钢结构基础第四章课后习题答案
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。
钢结构基础第四章课后习题答案汇编
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 。
钢结构第四章课后作业
X
[22a
y
y
21
yo
X 240
解：
（1）绕实轴失稳（相当于两个并列的实腹构件）
lox loy 6000 mm
w 25kN/m
f 215N / mm2
查表得【 22a截面参数
A=31.846cm2
yo =21mm
iox =22.3mm
iy =86.7mm
W 1.2 2 25 6 9.8 1.3 4.59kN
截面类型为b类:
折减系数k =0.6+0.00151 =0.6013
Nt 12527.5 32.8N/mm2 kf 0.6013 215 129.28N/mm2 (满足) A1 0.889 429.2
（3）缀板柱绕虚轴失稳
显然横缀条也（满足）
单肢长细比 1 35 ' 2 2 则绕虚轴的换算长细比： ox x 1 49.2 2 352 60.4 y 69.2 故仍由y =69.2得 =0.756
A1x 49.2 2 27 2 31.846 51.19 2 4.292
绕虚轴的换算长细比为： ox x 2 27 A
分析：由于绕实轴和虚轴的截面类型均为b，只需去最大长细比即可：max =y =69.2。 据此查表得 0.756 故得截面承载力为： N Af W 1035.25 4.59 1030.66kN
V=
刚度验算：max =y =69.2 （满足） l1 240 tan 50。 分肢验算: 1 12.8 0.7y 0.7 69.2 48.4, 满足 ix 0 22.3 V 16110.3 缀条验算: V1 = = =8055.2N 2 2 f
钢结构第4章作业参考答案
钢结构第 4 章作业参照答案验算由2L63×5 构成的水平搁置的轴心拉杆的强度和长细比。
轴心拉力的设计值为270KN，只蒙受静力作用，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：计算时忽视连结偏爱和杆件自重的影响。
解：查表 f215 N mm2 , A2有孔洞，危险截面是孔洞所在的正截面A10222051028mm2n此截面能蒙受的最大轴力为：[ N ]A n f 1028215N270KN不知足要求改用 Q235，2L63×6，查得 A=，i x,ycm i cmA10222051258mm2n实质应力 f 实N270103214.6 N mm2 f 215 N mm2A n1258长细比：l300[]350xi xl300[]350yi y知足要求。
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，摆列以下图。
钢板轴心受拉， N=1350KN（设计值）。
钢材为 Q235钢，解答以下问题：（1）钢板 1-1 截面的强度够否（2）能否还需要验算 2-2 截面的强度假设 N 力在 13 个螺栓中均匀分派， 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f20205 N mm2,t=12钢板f20215 N mm2(1)在 1-1 截面，20厚钢板 A n40020 3 22 206680mm2N1350 103202.1 N mm2f20205N mm2A n668012厚拼接板 A2(400 322)12 8016mm2nN1350 103168.4 N mm2f12215 N mm2A n8016因此， 1-1 截面强度知足设计要求。
（2）因 2-2 截面螺栓较1-1 截面多，截面削弱较大，因此需要验算，方法同上。
20厚钢板 A n 400 5 22 20 5800mm2N 13501031013179 N mm2f20 205 N mm2A n5800因此在 2-2 截面处亦知足要求（3）验算拼接板的强度 ( 凑近中心处的螺栓截面 )因， 12 厚拼接板A 2 (400522) 12 6960mm2nN1350 103193.97 N mm2f12215 N mm2A n6960验算图所示和摩擦型高强螺栓连结的钢板净截面强度。
钢结构第4章课后复习参考材料.规范标准答案
钢结构第4章作业参考答案B4.37解：查表 f 215N mm 2, A 12.28cm 2有孔洞，危险截面是孔洞所在的正截面2 2人 12.28 102 20 5 1028mm此截面能承受的最大轴力为： [N] A n f 1028 215 221.02KN N 270KN不满足要求改用 Q235 2L63X 6,查得 A=14.58cni , i x 1.93cm,i y 2.98cm代 14.58 1022 20 5 1258mm 2长细比:-色155.4 [ ] 350i x 1.93满足要求。
4.2 一块一400X 20的钢板用两块拼接板一400X 12进行拼接。
螺栓孔径为22mn ,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？实际应力f实N A n270 103 1258214.6 N mm 2 215N mm 23002.98100.7 [ ] 3504.1 验算由2L63X 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 勺孔眼(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。
21 2JS0J,务80 丄I-甜.38解：查表得 t=20 钢板 f 20 205 N mm 2,t=12 钢板 f ?o 215N mm 2(1) 在1-1截面，20 厚钢板 A n 400 20 3 22 206680mm 24.3 验算图4.39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）。
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。
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。
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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。
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 =截面的平均应力 二者合并得cry y σ-λ——的关系式画图如下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 。
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 。
抗压强度设计值 2215f N mm =。
（1） 计算截面特性毛截面面积 22 1.2250.850100A cm =⨯⨯+⨯=截面惯性矩 3240.850122 1.22525.647654.9x I cm =⨯+⨯⨯⨯=截面回转半径 ()()121247654.910021.83x x i I A cm ===（2） 柱的长细比 （3） 整体稳定验算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.833x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.741y ϕ=。
经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。
4.11一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示，杆长为12m ，设计荷载N=450KN ，钢材为Q235钢，试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定性是否满足？解：已知 N=450KN ，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 =900cm l 。
抗压强度设计值 2215f N mm =。
（1） 计算截面特性毛截面面积 221250.62062A cm =⨯⨯+⨯=截面惯性矩 3240.62012212510.55912.5x I cm =⨯+⨯⨯⨯=截面回转半径 ()()12125912.5629.77x x i I A cm ===（2） 柱的长细比（3） 整体稳定验算从截面分类表可知对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.422x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.741y ϕ=。
经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。
（4） 板件局部稳定性的验算 1） 翼缘的宽厚比1b t=12210=12.2 ， (10+0.1+λ⨯（100.1100。
(110+0.1b t λ< 2） 腹板的高厚比0200633.33w h t ==， (()250.5250.510075λ+=+⨯= (0250.5w h λ<+。
即满足局部稳定的要求。
4.12 某两端铰接轴心受压柱的截面如图所示，柱高为6m ，承受轴心力设计荷载值 N=6000KN （包括柱身等构造自重），钢材为 Q235B F 钢，试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：已知 N=6000KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =600cm l ，对弱轴的计算长度 oy =600cm l 。
抗压强度设计值 2215f N mm =。
（1） 计算截面特性毛截面面积 2250 1.6245 1.6304A cm =⨯⨯+⨯⨯=截面惯性矩 3242 1.645122 1.65023.3111162.4x I cm =⨯⨯+⨯⨯⨯=截面回转半径 ()()1212111162.419.12x x i I A cm ===（2） 柱的长细比 （3） 整体稳定验算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到0.931x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.934y ϕ=。
经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。
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： 10.9,cm =y i 1 2.33,x i cm = 41218,x I cm = 0 2.1y cm =，缀条采用 455L ⨯，每个角钢的截面积：21 4.29A cm =。
试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：柱的计算长度在两个主轴方向均为7m 。
（1） 当构件绕实轴发生弯曲时： 已知：N=1300KN ， 10.9,cm =y i则 =700010964.2y y l i λ==，从截面分类表可知，此柱对截面的实轴屈曲时属于b 类截面，由附表得0.785y ϕ=。
即此柱绕实轴满足整体稳定和刚度是要求。
（2） 当构件绕虚轴发生弯曲时：已知：N=1300KN 2=40cm A , 1 2.33,x i cm = 41218,x I cm = 0 2.1y cm =则构件绕虚轴的惯性矩为考虑剪切变形的影响，换算长细比得从截面分类表可知，此柱对截面的虚轴屈曲时属于b 类截面，由附表得 0.781x ϕ=。
即此柱绕虚轴满足整体稳定和刚度是要求。
4.14 某两端铰接的轴心压杆，截面由剖分T 型钢 2503001115⨯⨯⨯ 组成，钢材为235Q 钢，杆长 6m ，承受的轴心压力 1000N KN =。
试验算该柱的整体稳定性是否满足？解：已知 N=1000KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =600cm l ，对弱轴的计算长度 oy =600cm l 。
抗压强度设计值 2215f N mm =。
（1） 计算截面特性毛截面面积 230 1.5 1.123.570.85A cm =⨯+⨯=截面惯性矩 3241.123.51230 1.512.58220.89x I cm =⨯+⨯⨯=截面回转半径 ()()12128820.8970.8511.16x x i I A cm ===（2） 柱的长细比600111.653.8x x x l λ===，6006987y y y l λ===（3） 整体稳定验算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.839x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.641y ϕ=。
经验算截面后可知，此柱不满足整体稳定的要求。
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 600N KN =，弯矩100M KN m =，缀条采用单角钢 455L ⨯,倾角为 45，钢材为 235Q ,试验算该柱的整体稳定性是否满足？已知：I22a ,2A=42cm 43400,x I cm = 41225;y I cm =解：1）当弯矩绕实轴作用时：（1）在弯矩作用平面内，此格钩式构件的计算与实腹式构件相同。
已知：600N KN = 100M KN m =。
从截面分类表可知，此柱对截面的实轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.619x ϕ=222322x =EA 1.1=3.142061073.810 1.190.3=1671.1KN Ex N πλ⨯⨯⨯⨯⨯、。
又查表得 m =1.0β， x =1.0λ，3W=218+309=527cm 则'1(10.8/)mx x x x x Ex M NA W N N βϕγ+- 即不满足整体稳定的要求。
（2）弯矩作用平面外的整体稳定的验算已知：600N KN = 100M KN m =，24231.873.8A cm =+=，通过静距计算得0112x mm =（形心到工字型钢形心的距离）。
换算长细比得从截面分类表可知，此柱对截面的虚轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到0.752y ϕ=，又由 1.0b ϕ=，代入公式得：即不满足整体稳定的要求。
2） 当弯矩绕虚轴作用时： （1）在弯矩作用平面内，已知：600N KN = 100M KN m =，24231.873.8A cm =+=，m =1.0β，0800013857.97y y y l λ===，b 类截面查表得 0.818y ϕ=。
310/12616.95/11.21127y y W I x cm ===。
由公式得：即满足整体稳定的要求。
（2） 单肢计算： 左肢承受的压力 右肢承受的压力所以右肢承受拉力无需计算其稳定性。
已知： 18.99x i cm =， 800ox l cm =，189x ox x l λ== 1 2.31y i cm =，26oy l cm =，11.3y oy y l λ==从截面分类表可知，此柱对截面的x 轴屈曲时属于a 类截面，由附表得到 0.721x ϕ=，对y 轴屈曲时属于b 类截面，由附表查得 0.994y ϕ=。
由轴心受压公式得：即 构件满足整体稳定的要求。
(3) 缀条稳定因斜缀条长于横缀条，且前者的计算内力大于后者，故只需验算斜缀条。
柱段计算剪力 一个斜缀条受力 斜缀条长细比 02626.8cos 45 1.37λ==⨯ 由截面形式得是b 类截面，查附表得 0.947ϕ=。
折减系数 00.60.001526.80.64γ=+⨯= 则2013201.650.8215/0.9474290.64N N mm A ϕγ==<⨯⨯ 即 缀条满足稳定要求。
4.16 两端铰接的焊接工字形截面轴心受压构件，截面分别采用如图所示的两种尺寸。
柱高 10m ，钢材为 235Q 钢，翼缘为火焰切割以后又经过焊接，试计算：①柱所能承受的轴心压力？②板件的局部稳定是否满足要求？ 解：已知，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =1000cm l ，对弱轴的计算长度 oy =1000cm l 。
抗压强度设计值 2215f N mm =。
1第一种截面尺寸 （1） 计算截面特性毛截面面积 2250 1.60.850200A cm =⨯⨯+⨯=截面惯性矩 3240.850122 1.65025.8114835.7x I cm =⨯+⨯⨯⨯=截面回转半径 ()()121114835.720023.96x x i I A cm ===（2） 柱的长细比 （3） 柱的轴心压力计算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.892x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.704y ϕ=。