钢结构设计原理课后题答案 赵根田主编

第三章  连接

3-1 解：

由于施焊时加引弧板，因此

即： 

解得： 

故该连接能承受的最大荷载为505.9kN。

3-2 解：

得到： 

同理： 

得到： 

因此：此连接能够承担的最大静力荷载为1481.5KN。

3-3 解：

将荷载设计值F向焊缝形心简化，得

,

焊缝上端A为最危险点：

则

故焊缝所能承受的最大静力荷载设计值为450.6kN.

3-4 解：

1)

设斜杆与翼缘板为两面侧焊，则由焊缝A在肢背处，得

则焊缝A的实际长度可为：，取150mm

2)

作用于螺栓形心处的内力为：

单个螺栓的抗剪、抗拉、承压承载力设计值分别为：

设支托只作为安装时的临时支撑，则最上排单个螺栓所承受的力为：

同时承受拉力和剪力的普通螺栓承载力验算：

故连接采用10个普通螺栓是可以的.

3-5 解：

将N、P向焊缝形心处简化，则危险点A处受力：

则焊缝仅受轴力N和剪力V的作用，

则

由此可取， 

3-6 解：

1、确定连接盖板的截面尺寸

采用双盖板拼接，截面尺寸可选10×510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为Q235钢。

2、计算需要的C级普通螺栓数目和布置螺栓

单个螺栓的抗剪承载力设计值： 

单个螺栓的承压承载力设计值： 

连接所需螺栓数目，取16个，4排。（也可取15个，3排）

采用并列布置，连接盖板尺寸为10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，边距75mm，线距120mm。

3、验算被连接钢板的净截面强度

故强度满足。

3-7 解：

1、确定连接盖板的截面尺寸

采用双盖板拼接，截面尺寸可选10×510mm，与被连接板钢板截面面积接近且稍大，钢材为Q235钢。

2、计算螺栓数目

（1）采用摩擦型高强螺栓连接

查表知： 

单个螺栓的抗剪承载力设计值：

连接所需螺栓数目，取16个，4排。（也可取15个，3排）

采用并列布置，连接盖板尺寸为10×510×710mm，端距55mm，栓距80mm，边距75mm，线距120mm。

（2）采用承压型高强螺栓连接

单个螺栓的抗剪承载力设计值： 

单个螺栓的承压承载力设计值： 

连接所需螺栓数目，取10个，2排。

采用并列布置，连接盖板尺寸为10×390×510mm，端距55mm，栓距80mm，边距55mm，线距100mm。

3、验算被连接钢板的强度

验算Ι-Ι截面

（1）采用摩擦型高强螺栓连接

故强度满足。

（2）采用承压型高强螺栓连接

故强度满足。

3-8 解：

10.9级M20的高强度螺栓，查表得高强度螺栓预拉力，抗滑移系数。作用于螺栓群形心处的内力为：

每个高强度螺栓的承载力设计值：

最上排单个螺栓所承受的内力：

同时承受拉力和剪力的高强度螺栓承载力验算：

    此连接安全。

第四章  轴心受力构件

4-2 解：

（1）钢板1-1截面验算

强度满足。

（2）需要验算钢板2-2截面验算，因为2-2截面的净截面面积远小于1-1截面。

假定轴力在13个螺栓中平均分配。

强度满足。

（3）验算拼接板强度

拼接板3-3截面受力最大。

强度满足。

4-7 解：

根据题意，截面对两个轴方向的计算长度， 

1、a图截面验算

（1）计算截面特性

截面面积

截面惯性矩

截面回转半径， 

（2）构件长细比及刚度验算

刚度满足要求。

（3）构件整体稳定性验算

由于构件截面无削弱，故不必验算强度。

对x，y轴均为b类截面，查附表4-2得：， 

故整体稳定满足。

（4）构件局部稳定性验算

翼缘宽厚比： 

腹板高厚比：  局部稳定满足。

故a图截面满足要求。

2、b图截面验算

（1）计算截面特性

截面面积

截面惯性矩

截面回转半径， 

（2）构件长细比及刚度验算

刚度满足要求。

（3）构件整体稳定性验算

由于构件截面无削弱，故不必验算强度。

对x，y轴均为b类截面，查附表4-2得：， 

故整体稳定不满足。

（4）构件局部稳定性验算

翼缘宽厚比： 

腹板高厚比：  局部稳定满足。

故b图截面不满足要求。

第五章  受弯构件

5-1 解：

1、荷载计算

次梁计算单元宽度为2.5m，次梁承担的线荷载设计值为：

2、截面选择

次梁与主梁按铰接设计，则：

所需截面系数

初选Ι22b，查表，，， 

翼缘厚，腹板厚，查表得，，腹板与翼缘交接圆角，质量，自重

3、截面验算

次梁与铺板牢固连接，因此不必计算整体稳定性。所选截面为型钢，因此不必验算局部稳定。只验算构件刚度和强度。

（1）刚度验算

次梁承担的线荷载标准值为：

满足要求。

（2）抗弯强度验算

，满足要求。

（3）抗剪强度验算

由于型钢腹板与翼缘处较厚，可不验算抗剪强度。

（4）局部压应力验算

没有给出主次梁的连接情况，暂不验算局部压应力。

5-4 解：

1、计算截面特性

截面面积

截面惯性矩

截面回转半径， 

长细比   

2、验算整体稳定性

（1）整体稳定系数计算

双轴对称截面，， 

代入，得： 

，不满足。

（2）

，不满足。

（3）

， 

，满足。

（4），查表得

， 

，满足。

第六章  拉弯和压弯构件

6-7 解：

1、计算截面特性

截面面积

截面惯性矩

截面回转半径

， 

2、验算平面内稳定

构件最大弯矩

， 

长细比，按b类截面轴心受压构件查附表4-2，得

另由表5-1查得，截面塑性发展系数

因跨中只有一个集中荷载，等效弯矩系数

故构件满足平面内稳定

3、确定侧向支撑点数目

（1）当在柱设一道侧向支撑时

长细比，查表得

在侧向支撑点范围内，杆段一端的弯矩为，另一端弯矩为0，故等效弯矩系数=0.65

用近似计算公式可得

区段内最大弯矩

不满足平面外平衡

（2）当在柱中设两道侧向支撑时

长细比，查表得

在侧向支撑点范围内，两个杆段区间的等效弯矩系数分别为=0.65、1.0，取1.0

用近似计算公式可得

区段内最大弯矩

平面外稳定低于平面内稳定，不满足

（2）当在柱中设三道侧向支撑时

长细比，查表得

在侧向支撑点范围内，两个杆段区间的等效弯矩系数分别为、，取0.825

用近似计算公式可得

区段内最大弯矩

平面外稳定高于平面内稳定

即设置三道支撑即可满足