 单个螺栓受剪承载力设计值： Nvb 0.9nf P 0.910.3125 33.75kN
单个螺栓受拉承载力设计值：
(150
2hf
)
2
150 12 2
hf
2
(200
2hf
)hf
2hf
) 200 2hf 2
hf
(150
12)
12
200
3
2
150 2
12
6
200
3
2
(200
12)
200 2
12
6
(150
12)
2
150 12 2
6
2
(200
12)
6
139mm
全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：
N3
2 0.7hf bf
f
w f
2 0.7 6 4601.22 200
942816N
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N1 N N3 1500 103 942816 557184N 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
ffw
yc 200 12
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
12
焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc
yc
钢结构设计课后习题答案
1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？（1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆（2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。
1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况1.5为什么檩条要布置拉条？答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。
1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。
《钢结构设计原理》——期末考试参考答案
《钢结构设计原理》——期末考试参考答案一、单选题1.对于对接焊缝，当焊缝与作用力间的夹角满足( )时，该对接焊缝的可不进行验算。
A.1B.1.5C.2D.0.5正确答案：B2.对于钢结构的局部失稳，一般不采用( )方式。
A.增加翼缘与腹板厚度B.减小翼缘与腹板的宽度C.提高杆件的强度D.设置加劲肋正确答案：C3.钢材拉伸性能试验采用( )进行检测。
A.压力试验机B.弯折仪C.拉拔仪D.万能试验机正确答案：D4.受弯构件的腹板加劲肋设计原则是（）。
A.无论如何都要设置腹板加劲肋B.调整腹板的高厚比，尽量不要设置加劲肋C.各种加劲肋的功能是不一样的，要依据情况设置D.要优先设置纵向加劲肋正确答案：C5.为了防止轴心受压构件的局部失稳需( )。
A.规定板件有足够的强度B.规定板件的宽厚比C.规定板件有足够的刚度D.规定板件有足够的厚度正确答案：B6.钢梁腹板局部稳定采用( )准则。
A.腹板局部屈曲应力不小于构件整体屈曲应力B.腹板实际应力不超过腹板屈曲应力C.腹板实际应力不小于板的屈服应力D.腹板局部临界应力不小于钢榭屈服应力正确答案：D7.常用的钢结构连接方法中，广泛应用于可拆卸连接方法是( )。
A.焊接连接B.螺栓连接C.铆接连接D.销键连接正确答案：B8.钢梁腹板加劲肋的主要作用是( )。
A.增强截面的抗扭刚度B.保证腹板的局部稳定性C.提高截面的强度D.提高梁的整体稳定性正确答案：B9.轴的刚度分为( )和扭转刚度。
A.扭矩刚度B.弯曲刚度C.抗震刚度D.机动刚度正确答案：B10.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于( )。
A.底板的抗弯刚度B.柱子的截面积C.基础材料的强度等级D.底板的厚度正确答案：C11.直角角焊缝连接的计算是根据( )情况不同分类的。
A.焊缝形式B.钢材型号C.受力情况D.结构形式正确答案：C12.钢材塑性破坏的特点是( )。
A.变形小B.破坏经历时间非常短C.无变形D.变形大正确答案：D13.高强螺栓与普通螺栓之间的主要区别是( )。
钢结构基本原理课后习题答案完全版
fy E
) f y tan '(
fy tan
)
2.2 如图 2-35 所示的钢材在单向拉伸状态下的 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 、卸载后残余应变 c 及可恢复的弹性应变 y 各是多少？
f y 235N / mm2 c 270 N / mm2 F 0.025 E 2.06 105 N / mm2 E ' 1000 N / mm2
2.7 指出下列符号意义： (1)Q235AF (2)Q345D 答：
(4)Q235D
（1）Q235AF：屈服强度 f y 235N / mm2 、质量等级 A（无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢） （2）Q345D：屈服强度 f y 345N / mm2 、质量等级 D（要求提供-200C 时纵向冲击功 Ak 34 J ）的特殊镇静钢（低 合金钢） （3）Q390E：屈服强度 f y 390 N / mm2 、质量等级 E（要求提供-400C 时纵向冲击功 Ak 27 J ）的特殊镇静钢（低 合金钢） （4）Q235D：屈服强度 f y 235N / mm2 、质量等级 D（要求提供-200C 时纵向冲击功 Ak 27 J ）的特殊镇静钢（碳 素结构钢） 2.8 根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号： （1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量 Q>500KN 的中级工作制吊车，应选用何种 规格钢材品种？ （2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-100C，问选用何种钢材？ 答： （1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用，可选 Q235D、Q345D 等； （2） 要求满足低温可焊性条件，可选用 Q235BZ 等。 2.9 钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 答：主要机械性能指标：屈服强度 f y 、极限强度 fu 以及伸长率 5 或 10 ，其中，屈服强度 f y 、极限强度 fu 是强度 指标，而伸长率 5 或 10 是塑性指标。 2.10 影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？ 答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷，而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫。 第四章
(完整版)钢结构第5章课后答案
P1875.1解：1.计算截面特征值：A=2⨯300⨯16+1200⨯10=21600mm 2I x =(300⨯12323-290⨯12003)/12=4.989⨯109mm 4W x = I x /616=8.099⨯106 mm 3Iy=(1200⨯103+2⨯16⨯3003)/12=72.10⨯106 mm 4iy=( Iy/A)1/2=57.76mmλy=l 1/iy=7200/57.76=124.65梁自重q=A γ=21.6⨯10-6⨯77=1.663⨯10-3kN/m2.求梁最大弯矩M=P l /4=(设计值)650⨯7.2/4+1.2⨯1.663⨯10-3⨯7.22/8=1170+12.93=1182.93kN.m3.验算梁的整体稳定跨中无侧向支撑，荷载作用在梁上翼缘，钢材Q235l 1/b=24>13 不满足表5.9不需要验算的条件要求满足 σ=M/ϕb W ≤f焊接工字组合截面整体稳定系数βb 梁整体稳定的等效临界弯矩系数计算 ξ=l 1t 1/b 1h=7200⨯16/300⨯1232=0.312<2查P122表5.6 得 βb =0.73+0.18ξ=0.786，ηb ——截面不对称系数，ηb =0。
=0.765>0.6 （截面已进入塑性，修正ϕ'b ）ϕ'b =1.07-0.282/ϕb =0.701σ=M/ϕ'b W=1182.93⨯106/0.701⨯8.099⨯106 =208.35 N/mm 2<215 N/mm 2满足要求 （结论要给）5.2解：y b 21y x 2yb b 235])4.4(1[4320f h t W Ah ⋅++⋅⋅=ηλλβφy b 21y x 2yb b 235])4.4(1[4320f h t W Ah ⋅++⋅⋅=ηλλβφ1.初选截面：标准值q d=3⨯3=9kN/m；q L=20⨯3=60KN/m设计值q d=1.2⨯3⨯3=10.8kN/m；q L=1.3⨯20⨯3=78KN/mM=(10.8+78)⨯62/8=399.6 kN.m钢材Q345-B，f =310N/ mm2W=M/f =399.6⨯106/310=1289⨯103/ mm3选择HM450⨯200(446⨯199) ，梁自重84.95kg/m2.验算构件：(1) 整体稳定钢筋混凝土板与次梁焊接，能保证整体稳定。
(完整版)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σε-关系式。
tgα'=E'f y 0f y 0tgα=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 Eσεαεα=+-=+-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 yσ图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯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 Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=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）。
钢结构设计 练习题及答案
试问，柱截面的压应力设计值（ N mm2 ）？（20 分） 解：依据《钢结构设计规范》GB 50017- 2003 表 5.1.2- 1，截面对 x 轴 y 轴均属于 b 类。 表 5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类(板厚 t<40mm) 截 面 形 式 对x轴 对y轴
1 2he
式中
VS f I
w F l ≤ ff f z
2
2
（7.3.1)
Sf—所计算翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩；
I—梁的毛截面惯性矩。
公式(7.3.1)中，F、ψ 和 l z 应按 4.1.3 条采用；β f 应按 7.1.3 条采用。 注：1 当梁上翼缘受有固定集中荷载时，宜在该处设置顶紧上翼缘的支承加劲肋， 此时取 F=0。 2 当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的 T 形对接与角接组合焊缝时， 其强度可不计算。
y
查规范表 C-2，得到 φy=0.575
f
N 58.7 103 19.4 N/mm2 helw 0.7 6 2 360
N 307.6 103 69 N/mm2 2 y A 0.575 77.6 10
-3-
4 4
1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为 25.8 kN m （不包括次梁自重） 。试问， 强度计算时，次梁的弯曲应力值？（20 分） 解：考虑次梁自重后的均布荷载设计值： 25.8+1.2×0.243=26.09kN／m 次梁跨中弯矩设计值：
1 1 M= ql 2 26.09 4.52 66.04 kN·m 8 8
立柱 次梁 立柱：H228x220x8x14 焊接H型钢 A=77.6× 102mm2 Ix=7585.9× 104mm4,ix=98.9mm 1 2 主梁 Iy=2485.4× 10 mm ,iy=56.6mm 主梁：H900x300x8x16 焊接H型钢 A=165.44× 102mm2 Ix=231147.6× 104mm4 Wnx=5136.6× 103mm3 主梁自重标准值g=1.56kN/m a) 柱网平面布置 H900x300x8x16 H300x150x4.5x6
钢结构课程设计1(2024版)
（10）
式中
φy——轴心受压构件弯矩作用平面外的稳定系数，以小
头为准，按GB 50017规范的规定采用，计算长度
取侧向支承点的距离。若各段线刚度差别较大，
Байду номын сангаас
确定计算长度时可考虑各段间的相互约束；
N0——所计算构件段小头截面的轴向压力； M1——所计算构件段大头截面的弯矩； βt——等效弯矩系数，按下列公式确定：
当λρ≤0．8时
ρ=1
当0．8<λρ≤1．2时 ρ=1-0．9(λρ-0．8)
当λρ>1．2时
ρ=0．64-0．24(λρ-1．2)
式中λρ——与板件受弯、受压有关的参数，按下式计算。
式中 κσ——板件在正应力作用下的屈曲系数。
（3） （4）
β=σ2／σl为腹板边缘正应力比值，以压为正，拉为负， 1≥β≥-1；
第二种方法普遍适用于各种情况，并且适合上机计算；
第三种方法则要求有二阶分析的计算程序。
A查表法
(A)柱脚铰接单跨刚架楔形柱的μγ可由表1-2查得。表中系 数 相 当 于 把 GB 50018 规 范 附 表 A3.2 的 μ 系 数 乘
以
,0.85是考虑柱脚实际上有一定转动约
束，
则是将数值换算成以小头为准
符合下列要求：
当V ≤ 0.5Vd时 当0.5Vd < V ≤ Vd时
M ≤ Me
当截面为双轴对称时
Mf = Af(hw+t)f
式中 Mf——两翼缘所承担的弯矩； We——构件有效截面最大受压纤维的截面模量； Me——构件有效截面所承担的弯矩，Me=Wef； Af——构件翼缘的截面面积； Vd——腹板抗剪承载力设计值。
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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 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=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf 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==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
(完整版)钢结构习题答案
第3章 连接1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。
已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =，240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2160w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝长度减去10mm 。
2、计算如2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载P 。
已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2/160mm N f wf =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。
2 解：120P 53M ,P 53V ,P 54N ⨯===p 33.029067.0210p 54A N 3e N =⨯⨯⨯⨯==σ p 25.029067.0210p 53A N 3e N =⨯⨯⨯⨯==τ p 61.029067.061210120p 53W M 23f M=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σ题2图题1图12w f 222V 2M N mm /N 160f )P 25.0()22.1P 61.0P 33.0()()22.1(=≤++=τ+σ+σ kN 5.197P ≤3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2160mm N f w f =，没有采用引弧板，验算该连接的承载力。
3 解：400,300x y N kN N kN ==2365.90)82410(87.0210400mm N l h N w e x f =⨯-⨯⨯⨯⨯==∑σ2398.67)82410(87.0210300mm N l h N we yf =⨯-⨯⨯⨯⨯==∑τwf ff f f mm N ≤=+=+222227.10098.67)22.165.90()(τβσ4、计算图示角焊缝连接中的f h 。
已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型，2160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有引弧板。
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：NN500三级焊缝10查附表1。
3：f tw265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm2不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2ftw265N/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 583mmN sin lw t1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 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。
1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:fw f200 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：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，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：N32 0.7hf bffw f2 0.7 6 460 1.22 200 942816N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 hfN1 4 0.7hffw f hf557184 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 175NN26 6 500 10L=175×2+10(盖板距离)=360mm。
钢结构基本原理课后习题答案完全版
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《钢结构基本原理》 （第二版）练习参考解答：第二、五、六、七、八章习题答案
2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上 A 点正应力为 1 120 N / mm2 ， 2 80 N / mm2 ，B 点的正应力
1 20 N / mm2 ， 2 120 N / mm2 ，求梁 A 点与 B 点的应力比和应力幅是多少？
解： （1）A 点： 应力比： （2）B 点： 应力比：
2 80 0.667 1 120
应力幅： max min 120 80 200 N / mm2
1 20 0.167 2 120
(3)Q390E
应力幅： max min 20 120 100 N / mm2
1 3 2 2 3 2 4 2 2 2 2 1 0.965 0.300 1.48 1.482 0.965 0.300 1.48 1.482 4 1.482 2 2 1.48
σ σ
fy
fy tgα=E tgα'=E' α ε α
α'
0
0
ε
图 2-34 图 （a）理想弹性－塑性 （b）理想弹性强化
解： （1）弹性阶段： E tan 非弹性阶段： f y （应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段： E tan 非弹性阶段： f y E '(
第五章 5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑?
5.2 某车间工作平台柱高 2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用 I16,Q235 钢,钢材的强度设计值 压稳定系数 及其稳定临界荷载. 如改用 Q345 钢 解答: 查 P335 附表 3-6,知 I16 截面特性, 柱子两端较接,
钢结构_武汉理工大学出版社_课后习题答案
（2）焊缝截面参数计算：取 h f 10mm
焊缝截面的形心： y1
150 7 3.5 2 69 7 (7 12 3.5) 2 193 7 ( 150 7 2 69 7 2 193 7
193 7 12 7) 2 75.5mm
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 h f 8mm ，
e1 30cm 。
焊脚尺寸： h f 8mm
205 2 2 45.6mm 焊缝截面的形心： x0 511.2 5.6 2 205 5.6 5.6 则 e2 205 45.6 162.2mm 2 205 5.6
2 max 3 2 1.1 ft w
(0.892 F ) 2 3 (0.417 F ) 2 1.148 F 1.1 ft w 1.1185 203.5( N / mm2 )
F 177.3KN
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 1122kN .m ， 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。
Ty
V 引起的应力： Vy
T rx 462.2 F 166.2 3.360 104 F IP 2.231108
V F 1.938 104 F h l 5158.72 ew
2
（4） (5.295 10 F ) [(
2
4
3.360 1.938 ) 104 F ]2 160 28.04 18.86 104 F 160 1.22
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一、设计题目18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。
采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度7度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。
屋架轴线图及杆件内力图见图。
2、荷载标准值如下：（1）、永久荷载（沿屋面分布）屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2（2）、可变荷载屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2三、要求设计内容1、屋盖结构布置2、屋架杆件内力计算和组合3、选择杆件截面型号，设计节点4、绘制施工图四、课题设计正文（一）屋盖结构布置：上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。
上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。
上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。
上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。
具体支撑布置如下图：屋架支撑布置1-1剖面图（二）、屋架杆件内力计算和组合1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图：上弦集中荷载上弦节点荷载上弦集中荷载及节点荷载表3、上弦节点风荷载设计值如图所示。
（1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：上弦节点风荷载W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN4、内力计算（1）杆件内力及内力组合如下表：（2）上弦杆弯矩计算。
端节间跨中正弯矩为M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/√10×1.555m）=3.553kNm中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为M 2=0.6M 0=0.6×1.862kNm=1.1172kNm （三）杆件截面选择、设计节点 （1）上弦杆截面整个上弦不改变截面，按最大内力计算。
杆1内力N=-175.6kN ，M 1x =1.49kNm ，M 2x =1.117kNm 。
选用2∟70×6,A=16.32cm 2,W 1x =38.74cm 3，W 2x =14.96cm 3。
i x =2.15cm ，i y =3.11cm 。
长细比 λx =3.7215.25.1550==x x i l <[λ]=150 Λy =5011.35.1550==yy i l <[λ]=150 7.11670==t b <0.58×b l y 0=0.58×75.155=12.9 λyz =6.56)6.05.1557475.01(50)475.01(2242024=⨯⨯+⨯=⨯⨯+t l b y y λ 由λxλy 查表得（b 类截面），736.0=x ϕ 825.0=y ϕkN mm mm N NEx05.5773.721.11032.16/102061.1EA 222232x 22=⨯⨯⨯⨯⨯==πλπ丿塑性系数 05.11=x γ 2.12=γ1) 弯矩作用平面内的稳定性。
此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数85.0=mx β 用跨中最大正弯矩kNm M x 49.11=验算，代入公式得2233623111/215/4.19905.57775.6k 18.01mm 1074.3805.1Nmm1049.185.0mm 1632736.0N 106.1758.01mm N f mm N kN N N N W M AN Ex x x x mx x =<=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+丿γβϕ对于这种组合T 形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳，补充验算如下：）（丿丿Exx 22x 1x mx N N 25.11W M A--γβN=）（577.05kM175.6kM25.11mm 1096.1426.1Nmm1049.185.01632mmN106.17533623-⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=6.3N/mm 2<f=215N/mm2显然另一侧不控制构件平面内的失稳。
故平面内的稳定性得以保证。
2）弯矩作用平面外的稳定性。
由于12050<=y λ ，所以梁的整体稳定系数可由下式计算915.0500017.01235/0017.01=⨯-=-=fy b yλϕ等效弯矩系数85.0=tx β。
用跨中最大正弯矩kNm Mx 49.11=验算，代入公式得3362231074.38915.01049.185.011032.16825.0106.17511mmNmmmm N x bW txMx yA N ⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+ϕβηϕ =166.2N/mm 2<f=215N/mm2根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。
因此，可不必验算节点处的平面外稳定，只需验算其强度。
3）强度验算。
上弦节点2处（见节点编号图）的弯矩较大，且W 2x 又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（A n =A ）22336223/215/8.1691096.142.110117.11032.16106.175min mm N f mm N mmNmm mm N xWx Mx An N =<=⨯⨯⨯+⨯⨯=+γ （2）下弦杆截面下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。
杆7的轴心力。
KN N 62.166max = 选用2∟56×4,A=8.78cm 2i x =1.73cm ，i y =2.52cm 。
长细比 λx =4.22773.14.3930==x x i l <[λ]=400 Λy =2.35152.28850==yy i l <[λ]=400强度验算 f mm N mmN An N <=⨯⨯==2223/8.1891078.81062.166max σ （3）腹杆截面杆10内力N=-13.54kN 。
选用∟36×4，A=2.756cm 2，i y =0.7cm 。
长细比 Λy =4.1417.0110*9.00==yy i l <[λ]=2009436==t b <0.54×b l y 0=0.54×6.399=14.9 λyz =3.154)4.0996.385.01(4.141)85.01(2242024=⨯⨯+⨯=⨯⨯+t l b y y λ<[λ]=200 由λxλy 查表得（b 类截面），294.0=ϕ222223/6.174/215812.0/1.16710*756.2294.01054.13mmN mm N f mm N mm N A N =⨯=<=⨯⨯==ϕσ上式中0.812为单面连接单角钢的折减系数。
上述计算也可采用表格形式进行。
现将上述计算以及其他腹杆的计算一并列如下表：屋架杆件截面选用表4、节点设计节点编号如图所示。
12345（1） 一般杆件连接焊接 设焊缝厚度hf=4㎜,焊缝长度可由公式计算列于下表。
（2） 节点“1” 1） 支座底板厚度。
支座底板尺寸如图7-40所示。
支座反力为 R =6P+1.15×1.74×6=6×10.098kN ＋1.15×0.74×6kN=65.69kN屋架杆件连接焊缝表设a=b=12cm ，a1=1.414×12cm=16.9cm ， b1=a1/2=8.45cm底板的承压面积为An=24cm ×24cm-3.14×4cm 2-2×4cm ×5cm=523cm 2板下压应力为2223/26.1105231069.65mm N mmN An R q =⨯⨯== b1/a1=0.5，查表得,06.0≈β 则Nmm qa M 2.215916926.106.0221=⨯⨯==β所需底板厚度为 t mm 12t ,7.116==≥取mm fM2）支座节点板与底板的连接焊缝。
设hf=8mm ，lw=（240-10）mm ×2+（120-4-10-10）mm ×4=844mm ，按下式计算223/160/9.1384487.01069.657.0mm N f mm N mmmm Nlw hf R w f f =<=⨯⨯⨯==∑τ支座节点板与加劲助的连接焊缝厚度计算从略。
3） 上弦杆与节点板的连接焊缝。
N=175.6kN ，设焊缝厚度为4mm ，焊缝计算长度lw=（160+360-10）=510mm ，如图所示：R=65.6kNP1=2.53kM支座节点图假定杆件轴心力N全由角钢肢尖焊缝传递，并考虑传力的偏心影响，其中偏心矩e=（70-20）=50mm 则2227.027.026⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯hflw N hflw f Ne β 22232223/160/3.6851047.0210*6.17551047.0222.150106.175*6m m N f m m N m m m m N m m m m m mN w f =<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=（3）节点2、3如图所示，节点荷载P 假定由角钢肢背的塞焊缝承受，按构造要求节点板较长，故焊缝强度可以满足，计算从略。
P上弦中间节点图节点两侧上弦杆轴心力之差21N N N -=∆，假定由角钢肢尖焊缝承受，并考虑偏心力矩（4）节点4，如下图所示，节点荷载P ，假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求考虑，即可满足，计算从略。
P上弦屋脊节点1）上弦杆拼接角钢的连接焊缝以该节点的最大轴力N 计算。
设hf=4mm ，则有mm 230,22210/16047.04104.3880107.0423'取mm mm mmN mm Nf h N l w f f w =+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 2）上弦杆角钢与节点板的连接焊缝以上述轴心力的15%按下式计算。
设hf=4mm=50mm ，l 丿m 按构造要求为220mm ，取lw=（220-10）=210mm ，则2227.0215.07.0215.06⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯hflw N hflw f Ne β 22232223/160/4.31210422.14.1501065.1596*15.021044.11065.15915.0m m N f m m N m m m m m m N m m N w f =<=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=（5）节点5（见下图）N 下弦杆拼接节点1）下弦杆拼接角钢的连接焊缝按全截面的等强度条件计算。