钢结构第4章作业参考答案
钢结构习题答案单元4、5
单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对高强度螺栓连接，构件接触面的处理方法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂无机富锌漆（3）喷砂丸后生赤锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面4-2 C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，哪些情况下可用于受剪连接？（1)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接（2)承受静力荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件用的安装连接4-3对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用哪些能防止螺帽松动的有效措施？应采用双螺母或其他能防止螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等方法。
4-4大型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截面的形状保持不变，横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。
4-5试述轴心受压柱与梁的铰接连接的两种方法？一种是梁支承于柱顶，另一种是梁连接于柱的侧面。
4-6试述柱脚的作用？使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。
4-7按柱脚与基础的连接方式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴心压力和剪力，刚接柱脚除传递轴心压力和剪力外，还要传递弯矩。
4-8试述靴梁在柱脚中所起的作用？靴梁通过底部焊缝将压力传给底板，靴梁成为放大的柱端，不仅增加了传力焊缝的长度，也将底板分成较小的区格，减小了底板在反力作用下的最大弯矩值，厚度减薄。
4-9试述抗剪键的作用及采用的材料？剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。
当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键。
抗剪键可用方钢，短T型钢或H型钢做成。
4-10次梁与主梁的连接形式有几种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上面，用螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构高度大，其使用常受到限制。
平接是使次梁顶面与主梁相平或略高,略低于主梁顶面，从侧面与主梁的加劲肋或腹板上专设的短角钢或支托相连接。
陈绍蕃 钢结构第四章答案
第四章4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？ 答：①残余应力对稳定系数的影响；②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响；4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？ 答：主要影响因素：①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好；③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳； 采取措施：①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度；③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。
4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。
答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。
4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。
解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l =23364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭3364y 5001821225031.310mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯=⨯2225012500810000mm A =⨯⨯+⨯=x 21.8cm i ===，y 5.6cm i ===0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747ϕ整体稳定验算：3150010200.8MPa 215MPa 0.74710000N f A ϕ⨯==<=⨯，稳定性满足要求。
钢结构基础第四章课后习题答案
第四章4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。
杆件由屈服强度2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。
320610mm E N =⨯2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。
解：由公式 2cr 2Eπσλ=，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下：4.8 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2y f 235N mm =，弹性模量为 320610mm E N =⨯2，试画出 cry y σ-λ——无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。
f yyf (2/3)f y(2/3)f yx解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。
因此，屈曲时的截面应力分布如图全截面对y 轴的惯性矩 3212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3212ey I t kb =()322232232212212ey cryy y y yI t kb E E E k I tb πππσλλλ=⨯=⨯= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y ycr y btf kbt kf k f btσ-⨯⨯==-二者合并得cry y σ-λ——的关系式cry cry342cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下4.10 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为0.6f yfyλσ0.20.40.60.81.0cryN=1500KN 。
解：已知 N=1500KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =1200cm l ，对弱轴的计算长度 oy =400cm l 。
钢结构基础第四章课后习题答案
第四章4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。
杆件由屈服强度2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。
320610mm E N =⨯2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。
解：由公式 2cr 2Eπσλ=，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下：4.8 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2y f 235N mm =，弹性模量为 320610mm E N =⨯2，试画出 cryy σ-λ——无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。
f yyf (2/3)f y(2/3)f yx解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。
因此，屈曲时的截面应力分布如图全截面对y 轴的惯性矩 3212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3212ey I t kb =()322232232212212ey cryy y y yI t kb E E E k I tb πππσλλλ=⨯=⨯= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y ycr y btf kbt kf k f btσ-⨯⨯==-二者合并得cry y σ-λ——的关系式cry cry342cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下4.10 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。
0.6f yfyλσ0.20.40.60.81.0cry解：已知 N=1500KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =1200cm l ，对弱轴的计算长度 oy =400cm l 。
钢结构基础(第二版)课后习题第四章答案
4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为N=1500kN 。
解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4ml =23364x 1150012850025012225012476.610mm12122I +⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭ 3364y 5001821225031.310mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯=⨯2225012*********mm A =⨯⨯+⨯=x 21.8cm i ===，y 5.6cmi ===0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747ϕ整体稳定验算：3150010200.8MPa 215MPa0.74710000N f A ϕ⨯==<=⨯，稳定性满足要求。
4.13图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。
承受轴心力设计荷载值N=1300kN ，钢材为Q235。
已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A=40cm2，iy=10.9cm ，ix1=2.33cm ，Ix1=218cm4，y0=2.1cm ，缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A1=4.29cm2。
试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7ml l ==224x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+-=+-=⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦x 11.1cm i === 0x xx 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9l i λ===0x 65.1λ===格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。
钢结构-第四章课后答案
P1084.1解： 示意图要画焊缝承受的剪力V=F=270kN ；弯矩M=Fe=270300=81kN.mI x =[0.8(38-20.8)3]/12+[(15-2)119.52]2=13102cm 4=腹板A e =0.8(38-20.8)=29.12 cm 2截面最大正应力max M/W= 81106200/13102104=123.65 N/mm 2f t w =185N/mm 2剪力全部由腹板承担=V/A w =270103/2912=92.72 N/mm 2 =f v w =125N/mm 2腹板边缘处”1”的应力 1(M/W)(190/200) =123.65(190/200)=210.19=117.47腹板边缘处的折算应力应满足 2213 1.1w zs t f σστ=+≤22117.47392.72=+⨯=198..97N/mm 2 1.1f t w =203.5N/mm 2焊缝连接部位满足要求4.2解：(1) 角钢与节点板的连接焊缝“A ”承受轴力N=420kN连接为不等边角钢长肢相连 题意是两侧焊肢背分配的力N 1=0.65 420=273 kN肢背分配的力N 2=0.35 420=147 kNh fmin =1.5(t max )1/2=1.5(10)1/2=4.74mmh fmax =1.2(t min )=1.2(6)=7.2mm取h f =6mm 肢背需要的焊缝长度l w1=273103/(20.76160)+26=203.12+12=215.13mm 肢尖需要的焊缝长度l w2=147103/(20.76160)+26=109.38+12=121.38mm 端部绕角焊2h f 时，应加h f （书中未加）取肢背的焊缝长度l w1=220mm ；肢尖的焊缝长度l w2=125mm 。
l wmax =60h f =360mm ；l wmin =8h f =48mm ；焊缝“A ”满足要求4.3解：节点板与端板间的连接焊缝“B ”承受拉力N 对焊缝“B ”有偏心，焊缝“B ”承受拉力N=(1.5/1.8) 420=350kN ；剪力V=(1/1.8) 420=233.33 kN ；弯矩M=35050=17.5 kN.mh fmin =1.5(t max )1/2=1.5(20)1/2=6.71mm h fmax =1.2(t min )=1.2(10)=12mm焊缝“B ”h f =7mm焊缝“B ”A 点的力最大焊缝“B ”承受的剪应力=233.33103/(20.77386)=61.68 N/mm 2焊缝“B ”承受的最大正应力 =N/Ae+M/W=350103/(20.77386)+17.5106200/(20.773863/12) =92.52+71.91 =164.43 N/mm 2验算焊缝“B ”的强度=148.19 N/mm 2<f f w 焊缝“B ”满足要求。
钢结构第四章习题答案
截面轮廓尺寸 h =
两个槽钢翼缘间净距为 300 − 2 × 84 = 132mm > 100mm ，满足构造要求。 分肢形心轴之间的间距 a = 300 − 2 × 20.2 = 259.6mm （3）绕 y 轴整体稳定检算 分肢形心轴与 y 轴的间距 x1 = a / 2 = 259.6 / 2 = 129.8mm 绕 y 轴名义惯性距： I y = 2( I1 + x1 A1 ) =2(241.5+12.98 ×45.6) =15849cm
58.8
= 122.4mm
2 iy − 2i12 = 122.42 − 2 × 20.22 = 119mm
分肢形心至 y 轴： x1 =
分肢间距： b = 2( x1 + z0 ) = 2(119 + 20.2) = 278.4mm ， 取 b = 300mm ，则实际分肢间距为 300-20.2×2=259.6mm 也可根据截面与回转半径的近似关系确定。 b=122.4/0.44=278mm，取 b=300mm （3）绕 y 轴整体稳定检算 分肢形心至 y 轴： x1 =300/2-20.2=129.8mm 绕 y 轴名义惯性距： I y = 2( I1 + x1 A1 ) =2(241.5+12.98 ×45.6) =15849cm
解：lox=9m，loy=3m，可选择窄翼缘热轧 H 型钢。 截面类型：绕 X 轴截面为 a 类截面， 绕 Y 轴截面为 b 类截面 假定长细比 λ = 100 ，查表 4.5（a）和 4.5(b),得 ϕ x = 0.638, ϕ y = 0.555 所需截面 A =
N 400 × 103 = = 33.52cm 2 ϕ f 0.555 × 215
第三版钢结构课后题答案第四章
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，用于螺栓承压型连接。
钢材为Q235钢。
如截面尺寸不够，应改用什麽角钢？计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：拉杆2L63×5，查附表7.4单角钢毛面积为：6.14 cm 2故：22n cm 28.10228.1210205214.62A =-=⨯⨯⨯-⨯=-钢材Q235,2215mmN f =强度验算：22232156.2621028.1010270mm N f mm N A N n =>=⨯⨯==σ该拉杆强度不满足。
试改用2∟70×6单角钢毛面积为：8.16 cm 2故：221392240163262021016.82mm A n =-=⨯⨯-⨯⨯=强度验算：223215194139210270mm N f mm N A N n =<=⨯==σ强度满足要求。
静力作用只需验算竖向平面内的长细比，按一般建筑结构系杆考虑，容许长细比为400 (或按其他构件300、350)； 由附表7.4cm i x 15.2=长细比验算：[]4005.13915.2300=<===λλx o i l长细比满足要求。
点评：1、实际设计应多方案，在满足要求的方案中选重量最轻的。
如果选用的规格是所有角钢规格中最轻的就是最优设计。
OK4.3 验算图示高强螺栓摩擦型连接的钢板净截面强度。
螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235-A.F ，承受轴心拉力N=600kN (设计值)。
解：钢板厚度14mm ，拼接板厚度2×10mmQ235—A.F 查表得2mm N 215f =钢板最外列螺栓处：()224369243360142234080804014mm A n =-=⨯⨯-+++⨯=()n n 5.01N N 1-='==600(1-0.5×3/9)=500kN验算净截面强度：2232153.205243610500mm N f mm N A N n =<=⨯='=σ钢板净截面强度满足要求。
钢结构第4章习题答案资料
2) 若杆长为6.5m 则 l0 0.7 6.5 4.55m
则
max
lo iy
4.55 4.99
91.2 < [] 150
b类 查表 0.612
N fA 0.612 215 64.28102 845.8kN
3）比较一下 4.8m时 按 λ 336 4.99 67.3 查表0.767
186.7kN
强度： N fA 215 21.6102 464.4kN
（2）Q345
强度： N fA 310 21.6102 669.6kN
刚度：
x
lox ix
36.5 150
y
loy iy
x
127 150
满足
稳定： 型钢构件，局部稳定无需验算
b 88 0.55 0.8 查表， x a y b
(1)几何参数
A 205002 5008 24000
Ix
1 12
8 5003
20 500 2602
2
1.435 109
Iy
1 12
20 5003
2
0.417 109
ix
Ix 244.5 A
iy
Ix 131.8 A
x
lox ix
10103 244.5
40.9
y
loy iy
10103 131.8
75.9
Q345 N=3000kN L=10m
（2）强度：
1
N A
3000 103 24000
125
310
（3）刚度：
x
lox ix
10103 244.5
40.9 150
钢结构第二版课后习题答案
钢结构第二版课后习题答案【篇一：钢结构基础(第二版)课后习题第四章答案】q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为n=1500kn。
l?4m解：由支承条件可知l0x?12m，0y11?500?12?64ix??8?5003??250?123?2?250?12476.6?10 mm12122?? 50031iy??8?2??12?2503?31.3?106mm412122a?2?250?12?500?8?10000mmix??21.8cmiy5.6cm，l0y400l0x120071.4?x?55?y?i5.6ix21.8y，，2翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b类截面，故按y查表得?=0.747n1500?103200.8mpa?f?215mpa整体稳定验算：?a0.747?10000，稳定性满足要求。
4.13图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m。
承受轴心力设计荷载值n=1300kn，钢材为q235。
已知截面采用2[28a，单个槽钢的几何性质：a=40cm2，iy=10.9cm，ix1=2.33cm，解：柱为两端铰接，因此柱绕x、y轴的计算长度为：l0x?l0y?7m22b26??ix?2?ix1?a??y02?218?40??2.19940.8cm422l0y700l0x70064.263.1ix???11.1cmyxiy10.9ix11.10x格构柱截面对两轴均为b类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。
由?0x?65.1，b类截面，查附表得??0.779，65.1n1300?103208.6mpa?f?215mpa2整体稳定验算：?a0.779?2?40?10 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。
4.17焊接简支工字形梁如图所示，跨度为12m，跨中6m处梁上翼缘有简支侧向支撑，材料为q345钢。
集中荷载设计值为p=330kn，间接动力荷载，验算该梁的整体稳定是否满足要求。
钢结构习题答案单元4、5
单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对高强度螺栓连接，构件接触面的处理方法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂无机富锌漆（3）喷砂丸后生赤锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面4-2 C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，哪些情况下可用于受剪连接？（1)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接（2)承受静力荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件用的安装连接4-3对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用哪些能防止螺帽松动的有效措施？应采用双螺母或其他能防止螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等方法。
4-4大型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截面的形状保持不变，横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。
4-5试述轴心受压柱与梁的铰接连接的两种方法？一种是梁支承于柱顶，另一种是梁连接于柱的侧面。
4-6试述柱脚的作用？使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。
4-7按柱脚与基础的连接方式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴心压力和剪力，刚接柱脚除传递轴心压力和剪力外，还要传递弯矩。
4-8试述靴梁在柱脚中所起的作用？靴梁通过底部焊缝将压力传给底板，靴梁成为放大的柱端，不仅增加了传力焊缝的长度，也将底板分成较小的区格，减小了底板在反力作用下的最大弯矩值，厚度减薄。
4-9试述抗剪键的作用及采用的材料？剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。
当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键。
抗剪键可用方钢，短T型钢或H型钢做成。
4-10次梁与主梁的连接形式有几种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上面，用螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构高度大，其使用常受到限制。
平接是使次梁顶面与主梁相平或略高,略低于主梁顶面，从侧面与主梁的加劲肋或腹板上专设的短角钢或支托相连接。
钢结构第4章作业参考答案
钢结构第4章作业参考答案4.1 验算由2L63×5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？注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：查表2228.12,215cm A mm N f ==有孔洞，∴危险截面是孔洞所在的正截面22102852021028.12mm A n =⨯⨯-⨯=∴ 此截面能承受的最大轴力为：KN N KN f A N n 27002.2212151028][=<=⨯=⋅=∴不满足要求改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm 2，cmi cm i y x98.2,93.1==22125852021058.14mm A n =⨯⨯-⨯=∴2232156.214125810270mm N f mm N A N f n =<=⨯==∴实实际应力长细比：350][4.15593.1300=<===λλx x i l 350][7.10098.2300=<===λλy y i l 满足要求。
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？解：查表得t=20钢板220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f =1)在1-1截面，20厚钢板266802022320400mm A n=⨯⨯-⨯=220232051.2026680101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴ 12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =⨯⨯-⨯=212232154.1688016101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴ 所以，1-1截面强度满足设计要求。
钢结构第四章答案,DOC
第四章4.10 验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为N=1500kN。
解：由支承条件可知 l 0x 12m ， l0y4mi xI x476.6 10621.8cm ， i yI y31.3106A10000A5.6cm10000 l0x1200l0y40071.4，x55 ，yi y 5.6i x21.8翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为 b 类截面，故按y查表得 =0.747整体稳定验算：N1500103200.8MPa f215MPa ，稳定性满足A0.74710000要求。
2-12 × 25x xy1-8× 500N4444.13 图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为 7m 。
承受轴心力设计荷载值 N =1300kN ，钢材为 Q235 。
已知截面采用 2[28a ，单个槽21xyyx 1x 1260钢的几何性质： A =40cm 2 ，i y =10.9cm ，i x1 =2.33cm ，I x1 =218cm 4 ，y 0 =2.1cm ，缀条采用∟45 × 5，每个角钢的截面积：=4.29cm 2。
A 1 试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为： l 0xl 0y 7m格构柱截面对两轴均为 b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。
由 0x 65.1， b 类截面，查附表得0.779 ，整体稳定验算： N1300 103208.6MPa f215MPaA0.779 2 40 102所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。
4.15 某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为 8m 。
承受压力设计荷载值 N =600kN ，弯矩 M 100kN m ，缀条采用∟ 45 × 5，倾 角为 45°，钢材为 Q235 ，试验算该柱的整体稳定性是否满足？ 已知： I22aA=42cm 2 ，I =3400cm 4， I =225cm 4 ；xy1[22aA=31.8cm 2，I x =2394cm 4，I y2 =158cm 4；∟ 45 ×5A 1 =4.29cm 2。
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：
钢结构第4章作业参考答案
钢结构第4章作业参考答案4.1 验算由2L63×5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？注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：查表2228.12,215cm A mm N f == 有孔洞，∴危险截面是孔洞所在的正截面 22102852021028.12mm A n =⨯⨯-⨯=∴此截面能承受的最大轴力为：KN N KN f A N n 27002.2212151028][=<=⨯=⋅= ∴不满足要求改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm 2，cm i cm i y x 98.2,93.1==22125852021058.14mm A n =⨯⨯-⨯=∴2232156.214125810270mm N f mm N A N f n =<=⨯==∴实实际应力长细比： 350][4.15593.1300=<===λλx x i l 350][7.10098.2300=<===λλy y i l满足要求。
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？解：查表得t=20钢板220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f = (1)在1-1截面，20厚钢板266802022320400mm A n =⨯⨯-⨯=220232051.2026680101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =⨯⨯-⨯=212232154.1688016101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴所以，1-1截面强度满足设计要求。
钢结构基本原理课后作业答案第二章和第四章
σ=E ε (ε≤f y /E )σ=f y (ε＞f yE ) σ=E ε (ε≤fy /E )σ=f y +E ′(ε−f yE ) (ε＞f yE )2.2A: 卸载前 ε=f y E=2352.06∗105=1.14∗10−3卸载后ε=0弹性εy =ε=1.14∗10−3 B: 卸载前ε=εF =0.025卸载后εc =εF −f yE =0.025−2352.06∗105=0.02386 弹性εy =f y E=1.14∗10−3C: 卸载前ε=εF +σc −f y E ′=0.025+270−2351000=0.06卸载后εc =ε−σc E=0.06−2702.06∗105=0.05869弹性εy =σc E=2702.06∗105=1.31∗10−32.6A 点：σmax =120Nmm 2 σmin =−80Nmm 2 ρ=−80120=−0.0667 ∆σ=200 Nmm 2B 点：ρ=−20−120=0.167 ∆σ=100N mm 2改为 σ1=20Nmm 2σ2=−120N mm 2ρ=20−120=−0.167 ∆σ=140N mm 22.7Q235AF f y =235Nmm 2 A 级沸腾钢 Q390E f y =390N mm 2 E 级特殊镇静钢 Q345D f y =345N mm 2 D 级特殊镇静钢 Q235D f y =235N mm 2 D 级特殊镇静钢A n=2∗24∗2+96∗0.8=172.8cm2I x=24∗100312+2.4−0.8∗96312=2.895∗105cm4W nx=I xx/2=2.895∗10550=5790cm3W pnx=2∗24∗2∗962+22+962∗0.8∗964=6547cm3N=1500kN M x=ql28=8∗104q公式（4-13）NA n +M xW nx≤f d1500 172.8+8∗104q5790≤21.5 q≤0.927kNcm=92.7kN/m（4-18）NA n f d =1500172.8∗21.5=0.4037>0.13N A n +11.15M xW pnx≤f d1500 172.8+11.158∗104q6547≤21.5q≤1.206kNcm=120.6kN/m（4-17）NN p =NAf y=1500172.8∗23.5=0.369>0.13N N p +11.15M xM px=1 1500172.8∗23.5+11.158∗104q6547∗23.5=1q≤1.395kNcm=139.5kN/m（4-18）NA n +M xr x W nx≤f d1500 172.8+8∗104q1.05∗5790≤21.5q≤0.974kNcm=97.4kN/m稳定考虑：NA −MW<0 1500172.8−8∗104q5790<0 q≤0.628kNcm=62.8kN/m时需考虑稳定问题下面是诗情画意的句子欣赏，不需要的朋友可以编辑删除！！谢谢1. 染火枫林，琼壶歌月，长歌倚楼。
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钢结构第4章作业参考答案验算由2L63×5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），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。
解：查表2228.12,215cm A mm N f == Θ有孔洞，∴危险截面是孔洞所在的正截面 22102852021028.12mm A n =⨯⨯-⨯=∴此截面能承受的最大轴力为：KN N KN f A N n 27002.2212151028][=<=⨯=⋅= ∴不满足要求改用Q235，2L63×6，查得A=，cm i cm i y x 98.2,93.1==22125852021058.14mm A n =⨯⨯-⨯=∴2232156.214125810270mm N f mm N A N f n =<=⨯==∴实实际应力长细比： 350][4.15593.1300=<===λλx x i l 350][7.10098.2300=<===λλy y i l 满足要求。
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）拼接板的强度够否解：查表得t=20钢板220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f =(1)在1-1截面，20厚钢板266802022320400mm A n =⨯⨯-⨯=220232051.2026680101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =⨯⨯-⨯=212232154.1688016101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴所以，1-1截面强度满足设计要求。
（2）因2-2截面螺栓较1-1截面多，截面削弱较大，所以需要验算，方法同上。
20厚钢板()2580020225400mm A n =⨯⨯-=2202320517958001310101350mm N f mm N A N n=<=⨯⨯=∴所以在2-2截面处亦满足要求（3）验算拼接板的强度(靠近中心处的螺栓截面) 因，12厚拼接板2696012)225400(2mm A n =⨯⨯-⨯=2122321597.1936960101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴验算图所示和摩擦型高强螺栓连接的钢板净截面强度。
螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235AF ，承受轴心拉力N=600KN （设计值）。
解：查表得2215mm N f =，且因螺栓对称布置KNn n N N 500)35.01(600)5.01(1'=⨯-⨯=-=∴∴向正截面为危险截面最外列螺栓形心处的竖因两块拼接板厚度之和大于受力板，所以只须验算受力板的强度22243614)322240(,336014240mm A mm A n =⨯⨯-==⨯=Θ验算净截面 223'2153.205243610500mm N f mm N A N n =<=⨯==σ验算毛截面 2232156.178336010600mm N f mm N A N =<=⨯==σ所以，满足要求一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m ，截面为由2L90×8组成的肢尖向下的T 形截面，问是否能承受设计值为870KN 的轴心解：查表得2L90×8的22310,09.4,76.2,88.27mm N f cm i cm i cm A y x ====，按一般建筑桁架杆件考虑，350][=λ（1）强度验算222331005.3121088.2710870mm N f mm N A N =>=⨯⨯=略 （2）刚度验算 对x 轴 350][32676.29000=<===λλx x i l 对y 轴 350][22009.49000=<===λλyy i l 所以，对整体而言，刚度满足要求，强度略有不足，可选用2L90×10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能否满足要求如果不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求解：查表得I16工字钢的150][,89.1,57.6,1.262====λcm i cm i cm A y x （1）当采用Q235钢时，2215mm N f = 150][6.3957.6260=<===∴λλx x i l 150][6.13789.1260=<===λλy y i l 对轧制工字钢，若对x 轴失稳属于a 类截面，对y 轴失稳属于b 类，因 6.39235=⋅y x f λ， 6.137235=⋅y y f λ分别查表得：943.0=cx ϕ，355.0=cy ϕ 所以最大承载力为：22215101.26355.0mm N f NA N cy =<⨯⨯=⋅ϕ 解得，KN N 2.199<（2）若改为Q345，则2310mm N f = 因 482353456.39235=⨯=⋅y x f λ， 7.1662353456.137235=⨯=⋅y y f λ 查表得， 921.0=cx ϕ，257.0=cy ϕ 所以最大承载力KN A f N cy 9.207101.26257.03102=⨯⨯⨯=⋅⋅=ϕ 和Q235钢的KN N 2.199<相比提高不多。
（3）当N=330KN ，时用Q235钢时 22232152.356101.26355.010330mm N f mm N A N cy =>=⨯⨯⨯=⋅ϕ 用Q345钢时 2223310492101.26257.010330mm N f mm N A N cy =>=⨯⨯⨯=⋅ϕ 所以均不满足要求，可以在中间加剪刀撑，使计算长度m ll o 3.12== 此时： 150][8.1957.6130=<===∴λλx x i l 150][8.6889.1130=<===λλy y i l 对Q235钢而言： 8.19235=⋅y x f λ， 8.68235=⋅y y f λ查表得， 981.0=cx ϕ，758.0=cy ϕ对Q345钢而言： 242353458.19235=⨯=⋅yx f λ， 4.832353458.68235=⨯=⋅y y f λ查表得， 974.0=cx ϕ，665.0=cy ϕ所以，用Q235钢时 22232158.166101.26758.010330mm N f mm N A N cy =<=⨯⨯⨯=⋅ϕ 用Q345钢时 22233101.190101.26665.010330mm N f mm N A N cy =<=⨯⨯⨯=⋅ϕ 所以均满足要求。
、设某工业平台柱承受轴心压力5000KN （设计值），柱高8m ，两端铰接。
要求设计一H 型钢或焊接工字形截面柱及其柱角（钢材为Q235）。
基础混凝土强度等级为C15（22.7mm nf c =)。
解：①、查表：2205mm Nf =，初步假定其长细比为λ=75，选择截面尺寸：选用HW 型钢，b 类，查得720.0=ϕ2334.3387520572.0105000mm f N A =⨯⨯=⋅≥ϕ选用HW400×400×20×35，236065mm A =、cm i x 31.18=、cm i y 45.10= mm l ox 8000=、mm l oy 8000=、[]150=λ、m KN g 77.2= 其截面如下图所示，验算其刚度及稳定性： []15072.431838000=≤==λλx []15056.765.1048000=≤==λλy 查表得： 710.0min =ϕf mm N A N≤=⨯⨯==⋅23min 27.1953606571.0105000ϕσ故此柱满足要求 ②、设计此柱柱脚⑴、底板尺寸 2336975222.710877.2105000mm f N A c n =⨯⨯+⨯==初步选用宽800mm ，长950mm 钢板，设锚栓孔面积为23000mm 则27570003000950800mm A n =-⨯=，大于所求截面积。
基础对底板压应力为：2361.6757000105000mm N A N p n =⨯== ⑵、计算底板厚度，其布置如下图所示： 计算单位宽度底板内的弯矩：区格①（四边支承）：428/325=，查表得：α=mm N a p M ⋅=⨯⨯=⋅⋅∂=3.481713256.60691.0221区格②（三边支承）：150/428=，查表得：β=mm N a p M ⋅=⨯⨯=⋅⋅=5.411064286.6034.02212β 区格③、④（三边支承）：171/325=，查表得：β=mm N M M ⋅=⨯⨯==88.4189032561.66.0243取mm N M ⋅=3.481711，计算板厚：5.372053.4817166=⨯=≥f M t ，取mm t 38=⑶、进行隔板的计算。
作用在隔板上的线荷载：2163.206561.6)2325150(mm N =⨯+=σ隔板的高度应由焊缝尺寸决定，取mm h f 10=，2160mm Nf w f =隔板所受的剪力 N V 82.44204442863.20655.0=⨯⨯=则焊缝的长度 mm l w 68.394160107.082.442044=⨯⨯=，取隔板高mm h 420= 进行隔板厚度计算：2125mmNf v =、2215mm Nf =作用在隔板上的弯矩mm N M ⋅=⨯⨯=7.4729879542863.2065812根据：215=≤=f W Mσ mm t 21.062154207.472987952=⨯⨯≥，取mm mm t 6.85042814=≥=，满足构造要求 隔板承受的剪应力 1258.112420148.4420445.12=≤=⨯⨯=v f mm N τ 故满足抗剪承载力要求 ⑷、进行靴梁计算取靴梁与柱的连接角焊缝宽度mm h f 12=，靴梁高度应由连接角焊缝确定：mm h mm f h N l f wf f w 7206006.930160127.041050007.043=≥=⨯⨯⨯⨯=⋅⨯⨯= 故此焊缝不满足要求，应增大焊缝取值，取)2~1(1614-≤=mm h f ，进行计算：mm h mm f h N l f wf f w 840602.797160147.041050007.043=≥=⨯⨯⨯⨯=⋅⨯⨯= 经复算，焊缝尺寸满足要求，取靴梁高mm h 840=计算靴梁的厚度t ，初拟其厚度mm t 16=，现进行验算，将其受力图绘于下方：221258.120840166.10827215.15.1mm N f mm N h t V v =≤=⨯⨯=⋅⋅=τ mm N M ⋅⨯=⨯+⨯=62max 107.1405.12144204425.27177.23592226max 2158.746/84016107.140mm N f mm N w M =≤=⨯⨯==σ 故此靴梁满足承载能力要求。