钢结构基础第三章课后习题答案
钢结构-武汉理工大学出版社-课后习题答案参考word
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/w f 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 f N 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 fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
(完整版)钢结构基础第三章课后习题答案
习题参考答案3.1题：答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。
型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。
组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。
（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
3.7题：解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =⨯⨯-=mm 2。
工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.138324910450A N 3n <≈⨯==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。
工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故19712.19.8169.27N g =⨯⨯⨯=N ；构件的拉应力为215139.113249197110450A N N 3ng <≈+⨯=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
3.8题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。
可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =⨯+⨯=， 永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =⨯⨯+⨯=简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.2481ql 81M 22max⋅≈⨯⨯==，梁所需净截面抵抗矩为36x max nx 791274mm 2151.051063.178f M W ≈⨯⨯==γ，梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为229mm 24550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=，由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢 I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274m m875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。
钢结构第3章作业参考答案
腹板下口的压应力： 腹板下口的压应力：
M 11.76 ×106 σf下 = ⋅ xo = ×144.48 = 93.82 Mpa < 160Mpa 4 I 1811×10
σf βf 93 .82 2 2 +τ = + 43 .75 = 104 .3Mpa < 160 Mpa 1 .0
533.35 × 103 < 60 h f = 480 mm (满足 ) lw1 = = 298mm >8 h =64 mm且 > 40 mm (满足 ) f 2.3 N3 N1 = a1 N − = 0.67 ×1000 − = 533.35 KN 2 2
N3 273 .3 N 2 = a2N − = 0.33 × 1000 − = 193 .35 KN 2 2
'
σ
' 拉
M ' 120 ⋅ F 6548.4 = ⋅x = × 200 145.43 = ⋅F （ － ） 4 4 I 1955.7 ×10 1955.7 ×10
Q
σ
' 2 拉
+ 3τ
'2
≤ 1 .1 ⋅ f t w
2 2
6548.4 9085.5 ∴ ⋅ F + 3× ⋅ F ≤ 1.1× 185 4 4 1955.7 × 10 1955.7 × 10 ∴ F ≤ 267.9 KN
2 2 I = 0 .56 × 15 × 21 .2 14 .45） + 0 .56 × 13 .8 × 200－ .45） + 14 （ － （
2 × 0 .56 × 20 3 + 2 × 0 .56 × 20 × 14 .45 10） = 1811 cm 4 （ － 2 12
钢结构第三章
第三章习题参考答案注意：①要求学生尽量图示；②若无特别说明，焊缝计算长度可不考虑起弧、落弧的影响。
③题中“（考虑荷载分项系数后）”的意思为荷载设计值，时刻提醒学生别忘了结构可靠度理论。
3.1 解：①对接焊缝：3125010208.318550012w t w N MPa f MPa l t σ⨯===>=⨯，不满足要求，改用斜对接焊缝，取切割斜度为1.5:l ，即5.1tan =θ、o 56=θ。
②围角焊缝、双拼接板：设盖板宽2460b mm =，注意拼接板截面面积必须验算：2246050012t ⨯≥⨯，取28t mm =（常用的板厚以偶数居多）。
角焊缝的焊脚尺寸h f 应根据板件厚度确定：由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t 2=8mm>6mm ，t 2< t 1，则()()max 21~281~26~7f h t mm mm =-=-=min 5f h mm ===取角焊缝的焊脚尺寸h f ＝6mm ，角焊缝的强度设计值2/160mm N f wf =，则()f e w f e w f f h l h f b h f N -=-422β代入数据，注意围焊缝只有一个起弧点和一个落弧点，有()31250102 1.221600.7646041600.766l ⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯-解、取整得 l ＝195mm上、下各一块拼接板的长度为 2l 10219510400mm L =+=⨯+= 最后选定的上、下拼接板的尺寸为2—460×8×400。
3.2 解：注意仅腹板在此拼接、翼缘在此无拼接，即翼缘处无焊缝、当然也无需验算，但截面依然是工字形的，不少同学仅按腹板矩形截面计算是完全错误的。
焊缝处1026.375M kN m =⋅、172.5V kN =3394112801032(2808)1000 2.979101212x I mm =⨯⨯-⨯-⨯=⨯ 63x S 280165085008250 3.27610mm =⨯⨯+⨯⨯=⨯ 63x1S 28016508 2.27610mm =⨯⨯=⨯最大剪应力为：3622max9172.510 3.2761023.7N/mm 125N/mm 2.979108w x v x VS f I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 上翼缘和腹板交接处“l ”点的正应力：621191026.37510500172.3N/mm 2.97910x My I σ⨯⨯===⨯ 剪应力：362119172.510 2.2761016.5N/mm 2.979108x x VS I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 由于“1”点同时受有较大的正应力和剪应力(无需单独验算)，故应验算折算应力：22174.7/ 1.1185204/N mm N mm =<⨯=均满足要求。
钢结构第三章习题课后答案
钢结构第三章习题课后答案钢结构第三章习题课后答案钢结构是一门重要的工程学科，它涉及到建筑、桥梁、机械等领域。
在学习钢结构的过程中，习题是不可或缺的一部分。
通过解答习题，我们可以加深对知识点的理解，提高解决实际问题的能力。
下面是钢结构第三章习题的答案，希望对学习者有所帮助。
1. 钢结构的设计原则是什么？钢结构的设计原则主要包括以下几点：- 安全性：钢结构在设计中必须满足一定的安全系数，以确保结构在正常使用和极限状态下的安全性。
- 经济性：在满足安全性的前提下，设计应尽可能节约材料和成本，提高结构的经济性。
- 实用性：设计应考虑结构的施工性、可维护性和可拆卸性，以便于施工和后期维护。
- 美观性：设计应注重结构的外观和形象，使其与周围环境相协调。
2. 钢结构的设计方法有哪些？钢结构的设计方法主要包括以下几种：- 强度设计法：根据结构的承载能力和荷载要求，确定结构的截面尺寸和材料强度，以满足结构的强度要求。
- 稳定性设计法：根据结构的稳定性要求，确定结构的稳定性系数，以保证结构的稳定性。
- 构造设计法：根据结构的构造形式和连接方式，确定结构的构造方案和连接方式，以保证结构的完整性和可靠性。
- 疲劳设计法：根据结构的工作环境和使用要求，确定结构的疲劳寿命和疲劳极限，以保证结构的疲劳安全性。
3. 钢结构的连接方式有哪些？钢结构的连接方式主要包括以下几种：- 焊接连接：通过焊接将钢构件连接在一起，具有连接强度高、刚度大的特点，适用于大型和重要的结构。
- 螺栓连接：通过螺栓将钢构件连接在一起，具有连接方便、可拆卸的特点，适用于较小和较简单的结构。
- 铆接连接：通过铆钉将钢构件连接在一起，具有连接牢固、工艺简单的特点，适用于一些特殊的结构。
- 槽钢连接：通过槽钢将钢构件连接在一起，具有连接简单、刚度大的特点，适用于某些特殊的结构。
4. 钢结构的抗震设计原则是什么？钢结构的抗震设计原则主要包括以下几点：- 强度原则：结构的抗震能力应满足设计地震作用下的强度要求，以保证结构在地震中不发生破坏。
钢结构课后习题答案第五版
钢结构课后习题答案第五版钢结构课后习题答案第五版钢结构是一门重要的工程学科，它涉及到建筑、桥梁和其他基础设施的设计和施工。
在学习钢结构的过程中，习题是非常重要的一部分，它能够帮助学生巩固所学的知识，提高解决问题的能力。
本文将为大家提供钢结构课后习题答案第五版，希望对学习者有所帮助。
第一章：钢结构基础知识1. 钢结构的主要特点是什么？钢结构的主要特点是强度高、刚度大、重量轻、施工速度快、耐久性好等。
2. 钢结构的分类有哪些？钢结构可以根据用途分为建筑钢结构、桥梁钢结构和其他工业钢结构；根据结构形式分为框架结构、网架结构和悬索结构等。
3. 钢结构的设计应遵循哪些原则？钢结构的设计应遵循安全、经济、美观和可施工性的原则。
4. 钢结构的设计荷载有哪些？钢结构的设计荷载包括常规荷载（如自重、活载、风荷载等）和非常规荷载（如地震荷载、爆炸荷载等）。
5. 钢结构的连接方式有哪些？钢结构的连接方式包括焊接、螺栓连接和铆接等。
第二章：钢结构设计方法1. 钢结构的设计方法有哪些？钢结构的设计方法包括弹性设计、弹塑性设计和极限状态设计等。
2. 钢结构的荷载组合有哪些？钢结构的荷载组合包括常规组合（如最不利组合、最可能组合等）和非常规组合（如地震组合、爆炸组合等）。
3. 钢结构的稳定性分析有哪些方法？钢结构的稳定性分析包括弯曲屈曲、屈曲扭转和屈曲侧扭等。
4. 钢结构的疲劳分析有哪些方法？钢结构的疲劳分析包括应力范围法、应力振幅法和应力时间法等。
5. 钢结构的设计验算中需要考虑哪些因素？钢结构的设计验算中需要考虑构件的强度、稳定性、疲劳性、可靠性和施工性等因素。
第三章：钢结构的施工工艺1. 钢结构的制作工艺有哪些？钢结构的制作工艺包括切割、焊接、钻孔和涂装等。
2. 钢结构的安装工艺有哪些？钢结构的安装工艺包括吊装、定位、连接和调整等。
3. 钢结构的质量控制包括哪些方面？钢结构的质量控制包括材料的质量控制、制作过程的质量控制和安装过程的质量控制等。
钢结构(第三版)戴国欣主编__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/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 f N 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 fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
钢结构第3章作业参考答案
2
(1)焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处
M h 1122106 1000 w max 209 . 2 Mpa f 185Mpa t 4 I 2 268193 .110 2
焊缝正应力不满足要求
(2)最大剪应力
V Sx 374103 500 w max 280 14 507 8 500 48 . 3 Mpa f ＝ 125MPa v 4 I t 268193 .110 8 2
焊缝最大剪应力满足要 求
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。 w 解： 查表得 ft 185Mpa，
f vw 125Mpa
注意：此题中腹板仍受弯剪。
lw 2
60 h f 480 mm (满 足) N2 330103 184mm 8 h 64 mm 且 40 mm (满 足) w f 2hef f 2 0.7 8 160
l1 374 2 8 390mm；l2 184 2 8 200mm 取肢背l1 390mm， 肢尖l2 200mm
N3 273 .3 N 2 a2 N 0.33 1000 193 .35 KN 2 2
lw 2
193.35103 60 h f 480 mm (满 足) ＝ 108m m 8 h 64 mm 且 40 mm (满 足) f 2 0.7 8 160
2 2 I 0.5615 （ 21.2 － 14.45 ） 0.5613.8 （ 200 － 14.45 ）
钢结构第三章课后作业
l lw1 2hf 131mm 2 10mm 151mm , 取160mm。
两块被拼接钢板间留出10mm间隙，则拼接盖板的长度为：
L 2l 10mm=2 160mm+10mm=330mm 。
3.3
查表，Q235钢材，E43焊条，
N=320kN
N3 192 103 hf3 7.8mm ，端、背都取8mm。 w 0.7 2lw3 f ff 0.7 2 90 1.22 160
N1 N N3 320 192 128kN
N1 128 103 计算长度：lw1 = 71.4mm， 48mm lw1 360mm。 w 2he ff 2 0.7 8 160
翼缘与腹板连接处的折算应力：
My 260 106 230 2 = =123.05N / mm Ix 48600 104 VSx1 130 103 160 20 240 2 = =14.67N / mm I xt 48600 104 14
w 2 +3 2 123.052 +3 14.67 2 =125.65N / mm 2 1.1 f t2 203.5N/mm 2
两块被拼接钢板间留出10mm间隙，则拼接盖板的长度为：
L 2l 10mm=2 380mm+10mm=770mm 。
（2）采用三面围焊 已知正面角焊缝的长度
' lw 370mm ，两条正面角焊缝所能承受的力为：
' N ' =0.7hf lw f ffw 0.7 10 2 370 1.22 200 1263.9kN
200 55 50 100 100 100 50 40 F 14 55 55
（完整版）钢结构课后习题第三章
（完整版）钢结构课后习题第三章第三章部分习题参考答案3.8 已知A3F 钢板截⾯mm mm 20500?⽤对接直焊缝拼接，采⽤⼿⼯焊焊条E43型，⽤引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值。
解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值20.85182.75/w f f f N mm == 采⽤引弧板，故焊缝长度500w l b mm ==承受的最⼤轴⼼拉⼒设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -===3.9 焊接⼯字形截⾯梁，在腹板上设⼀道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作⽤荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪⼒V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半⾃动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
解：（1）焊缝截⾯的⼏何特性惯性矩3341(28102.827.2100)26820612x I cm =-= ⼀块翼缘板对x 轴的⾯积矩3128 1.4(507)2234.4X S cm =??+=半个截⾯对x 轴的⾯积矩31500.8253234.4X X S S cm =+??=（2）焊缝强度验算焊缝下端的剪应⼒33214374102234.41038.9/268206108x x w VS N mm I t τ===?? 焊缝下端的拉应62max4112210500209/0.852********x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满⾜强度要求（建议将焊缝等级质量提为⼆级）则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm下端点处的折算应2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<=且焊缝中点处剪应⼒33224374103234.41056.3/125/268206108w x v x w VS N mm f N mm I t τ===<=??3.10 试设计如图3-67所⽰双⾓钢和节点板间的⾓焊缝连接。
钢结构基础第三章课后习题答案
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35502mm ,所以构件的净截面面积232495.217235505.21*23550mm d A n =⨯⨯-=-=22/215/5.1383249450000mm N f mm N A N n =<===σ 所以该柱强度满足要求。
一简支梁跨长为米，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值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 63.1785.524.47818122=⨯⨯== f w M x x ≤=γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm fM w x x ⨯=⨯⨯=≥γ查型钢表选择I36a ，质量为m,Wx 为8750003mm ，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 13.1310576.11006.2384105.579.3553845851244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==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11900003mm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 7.810237001006.2384105.585.3553845451244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。
钢结构第3章作业参考答案
(2) 当采用二面侧焊时
N1a1N0.6 710 0607K0N N2a2N0.3 310 0303K0N
lw12hN ef1fw26 0.77 8 1 03 1 06037m4m 8hf660h4fm4m 且 8m 04m 0(m满m (满 足 ) 足 )
《钢结构》(第三版)戴国欣 主编
钢结构第3章作业参考答案
3.1 试设计双角钢与节点板的角焊接连接。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： hf max1.21012mm
hf min1.5 125.2mm 假定hf 8mm
按剪力由腹板承担，弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑
V 9 8 1304.7 3M 5 p 1a 6 M 0pa
helw 25.6200
翼缘上边的拉应力：
M 1.7 1 1 660
f上 x 上 I1
8 11 4 0 6 1 .5 7 2 4.8 3 M 5 1 pM 6 a0pa
腹板下口的压应力：
(1) 采用三面围焊时，
N32helw3 f ffw
20.781251.2216027.33KN
N 1 a 1 N N 3 0 .6 1 70 2 0.3 7 0 5 3.3K 5 3N
2
2
lw125 03.7 .3 385 11306029m8m 8hf660h4fm4m 且 8m 04m 0(m满m (满 足 ) 足 )
即，最大设计荷载 F=236.53KN
3.3 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。
钢结构习题3-4章参考答案
1
0.5
4 15
= 1500
1
0.5
4 15
= 1300kN
σ=
= 18
1300000 550 4 18
21.5 = 155.7N/mm
= 205N/mm
满足要求；
毛截面强度验算：
σ=
=
1500000 18 550
=
151.5N/mm
满足 要求。
= 205N/mm
20. 如图 3-62 所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值 = 300kN，端板与 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 = 0.3，求最小螺 栓直径。
=
1500 0.411
10 17979
=
203N/mm
故整体稳定性满足要求。
= 205N/mm
（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λ = 60，对宽翼缘截面 / 0.8，故构件的截面为类型均为 b
类。
10
λ 235 = 60 需要的截面几何量为：
1
解:正面角焊缝
1.2 10 = 12mm， 10 1~2 = 8~9mm 且
1.5√16 = 6mm
故可取 = 8mm，此时焊缝的计算长度 64mm（8 且 40mm）
正面焊缝的作用：
= 2 0.7
= 2 0.7 8 140 1.22 160 10 = 306.1kN
则由平衡条件得：
= =
2
=
140 38.2 140
解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度 = 500mm，则焊缝正应力应满足：
(完整word版)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 =⨯⨯-=-=22/215/5.1383249450000mm 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 63.1785.524.47818122=⨯⨯==f w M x x ≤=γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm fM w x x ⨯=⨯⨯=≥γ 查型钢表选择I36a ，质量为59.9kg/m,Wx 为8750003m 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 13.1310576.11006.2384105.579.3553845851244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==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 7.810237001006.2384105.585.3553845451244=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ω<［l/250]=22mmHN400x200x8x13满足挠度要求。
钢结构第三章课后答案
《钢结构设计原理》作业答案 3. 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： 三级焊缝 查附表 1.3： f t w 265N/mm2 ， f vw 180N/mm2 不采用引弧板： l w b 2t 500 2 10 480mmN 1500 103 312.5N/mm2 f t w 265N/mm2 ，不可。
lw t 480 10改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： (b / sin ) 2t (500/ sin 56) 20 (500/ 0.829) 20 583mm lwN sin 1500 103 0.829 213N/mm2 f t w 265N/mm2 t lw 583 10N cos 1500 103 0.559 144N/mm2 fvw 180N/mm2 t lw 583 10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。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
10500NN查附表 1.3： f fw 200N/mm2 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： t2 A1 500 10 5.4mm ，取 t2=6mm。
2b 2 460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。
钢结构第三章习题答案
3.3 影响焊接残余应力的因素主要有哪些？减少焊接应力和变形的措施有哪些？答：在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区域产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。
焊接残余变形包括纵、横向的收缩，弯曲变形，角变形和扭曲变形等。
为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施：1）合理的焊缝设计，包括合理的选择焊缝尺寸和形式；尽可能的减少不必要的焊缝、合理的安排焊缝的位置、尽量避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
2）合理的工艺措施，包括采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形法减少焊接变形或焊接应力；锤击或碾压焊缝；对于小尺寸焊接构件可进行提前预热，然后慢慢冷却以消除焊接应力和焊接变形。
3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。
轴心拉力N=1500 kN，钢材Q345A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量Ⅲ级。
解：直缝连接其计算长度：l w=500-2×10=480mm焊缝的正应力为：σ=Nl w t =1500×1000480×10=312.5N/mm2＞f t w=265N/mm2不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为1.5：1，即56°焊缝长度l=500sin56°=603mm计算长度l w=603−2×10=583mm 故此时焊缝的正应力为：σ=Nsin θl w t=1500×1000×sin56°583×10=213N mm2⁄＜f t w=265N mm2⁄剪应力为：τ=Ncos θl w t=1500×1000×cos56°583×10=144N mm2⁄＜f v w=180N mm2⁄满足要求。
故设计斜焊缝，如图所示。
3.10 有一支托角钢，两边用角焊缝和柱相连，如图所示，钢材为Q345A，焊条为E50型，手工焊，已知柱翼缘厚20mm，外力N=400kN。
钢结构第3章作业参考答案
2138 . 39 cm
4
I p I x I y 22321 . 69 cm
4
Tx
T 250 IP
，
F
Ty
T 163 IP
F 5096
Vy
F
h e lw
910 0 . 7 8
Ty Vy f
2
Tx
xi
2
y i 8 6 4 ( 6 . 5 19 . 5 ) 1978 cm
lw 2
193 . 35 10
32 0 . 7 Fra bibliotek 8 160
＝108 mm
60 h f 480 mm ( 满 足 ) 8 h f 64 mm 且 40 mm ( 满 足 )
l1 298 8 308 mm ； l 2 108 8 116 mm 取肢背 l1 310 mm ， 肢尖 l 2 120 mm
w 解： 查表得 f t 185 Mpa ， w
fv
125 Mpa
注意：此题中腹板仍受弯剪。
I 2 28 1 . 4 50 . 7
2
0 . 8 100 12
3
268193 . 1cm
4
(1)焊缝最大正应力在腹板和翼缘交界处
max
M I
h 2
1122 10
374 10
3
焊缝最大剪应力满足要
求
(3)腹板和翼缘交界处
'
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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习题参考答案3.1题：答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。
型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。
组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。
（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
3.7题：解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =⨯⨯-=mm 2。
工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.138324910450A N 3n <≈⨯==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。
工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故19712.19.8169.27N g =⨯⨯⨯=N ； 构件的拉应力为215139.113249197110450A N N 3n g<≈+⨯=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
3.8题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。
可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =⨯+⨯=，永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =⨯⨯+⨯=简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.2481ql 81M 22max ⋅≈⨯⨯==，梁所需净截面抵抗矩为36x max nx 791274mm 2151.051063.178f M W ≈⨯⨯==γ， 梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为229mm 24550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=，由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274mm 875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。
按附录1中附表5取窄翼缘H型钢 HN400×150×8×13，截面抵抗矩3nx 791274mm 942000W >=，截面高度229mm 400h >=。
普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为63mm 2/)10136(b 1=-=，13f /2351399.315.863t b y 1=<≈=，故翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可考虑部分塑性发展。
<校核此项标准>窄翼缘型钢梁的翼缘的外伸宽度为71mm 2/)8150(b 1=-=，13f /2351346.51371t b y 1=<≈=，故翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可考虑部分塑性发展。
2、验算截面（1）普通工字钢I36a 截面的实际几何性质计算：27630mm A =，4x m 157600000m I =，3x 875000mm W =，307mm S I x x =，梁自重估算，由荷规附录A 得钢的重度为78.5kN/m 3，梁的自重为 m /719kN .05.782.1107630g -6≈⨯⨯⨯=，修正为m /60kN .05.78107630g -6≈⨯⨯=自重产生的跨中最大弯矩为m 2.72kN 5.51.260.081M 2g ⋅≈⨯⨯⨯=，式中1.2为可变荷载控制组合对应的荷载分项系数。
跨中最大总弯矩为m 35kN .18172.263.178M x ⋅=+=，A 点的最大正应力为B 点的最大剪应力为131.89kN 2/5.5)1.260.024.47(V max ≈⨯⨯+=故由以上分析可知，该普通工字钢等截面钢梁满足强度要求。
（2）窄翼缘型钢HN400×150×8×13截面的实际几何性质计算：27112mm A =，4x m 188000000m I =，3x 942000mm W =，梁自重估算，由荷规附录A 得钢的重度为78.5kN/m 3，梁的自重为 m /670kN .05.782.1107112g -6≈⨯⨯⨯=，修正为m /56kN .05.78107112g -6≈⨯⨯=自重产生的跨中最大弯矩为m 2.54kN 5.51.256.081M 2g ⋅≈⨯⨯⨯=，式中1.2为可变荷载控制组合对应的荷载分项系数。
跨中最大总弯矩为m 17kN .18154.263.178M x ⋅=+=，A 点的最大正应力为16)13(t 215N/mm f 183.179420001.051017.181max 26<==<≈⨯⨯=σ B 点的最大剪应力为131.76kN 2/5.5)1.256.024.47(V max ≈⨯⨯+=，面积矩可近似计算如下32x 517201mm 2/8)13200()2/132/400(13150S =⨯-+-⨯⨯=，16)8.135(t 125N/mm f 45.3181088.151720110131.76max 2v 83<==<≈⨯⨯⨯⨯=τ 故由以上分析可知，该窄翼缘型钢等截面钢梁满足强度要求。
比较普通工字钢和窄翼缘型钢可发现，在相同的计算条件下采用窄翼缘型钢更加经济。
3.9题：解：强度验算部位：A 点的最大正应力；B 点的最大剪应力；C 点的折算应力；D 点的局部压应力和折算应力。
300kN P R ==，m 600kN 2300M max ⋅=⨯=，梁截面的相关参数：212000mm 2102808800A =⨯⨯+⨯=，腹板轴线处的面积矩31774000mm 200840040510280S =⨯⨯+⨯⨯=，腹板边缘处的面积矩31134000mm 40510280S =⨯⨯=。
梁的自重标准值1.1304kN/m2.15.781012000g -6=⨯⨯⨯=（也可按课本的方法计算，此处直接采用荷规附录A 提供的重度），m 16.956kN 1.2101.130481M 2g ⋅=⨯⨯⨯=，跨中最大总弯矩 m 956kN .616956.16600M x ⋅=+=。
A 点的最大正应力为： 由于翼缘自由外伸的宽厚比为，13f y 235136.131028280=>=⨯-，故取x 对轴的部分塑性发展系数0.1x =γ。
16)10(t 215N/mm f 77.20012599200001.041010616.956max 26<==<≈⨯⨯⨯=σ B 点的最大剪应力为：306.78kN 2/101304.12.1300V max ≈⨯⨯+=16)10(t 125N/mm f 99.538125992000017740001078.306max 2v 3<==<≈⨯⨯⨯=τ C 点的折算应力为：m 610.85kN 1.221304.15.0278.306M 2⋅≈⨯⨯⨯-⨯=，304.07kN 21304.12.1306.78V ≈⨯⨯-=，2334.21N/mm 8125992000011340001007.304≈⨯⨯⨯=τ， 2693N/mm .193125992000040010610.85≈⨯⨯=σ，折算应力为 222ZS 236.5N/mm 1f .178.2023=<=+=τσσ。
D 点的局部压应力和折算应力D 点正应力为压应力，其值大小为293N/mm .193=σ；剪应力向下，大小为234.21N/mm =τ。
代入折算应力计算公式可得，22c 2c 2ZS 236.5N/mm 1f .1234.813=<=+-+=τσσσσσ，即D 点的折算应力满足强度要求，但局部压应力不满足强度要求。
故由以上分析可知，该焊接工字型等截面钢梁不满足强度要求。
3.10题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =，简支梁的支座反力（未计梁的自重）750kN P/2R ==，跨中的最大弯矩为m 3000kN4750M max ⋅=⨯=，梁所需净截面抵抗矩为 376x max nx mm 103289.12151.05103000f M W ⨯≈⨯⨯==γ， 梁的高度在净空方面无限值条件；按经验公式可得梁的经济高度为 1358mm 300101.32897300W 7h 373x e =-⨯=-=，考虑到梁截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选梁的腹板高度为1400mm h w =。
腹板厚度按支点处最大剪力需要确定，43mm .61251400107505.1f h 1.5V t 3v w w ≈⨯⨯⨯==，按经验公式估算 40mm .311140011h t w w ≈==，故选用腹板厚度为10mm t w =。
修正为：10.76mm 1.076cm 1114011h t ww =≈==，故选用腹板厚度为10mm t w =。
按近似公式计算所需翼缘板面积27w w w x 7159mm 61400101400103289.16h t h W bt ≈⨯-⨯=-=，初选翼缘板宽度为400mm ，则所需厚度为9mm .174007159t ≈=。
考虑到公式的近似性和钢梁的自重作用等因素，选用20mm t =。
梁翼缘的外伸宽度为195mm 2/)10400(b 1=-=，13f /2351375.920195t b y 1=<==，故翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可考虑部分塑性发展。
2、验算截面截面的实际几何性质计算：230000mm 220400101400A =⨯⨯+⨯=，41033x mm 101.0353)1400390-1440(400121I ⨯≈⨯⨯=， 3710x mm 101.4379720101.0353W ⨯≈⨯=， 腹板轴线处的面积矩36mm 1013.83501070071020400S ⨯=⨯⨯+⨯⨯=，腹板边缘处的面积矩36mm 1068.571020400S ⨯=⨯⨯=。
梁自重估算，由荷规附录A 得钢的重度为78.5kN/m 3，梁的自重为 m /826kN .25.782.11030000g -6=⨯⨯⨯=，自重产生的跨中最大弯矩为m 13kN .2781.2826.281M 2g ⋅≈⨯⨯⨯=，式中1.2为可变荷载控制组合对应的荷载分项系数。
跨中最大总弯矩为m 3027.13kN 13.273000M x ⋅=+=，A 点的最大正应力为16)20t (205N/mm f 50.200104379.11.051013.3027276>==<≈⨯⨯⨯=翼缘处σ B 点的最大剪应力为56kN .7632/8826.22.1750V max ≈⨯⨯+=16)10t (125N/mm f 96.5910101.03531013.81056.7632v 1063<==<≈⨯⨯⨯⨯⨯=腹板处τ C 点的折算应力为2106204.67N/mm 100353.17001013.3027≈⨯⨯⨯=σ， 2106389N/mm .4110101.03531068.51056.763≈⨯⨯⨯⨯⨯=τ， 按能量理论的折算应力为)1610(236.5N/mm 1f .1217.153222ZS <==<=+=t 腹板边缘处τσσ。