第三章钢结构习题.docx
(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3章作业参考答案
l1 298 8 308mm；l2 108 8 116mm 取肢背l1 310mm， 肢尖l2 120mm
(2)
当采用二面侧焊时
N 1 a1 N 0.67 1000 670KN N 2 a 2 N 0.331000 330KN
60 h f 480 mm (满 足) N1 670103 lw1 374mm w 8 h f 64 mm 且 40 mm (满 足) 2hef f 2 0.7 8 160
《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 max 1.2 10 12m m hf min 1.5 12 5.2m m 假定hf 8m m
2 2 I 0.5615 （ 21.2 － 14.45 ） 0.5613.8 （ 200 － 14.45 ）
2 0.56 203 2 2 0.56 20 （ 14.45 － 10 ） 1811 cm4 12
按剪力由腹板承担，弯矩由腹板和翼缘共同承担考虑 V 98103 43.75Mpa 160Mpa he lw 2 5.6 200
2 2
hf 8m m 满足要求
（注：本题也可以计算 求得hf ,然后再根据构造选取 hf）
3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝及焊缝改为对接焊缝 （按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 解： 若为对接焊缝，则：
f cw 215Mpa， ft w 185Mpa， f vw 125Mpa，
（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，两边用角焊缝与柱相连，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。
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•第1-2章选择•在结构设计中，失效概率P「与可靠指标B的关系为（B）已越大，B越小，结构可靠性越差。
•按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑C荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。
钢材的设计强度是根据C屈服点确定的。
•钢结构设计中钢材的设计强度为D钢材的强度标准值除以抗力分项系数。
•钢材是理想的C弹塑性体。
•钢结构中使用钢材的塑性指标，主要用D伸长率表示。
•钢材的伸长率〈用来反映材料的C塑性变形能力。
•建筑钢材的伸长率与D试件断裂后标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关•钢材的三项主要力学性能为A抗拉强度、屈服强度、伸长率。
•钢材的剪切模量数值女低壬钢材的弹性模量数值。
•在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是B塑性破坏的典型特征。
•钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材B热脆。
•以下关于应力集中的说法中法确的是B应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制。
•钢材在低温下，强度A提高,塑性B下降,冲击韧性B下降。
•钢材经历了应变硬化（应变强化）之后A强度提高。
•下列因素中A钢材的屈服点的大小与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
•钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420是根据材料A屈服点命名的。
•沸腾钢与镇静钢冶炼济注方法的法要不同之处是C沸腾钢不加脱氧剂。
•对钢材的分的是根据钢材的D厚度与直径确定的。
•型钢中的H型钢和工字钢相比，B前者的翼缘相对较宽。
•第3章•焊缝连接计算方法分为两类，它们是C对接焊缝和角焊缝。
•直角角焊缝的有效厚度h e= （A）0. 7h fo•在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为C两端大、中间小。
•斜角焊缝主要用于C钢管结构。
•部分焊透的焊缝计算应按B角焊缝计算。
•关于重级工作制吊车焊接吊车梁的腹板与上翼缘间的焊缝，D可采用二级焊透对接焊缝。
•产牛焊接残余应力的主要因素之一是C焊接时热量分布不均。
•承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的A静力强度。
《钢结构》习题及答案精品文档42页
第一章 绪论一、选择题1．钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（ C ）A ．钢材具有良好的耐热性B ．钢材具有良好的焊接性C ．钢结构自重轻而承载力高D ．钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合2．关于钢结构的特点叙述错误的是（ C ）。
A ．建筑钢材的塑性和韧性好B ．钢材的耐腐蚀性很差C ．钢材具有良好的耐热性和防火性D ．钢结构更适合于建造高层和大跨结构3．关于建筑结构钢材的特点，下列说法中错误的是（ C ）A ．钢材具有良好的塑性，达到拉伸极限而破坏时，应变可达20％~30％B ．钢材具有良好的焊接性能，采用焊接结构可以使钢结构的连接大为简化C ．钢结构的耐腐蚀性很好，适合在各种恶劣环境中使用D ．钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差4．钢结构具有良好的抗震性能是因为（ C ）。
A ．钢材的强度高B ．钢结构的质量轻C ．钢材良好的吸能能力和延性D ．钢结构的材质均匀5．钢结构的主要缺点是（ C ）。
A ．结构的重量大B ．造价高C ．易腐蚀、不耐火D ．施工困难多6．当钢结构表面可能在短时间内受到火焰作用时，不适合采用的措施是（ A ）A ．使用高强钢材B ．使用耐火耐候钢材C ．表面覆盖隔热层D ．使用防火涂料7．下列属于正常使用极限状态的验算指标是（ C ）A ．强度B ．稳定C ．变形D ．疲劳8．在进行结构或构件的变形验算时，应使用（ A ）A ．荷载的标准值B ．荷载的设计值C ．荷载的最大值D ．荷载的最小值9．当永久荷载效应起控制作用时，钢结构承载力极限状态的设计表达式为： )(10∑=ψγ+γγn i K Q C Q GK G i i i S S ≤A f d ，式中i C ψ是（ B ）A ．结构重要性系数B ．可变荷载组合系数C ．荷载分项系数D ．材料的抗力分项系数10． 结构承载力设计表达式∑=++n i Qid i d Q Gd f 210)(≤σψσσγ中，i ψ是荷载组合系数，它的取值（ B ）。
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【最新整理，下载后即可编辑】所有习题中为计算方便，仅3.10考虑了重力，大家做题时根据实际情况判断是否考虑重力。
第三章3.9图为一两端铰接的焊接工字形等截面钢梁，钢材为Q235。
梁上作用有两个集中荷载P =300 kN （设计值），集中力沿梁跨度方向的支承长度为100mm 。
试对此梁进行强度验算并指明计算位置。
解：首先计算梁的截面模量，计算出梁在荷载作用下的弯矩和剪力，然后按照规定的计算公式，分别验算梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力强度等。
（1）计算截面模量324x 188002280104041255342933mm 12I =⨯⨯+⨯⨯⨯= 334y 11210280800836620800mm 1212I =⨯⨯⨯+⨯⨯=3x1280104041131200mm S =⨯⨯= 3x2400113120040081771200mm 2S =+⨯⨯=（2）验算截面强度 梁上剪力和弯矩图分布如图所示，由此确定危险点。
①弯曲正应力B 、C 两点间梁段弯矩最大 ()128010213.51310b t-==>，不考虑截面发展塑性6x maxx nx 60010410196MPa 215MPa 11255342933M f W σγ⨯⨯===<=⨯ ②剪应力A 、B 两点间梁段和C 、D 两点间的梁段上的剪力最大3x2maxv x w 30010177120052.9MPa 125MPa 12553429338VS f I t τ⨯⨯===<=⨯ ③局部承压在集中力作用B 、C 两点处没有加劲肋，应验算局部承压应力。
x y R 52100510150mm l a h h =++=+⨯=3c z w 130010250MPa>215MPa 1508Ff l t ψσ⨯⨯====⨯④折算应力 B 左截面、C 右截面处同时存在较大的弯矩、剪力和局部压应力，应计算腹板与翼缘交界处的折算应力。
钢结构各章习题
第三章习题1．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩mm KN M ⋅=1122，剪力KN V 374=，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。
2 试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。
钢材Q235B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值KN N 500=(静力荷载)。
①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
3． 如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值KN N 1000=。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。
4． 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。
已知KN N 390=(设计值)，与焊缝之间的夹角︒=θ60，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。
5． 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。
钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊。
6． 试求如图所示连接的最大设计荷载。
钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸mmh f 8=，cm e 301=。
7． 如图所示两块钢板截面为40018⨯，钢材A3F ，承受轴心力设计值KN N 1180=，采用M22普通螺栓拼接,I 类螺孔，试设计此连接。
8． 如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm ，承受的荷载设计值KN V 240=。
试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。
9、验算图示采用10.9级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。
已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF，构件接触面抗滑移系数μ＝0.45，一个螺栓的预拉力设计值P＝155 kN。
第四章轴心受力构件1：一块－400×20的钢板用两块拼接板－400×12进行拼接。
螺栓孔径22mm，排列如图。
钢板轴心受拉，N＝1350KN（设计值）。
钢材为Q235钢，请问：(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) 拼接板的强度是否需要验算？2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x=10m，l=5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，0y容许长细比。
钢结构原理习题答案第三章-7页word资料
3.1. 试设计双角角钢与节点板的角焊缝连接（如下图）。
钢材为Q235-B ，焊条为E43型，手工焊，作用着轴心力1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解： 角焊缝强度设计值：焊缝内力分配系数为：321=α（肢背），311=α（肢尖） 最大焊缝厚度：肢背：mm 9~8)2~1(10h max f =-=， 肢尖及角钢端部：f max h 1.21012mm =⨯= 最小焊缝厚度： （1）.若采用三面围焊：正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即mm b l w 1253==，所有焊缝厚度均取为6mm ，则正面角焊缝所能承受的内力3N 为：1w1we f N 564200l 66425.8mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取43cm 。
2w2w e f N 230800l 66177.7mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取18cm 。
（2）.若采用两面侧焊，肢背焊缝厚度为8mm ，肢尖焊缝厚度为6mm 。
1w1we f N 667000l 1616388.2mm 2h f 20.78160=+=+=⨯⨯⨯，取40cm 。
2w2w e f N 333000l 1212259.8mm 2h f 20.76160=+=+=⨯⨯⨯，取26cm 。
1f 1w 1f h 60l h 8<<，2f 2w 2f h 60l h 8<<，即肢背和肢尖焊缝均满足最大焊缝长度和最小焊缝长度的构造要求。
3.2. 试求图3.81所示连接的最大荷载。
钢材为Q235－B ，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸1h 8mm =，1e 30mm =。
解： 图3.81中几段焊缝组成的围焊共同承受剪力V=F 和扭矩T=F*(e1+e2)的作用。
由题知角焊缝的焊脚尺寸8f h mm = 1e 30cm = 计算截面的重心位置为 则220546159e mm =-=计算中由于实际焊缝长度略大于图示长度，不再扣除水平焊缝的端部缺陷 焊缝的极惯性矩：324322441210.70.85020.70.820.5252018312120.520.70.820.520.70.820.5( 4.6)0.70.850 4.62129.5122201832129.522312.5()(3015.9)45.945.9X y P x y y Tx pI cm I cm I I I cm T F e e F FT r F I τ=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯≈=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯≈=+=+==+=⨯+=⨯⨯==2442442510 5.141022312.51045.915.910 3.271022312.510x Typ F T r F F I τ--⨯⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯==≈⨯⨯轴心力V=F 在A 点产生的应力 则A 点处： 160/w f f N mm F <=→=239.1KN 所以最大设计荷载为239.1KN3.3. 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①②③。
钢结构原理第三章习题参考答案
第三章习题参考答案P3-1 某简支梁，跨度L=9m，承受均面荷载q=160KN/m（设计值，包括梁自重），在距离支座3m处采用对接焊缝进行拼接，如图所示，已知梁截面为焊接工字形，截面尺寸如图所示，钢材为Q345，焊条为E50型，手工焊，施工时采用引弧板，焊缝质量等级为三级，试校核拼接处的焊缝强度是否满足要求。
q=120KN/m解：（一）截面参数施工时采用引弧板，焊缝截面= 梁横截面49331031.3121000290121032300mmIx⨯=⨯-⨯=47331021.71210100021230016mmIy⨯=⨯+⨯⨯=361044.250830016mmSb⨯=⨯⨯=361069.32505001050840016mmSc⨯=⨯⨯+⨯⨯=（二）截面内力拼接焊缝所在截面内力：mKNM.1440231603291602=⨯-⨯⨯=KNV240316029160=⨯-⨯=（三）焊缝强度验算1、正应力：三级对接焊缝wcwtff ，故验算a点2296maxmax/265/48.2245161031.3101440mmNfmmNyIMwt==⨯⨯⨯==σ2、剪应力：验算图示c点22963max/180/76.26101031.31069.310240mmNfmmNItVSwfwC==⨯⨯⨯⨯⨯==τ3、折算应力：验算图示b点29611/52.2175001031.3101440mm N y IM =⨯⨯⨯==σ29631/69.17101031.31044.210240mm N It VS wb =⨯⨯⨯⨯⨯==τ22222121/5.2912651.11.1/67.21969.17352.2173mm N f mmN w f =⨯==⨯+=+ τσ焊缝强度满足要求。
3-4试验算图所示的角焊缝强度，荷载设计值为F=240KN ，其到柱边缘的距离偏心距e =200mm ，N=100KN ，钢材为Q235，焊条为E3型，手工焊，三面围焊的焊脚尺寸相同，h f = 8mm 。
(完整版)安徽理工大学钢结构第三章题库
第三章钢结构的连接一、选择题1．钢结构焊接常采用E43型焊条，其中43表示（ A ）A．熔敷金属抗拉强度最小值B．焊条药皮的编号C．焊条所需的电源电压D．焊条编号，无具体意义2．手工电弧焊接Q345构件，应采用（ B ）A．E43型焊条B．E50型焊条C．E55型焊条D．H08A焊丝3．Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（ C ）。
A．E55型B．E50型C．E43型D．H10MnSi4．结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（ B ）A．弹性模量相适应B．强度相适应C．伸长率相适应D．金属化学成份相适应5．在焊接施工过程中，下列哪种焊缝最难施焊，而且焊缝质量最难以控制？（ C ）A．平焊B．横焊C．仰焊D．立焊6．在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是（ A ）A．消除起落弧在焊口处的缺陷B．对被连接构件起到补强作用C．减小焊接残余变形D．防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量7．对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是（B）A．构件的刚度B．构件的极限强度C．构件的稳定性D．构件的疲劳强度8．焊接残余应力不影响构件的（ B ）A．整体稳定性B．静力强度C．刚度D．局部稳定性9．产生纵向焊接残余应力的主要原因之一是（ B ）A．冷却速度太快B．施焊时焊件上出现冷塑和热塑区C．焊缝刚度大D．焊件各纤维能够自由变形10．如图，按从A到B的顺序施焊，焊缝处的纵向残余应力为（ A ）A．拉应力B．压应力C．可能受压也可能受拉D．没有残余应力11．如图所示两块板件通过一条对接焊缝连接，构件冷却后，1-1截面纵向残余应力的分布模式为（图中拉为正，压为负）（A）A．（a）B．（b）C．（c）D．（d）12．产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ）。
A ．钢材的塑性太低 B ．钢材的弹性模量太高C ．焊接时热量分布不均D ．焊缝的厚度太小13．在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ C ）A ．角焊缝B ．焊透的对接焊缝C ．不焊透的对接焊缝D ．斜对接焊缝 14．不需要验算对接斜焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线与轴力N 之间的夹角θ满足（ C ）。
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_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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第三章钢结构连接
一、选择题
1.直角焊缝以（ B ）方向的截面作为有效截面。
A. 30°
B. 45°
C. 60°
D. 50°
2.在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是（）
A.消除起落弧在焊口造成的缺陷
B.对被连接构件起到补强作用
C.减小焊接残余应变。
D. 防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量
3.摩擦型高强螺栓连接中，一个高强螺栓的抗剪承载力设计值与（）有关。
A.螺栓的传力摩擦面数
B.摩擦面的摩擦系数
C.高强度螺栓的预应力
D.被连接板的厚度
4.斜角焊缝主要用于（）
A. 梁式结构
B. 桁架
C. 钢管结构
D. 轻型钢结构
5.在设计焊接结构时，尽量采用（）
A. 立焊
B.平焊
C.仰焊
D.横焊
6.进行弯矩作用下的摩擦型抗拉高强度螺栓计算时，中和轴位置为（）
A.最下排螺栓处
B.最上排螺栓处
C.螺栓群重心轴上
D.受压边缘一排螺栓
7.侧面角焊缝的工作性能主要是（）
A. 受拉
B. 受弯
C. 受剪
D. 受压
8.承压型高强螺栓比摩擦型高强螺栓（）
A.承载力低，变形小
B.承载力高，变形大
C.承载力高，变形大
D.承载力低，变形大
9.当Q235钢与Q345钢采用手工电弧焊连接时，宜选用（）
A.E43型焊条
B.E50型焊条
C.E55型焊条
D.E50型或E55型焊条
10.产生焊接残余应力的主要因素之一是（）
A.钢材塑性太差
B.钢材弹性模量太高
C.焊接时热量分布不均
D.焊件厚度太小
11.下列最适用于动荷载作用的连接是（）
A.焊接连接
B.普通螺栓连接
C.摩擦型高强螺栓连接
D.承压型高强螺栓连接
12.某侧面直角焊缝4=f h mm ，计算得到该焊缝所需计算长度为50mm ，考虑起落弧缺陷，设计时，该焊缝实际长度取为（ ）
A.50mm
B.56mm
C.54mm
D.58mm 13.普通螺栓的抗剪承载力设计值与（ ）无关
A. 螺孔的直径
B.螺栓的直径
C.受剪面数
D.螺栓的抗剪强度设计值
14. f β是考虑正面角焊缝强度设计值的增大系数。
在计算承受的静力荷载时，f β取（ ） A.1.2 B.1.0 C.1.1 D.1.22
15.t 为较厚焊件的厚度。
则手工电弧焊的角焊缝焊脚尺寸f h 应满足（ ） A. f h ≥t B. f h ≥1.5t C. f h ≥1.5t -1mm D. f h ≤1.5t 16.在承受静力荷载时，正面角焊缝的强度比（与）侧面角焊缝的强度（ ） A.高 B.低 C.相等 D.无法判断 17.普通螺栓连接受剪时。
要求端距不小于20d 是防止（ ） A. 钢板发生挤压破坏 B. 螺杆被剪坏 C. 钢板发生冲剪破坏 D. 螺杆产生过大的弯曲变形 18.摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓的主要区别是（ ） A. 施加预应力的大小和方法不同 B. 所采用的材料不同 C. 破坏时的极限状态不同 D.板件接触面的处理方式不同 19.在动荷载作用下。
测焊缝的计算长度不宜大于（ ） A. 60f h B. 40f h C. 80f h D. 50f h 20.对于直接承受动力荷载的结构，计算正面角焊缝时（ ）
A. 要考虑正面角焊缝的强度的提高
B. 要考虑焊缝刚度的影响
C. 与侧面角焊缝的计算式相同
D. 取f β=1.22 二、计算题
1. 如下图所示的连接节点，斜杆承受轴向拉力设计值N=250kN （静力荷载），钢材采用
Q235-BF ，E43型手工焊条；螺栓连接为M22C 级普通螺栓。
试求： (1)焊缝“A ”的长度；
2. 已知:连接承受静力荷载设计值P=300kN, N=240kN ,钢材为Q235-BF,焊条为E43型,
160 w f f N/mm2,试计算下图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。
3.如下图所示，双角钢（长肢相连）和节点板用直角焊缝相连，采用三面围焊，钢材为Q235B 钢，焊条为E43型，采用手工电弧焊，mm h mm N f f w
f 8,/1602
==，试求该链接能承担的最大静力N.
4. 两被连接钢板为－18×510，钢材为Q235，承受轴心拉力N=1500kN（设计值），对接处用双盖板并采用M22的C级普通螺栓拼接，试设计此连接。
5. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题1中钢板的拼接，采用8.8级
M20(d0=21.5mm)的高强度螺栓,接触面采用喷砂处理。
（1）确定连接盖板的截面尺寸。
（2）计算需要的螺栓数目。
如何布置？
（3）验算被连接钢板的强度。
6. 试验算如下图所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为Q235，螺栓为10.9级，M20，连接接触面采用喷砂处理。