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钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

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(参考资料)钢结构设计原理课后习题作业及答案

(参考资料)钢结构设计原理课后习题作业及答案
习题八
4
习题四
图 3-23
2
习题五
一实腹式轴心受压柱，承受轴压力 3500kN（设计值），计算长度 l0x =10m，l0y =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，容许长细比
。要求：
（1）验算整体稳定性
（2）验算局部稳定性
习题六
如图所示 工字形简支主梁，Q235F 钢，f =215N/mm2 ，fv =125N/mm2 承受两个次梁传来的集中
习题一
习题二 如图所示梁柱连接节点的角焊缝，图示位置作用有剪力V、轴力N、弯矩M。梁
截面尺寸如图。采用直角角焊缝，设焊角尺寸为hf，求焊缝最不利受力点的应力值。
1
习题三 如图所示柱的牛腿节点处角焊缝，图示位置作用有剪力V、轴力N、弯矩M。采用直角角
焊缝，设焊角尺寸为hf，求焊缝最不利受力点的应力值。
力P =250KN 作用（设计值），次梁作为主梁的侧向支
习题七 某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图 4-4 所示。柱的上、下端均为铰接，柱高 4.2m，承受
的轴心压力设计值为 1000kN，钢材为 Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为 E43 系列，手工焊。试 验算该柱是否安全。

钢结构设计原理张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理张耀春版课后习题答案

《钢结构设计原理》作业标答3. 连接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 N 量三级。

500N质10解：三级焊缝查附表：fw t 265N/mm2 ，fw v 180N/mm2不采用引弧板： lw b 2t 500 210 480mmN lwt 1500103 48010 312.5N/mm2ftw 265N/mm2，不可。

改用斜对接焊缝：方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：lw (b / sin) 2t (500/ sin 56) 20 (500/ 0.829) 20 583mmN sin lw t 1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t 1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2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。

条件同习题，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。

查附表：fw f200N/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：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm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。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。

1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计：正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N32 0.7hf bffw f2 0.7 6 4601.22 200942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500103 942816 557184N所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 6 172mm 4 0.7 6 200175 10 1756 6 500 10NN取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度： L=175×2+10(盖板距离)=360mm。

钢结构设计原理 课后答案

钢结构设计原理 课后答案

钢结构设计原理课后答案
1. 钢结构设计的原理是基于力学原理，其中包括材料力学和结构力学。

2. 钢材的力学性能是进行钢结构设计的重要基础，包括材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量等。

3. 钢结构设计中的荷载分为静态荷载和动态荷载。

静态荷载包括自重、活载和附加荷载，动态荷载包括地震荷载和风荷载等。

4. 钢结构设计需要满足一系列的设计准则和规范，如国家标准和建筑行业规范等。

5. 钢结构设计过程中需要进行结构分析，包括静力分析和动力分析。

静力分析是通过计算结构的受力和变形情况，确定结构的安全性和稳定性。

动力分析则是针对地震和风荷载等动态荷载进行结构响应计算。

6. 钢结构设计中需要考虑结构的稳定性，包括整体稳定性和构件稳定性。

整体稳定性是指结构整体的稳定性，构件稳定性则是指结构中各个构件的抗侧稳定能力。

7. 钢结构设计中需要考虑结构的承载力，包括构件的强度和刚度。

强度是指结构抵抗外部荷载作用的能力，刚度是指结构抵抗变形的能力。

8. 钢结构设计中需要进行连接设计，包括连接的刚度和强度设
计。

连接的刚度设计需要保证连接的刚度和整个结构的刚度协调，连接的强度设计需要保证连接的强度不低于构件的强度。

9. 钢结构设计中需要考虑构件的施工性能，如可焊性、切割性、螺纹加工等。

施工性能对于结构的质量和施工进度有重要影响。

10. 钢结构设计中需要进行耐久性设计，保证结构在使用寿命
内具有良好的耐久性能，抵抗外界环境和腐蚀等因素的损害。

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案
5.1某楼盖两端简支梁跨度15m，承受静力均布荷载，永久荷载标准值为35kN/m（不包括梁自重），活荷载标准值为45kN/m，该梁拟采用Q235B级钢制作，采用焊接组合工字形截面。若该梁整体稳定能够保证，试设计该梁。
解：
1）内力计算
荷载标准值：活荷载标准值：q=45kN/m，永久荷载标准值：g=35kN/m
《钢结构设计原理》作业标答
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： ，
不采用引弧板：
，不可。
改用斜对接焊缝：
方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：
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。
a.摩擦型连接
单个螺栓受剪承载力设计值：
单个螺栓受拉承载力设计值：
螺栓平均承受剪力=拉力：
拉-剪共同作用： 连接不满足要求。
b.承压型连接
查附表1.3高强度螺栓承压型连接： ，
单个螺栓受剪承载力设计值（受剪面不在螺纹处）：
单个螺栓承压承载力设计值：
单个螺栓受拉承载力：
拉-剪共同作用时：
满足。
4、5.受弯构件、梁的设计
解：
1)截面几何性质
截面面积：
对x轴截面惯性矩：
对x轴截面抵抗矩：
对x轴截面面积矩：
2）内力计算
恒载：标准值为P1=200kN，设计值：P1=1.2×200=240kN
自重标准值：g=21600×7.85×9.8/10002=1.662kN/m，
设计值：g，设计值：P2=1.4×300=420kN

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

《钢结构设计原理》作业标答3. 连接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：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =⨯-=-=t b l32w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010N f l t σ⨯===>=⨯，不可。

改用斜对接焊缝：方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w=-=-︒=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310N f l t θσ⨯⨯===<='⨯32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310v N f l t θτ⨯⨯==≈<='⨯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。

条件同习题，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。

查附表：2w f N/m m 200=f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：1250010 5.4mm 22460A t b ⨯≥==⨯，取t 2=6mm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 。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。

1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸：t h t ==m ax m m 6f ，mm最小焊脚尺寸：7.4105.15.1min f =⨯==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm2）焊接设计：正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=f b h N β侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 557184942816101500331=-⨯=-=N N N所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）：mm 172620067.045571847.04fwf f 1f w =+⨯⨯⨯=+⨯=+=h f h N h l l取侧面焊缝实际长度175mm ，则所需盖板长度： L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。

钢结构设计原理_张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理_张耀春版课后习题答案
《钢结构设计原理》作业标答 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。 三级焊缝 查附表 1.3： f t w 265 N/mm 2 ， f vw 180 N/mm 2 不采用引弧板： l w b 2t 500 2 10 480 mm
200
已知：lw=200mm，N=400kN， f f w 200 N/mm 2 1） 内力计算 剪力： V N 400kN 弯矩： M Ne 400 20 8000kN.mm 2）焊脚尺寸设计
6M 6 8000 103 600 N/mm2 2 2 弯矩引起的焊缝应力： f 2he l w he 2 200 he
150
12 yc
12
3
200
hf h 200 2hf 150 12 hf 200 f 2 (200 2hf ) (150 2hf ) 12 200 2 2 2 2 2 yc 150 12 hf 2 (200 2hf ) hf (150 2hf ) 2 2 150 12 200 12 6 200 3 2 (200 12) 6 (150 12) 12 200 3 2 2 2 150 12 6 2 (200 12) 6 (150 12) 2 2 139mm
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。 查附表 1.3： f f w 200 N/mm 2 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： A 500 10 t2 1 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。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝

钢结构设计原理课后答案

钢结构设计原理课后答案

钢结构设计原理课后答案以下为钢结构设计原理课后答案：1. 梁的弯曲设计原理：- 梁在受力时会发生弯曲变形，根据梁的静力平衡原理，可得到梁的弯矩方程；- 根据材料力学理论，可以推导出梁的弯矩和弯曲曲率之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得梁在受到外力作用时能够保持合理的弯曲变形，从而满足设计要求。

2. 柱的压缩设计原理：- 柱在受压力作用时会发生压缩变形，根据柱的静力平衡原理，可得到柱的压力方程；- 根据材料力学理论，可以推导出柱的压力与变形之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得柱在受到外压力作用时能够保持合理的压缩变形，从而满足设计要求。

3. 接头的设计原理：- 接头是连接钢结构构件的重要部分，其设计原理主要包括强度计算和刚度计算；- 强度计算要考虑接头在受力时承受的拉力、压力和剪力等作用；- 刚度计算要保证接头具有足够的刚度和变形能力，使得构件能够满足整体的刚度要求；- 通常采用焊接、螺栓连接等方式进行接头设计。

4. 桁架结构的设计原理：- 桁架结构是由多个构件组成的三角形结构，其设计原理主要包括构件受力分析和整体稳定性分析；- 构件受力分析要考虑各构件在受荷载作用下的拉力和压力，通过静力平衡方程求解各个构件的受力；- 整体稳定性分析要保证桁架结构在外力作用下不发生整体失稳，通常采用稳定性计算方法进行分析；- 桁架结构设计要满足强度、刚度和稳定性等要求。

5. 桩基设计的原理：- 桩基设计的主要目的是保证建筑物或结构的稳定和承载能力；- 桩基设计的原理包括桩身的承载力计算和桩身的变形计算； - 桩身承载力计算要考虑桩身的竖向承压力和横向剪切力等作用；- 桩身变形计算要考虑桩身在受荷载作用下的竖向和横向变形。

请注意，以上答案仅供参考，具体答案可能会因教材版本和教师要求有所不同。

建议与教材或教师进一步核对。

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

.《钢结构设计原理》作业标答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NN500查附表1.3：f tw265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm210不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2ftw265N/mm2 ，不可。

改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t 1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t 1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2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。

查附表1.3：fw f200 N/mm 2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：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm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。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。

..1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N3 2 0.7hf bf ffw 2 0.7 6 460 1.22 200 942816 N 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175L=175×2+10(盖板距离)=360mm。

钢结构设计原理 张耀春版课 后习题答案

钢结构设计原理 张耀春版课 后习题答案
取hf=8mm满足焊缝构造要求。
3.11 试设计如图（P114习题3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材 Q235-B，焊条E43型，手工焊，外力设计值N=98kN，（静力荷载）， 偏心e=120mm。（注意力N对水平焊缝也有偏心） 解：查附表1.3：
1） 初选焊脚尺寸Image
最大焊脚尺寸：mm 最小焊脚尺寸：mm 取hf=6mm满足焊缝构造要求。
局部压应力：lz=5hy+a=5×20+150=250mm 梁的强度不满足要求。
4） 刚度验算 全部荷载作用： 活荷载作用： 梁的强度和刚度满足要求。
5.4 如果习题5.3中梁仅在支座处设有侧向支承，该梁的整体稳定是否能 满足要求。如果不能，采用何种措施？ 解：
1） 截面几何性质 对y轴的惯性矩：
按刚度：得标准值： ，设计值： 所以该梁所能承受的最大荷载设计值为q=64N/mm2（由整体稳定控 制）。
5.3 如习题5.3图所示，某焊接工字形等截面简支梁，跨度10m，在跨中 作用有一静力集中荷载，该荷载有两部分组成，一部分为恒载，标准值 为200kN，另一部分为活荷载，标准值为300kN，荷载沿梁跨度方向支 承长度为150mm。该梁支座处设有支承加劲肋。若该梁采用Q235B钢制 作，试验算该梁的强度和刚度是否满足要求。 解：
Image
3） 截面验算 截面几何性质 截面面积： 截面惯性矩： 截面抵抗矩： 强度验算 钢梁自重标准值： 钢梁自重设计值： 由自重产生的弯矩：
∴考虑截面塑性发展
抗弯强度：
剪应力、刚度不需要算，因为选腹板尺寸和梁高时已得到满足。
支座处设置支承加劲肋，不需验算局部压应力。
整体稳定依题意满足。
4） 局部稳定验算 翼缘：满足 腹板：，不利用腹板屈曲后强度。应设置横向加劲肋。设计略 5.2 某工作平台梁两端简支，跨度6m，采用型号I56b的工字钢制作，钢 材为Q345。该梁承受均布荷载，荷载为间接动力荷载，若平台梁的铺 板没与钢梁连牢，试求该梁所能承担的最大设计荷载。

钢结构设计原理课后习题答案

钢结构设计原理课后习题答案

钢结构设计原理课后习题答案1. 引言。

钢结构是一种广泛应用于建筑工程中的结构形式，具有重量轻、强度高、施工速度快等优点。

在进行钢结构设计时，需要掌握一定的设计原理和方法，以确保结构的安全和稳定。

本文将针对钢结构设计原理课后习题进行详细解答，帮助读者加深对钢结构设计原理的理解。

2. 钢结构设计原理课后习题答案。

2.1 第一题。

题目，简要说明钢结构设计的基本原理。

答案，钢结构设计的基本原理包括受力分析、结构构件设计、连接设计等内容。

在进行受力分析时，需要考虑结构所受到的外部荷载以及内部受力情况，确保结构的受力合理。

在进行结构构件设计时，需要根据结构的受力情况选择合适的构件尺寸和材料，以满足结构的强度和刚度要求。

连接设计则是确保结构各构件之间能够有效连接，形成一个整体结构。

2.2 第二题。

题目，钢结构设计中常用的受力分析方法有哪些？答案，钢结构设计中常用的受力分析方法包括静力分析、弹性分析、极限状态分析等。

静力分析是指在结构受到静力荷载作用时，通过平衡方程和变形方程进行受力分析。

弹性分析是指在结构受到荷载作用时，考虑结构的变形情况进行受力分析。

极限状态分析是指在结构受到极限荷载作用时，进行受力分析以确保结构在极限状态下的安全性。

2.3 第三题。

题目，钢结构设计中常用的结构构件有哪些？答案，钢结构设计中常用的结构构件包括梁、柱、梁柱节点、框架节点等。

梁是承受弯矩作用的构件，通常用于支撑楼板和屋顶结构。

柱是承受压力作用的构件，通常用于支撑建筑的垂直荷载。

梁柱节点和框架节点则是连接梁和柱的重要构件，需要进行合理的连接设计以确保结构的整体稳定性。

2.4 第四题。

题目，钢结构设计中连接设计的重要性是什么？答案，连接设计在钢结构设计中具有非常重要的作用。

连接是构件之间传递荷载和力的通道，连接的质量直接影响着结构的安全性和稳定性。

合理的连接设计可以确保结构构件之间能够有效传递荷载，同时也可以减小结构的变形和挠度，提高结构的整体性能。

钢结构设计原理(张耀春 周绪红)高等教育出版社课后习题答案

钢结构设计原理(张耀春 周绪红)高等教育出版社课后习题答案

《钢结构设计原理》复习题参考答案
一、填空题
1.承载能力极限状态、正常使用极限状态
2.轻质高强、材质均匀，韧性和塑性良好、装配程序高，施工周期短、密闭性好、耐热不耐火、易锈蚀。

3.塑性破坏、脆性破坏。

4.化学成分、钢材缺陷、冶炼，浇注，轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用。

5.应力集中、应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构)、应力循环次数。

6.屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。

7.焊接连接、铆钉连接、螺栓连接
8.8hf、40mm 60hf
9.螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏、螺栓弯曲破坏。

钢结构设计原理(张耀春所著书籍)

钢结构设计原理(张耀春所著书籍)

钢结构设计原理(张耀春所著书籍)范本一：1. 引言1.1 背景介绍1.2 目的与范围2. 钢结构概述2.1 钢结构的定义2.2 钢结构的特点2.3 钢结构的应用领域3. 钢结构设计原理3.1 荷载分析3.1.1 自重荷载3.1.2 活载荷载3.1.3 风荷载3.1.4 地震荷载3.2 结构选择与布局3.2.1 结构形式选择3.2.2 框架结构的布局原则3.2.3 梁柱系统的布局原则3.3 材料选择与规格确定3.3.1 钢材种类选择3.3.2 钢材规格确定3.4 结构计算与分析3.4.1 试算法3.4.2 系数法3.5 断面设计3.5.1 普通钢材的断面设计3.5.2 带肋钢材的断面设计3.6 节点设计3.6.1 节点分类3.6.2 节点的力学模型3.6.3 节点的设计原则3.7 连接设计3.7.1 强度计算3.7.2 刚度计算3.7.3 选择合适的连接形式4. 钢结构施工与质量控制4.1 施工准备4.2 吊装与安装4.3 焊接与热处理4.4 表面防腐与涂装4.5 质量控制与检验5. 经济性与可持续性5.1 钢结构的经济性5.2 钢结构的可持续性6. 结论附件：附件一：钢结构设计实例分析附件二：设计计算工具软件法律名词及注释：1. 承重结构：指承担重要荷载的结构，如建筑物的主体结构。

2. 断面：指钢材截面形状，在钢结构中起到承载作用。

3. 节点：指连接钢构件的部位，承载力和刚度的影响较大。

4. 连接形式：指连接两个或多个钢构件的方式，如焊接、螺栓连接等。

5. 活载：指在使用过程中变动的荷载，如人员、家具等。

6. 地震荷载：指地震引起的荷载，钢结构需要考虑地震力的作用。

7. 质量控制：指对钢结构施工过程中的质量进行控制和检验。

范本二：1. 简介1.1 文档目的1.2 读者对象1.3 使用注意事项2. 钢结构基本概念2.1 钢结构定义2.2 钢的特性与优势2.3 钢结构应用领域3. 钢结构设计原理3.1 荷载分析3.1.1 自重荷载3.1.2 活载荷载3.1.3 风荷载3.1.4 地震荷载3.2 结构选型3.2.1 钢结构形式选择3.2.2 结构布局原则3.3 材料选择与规格确定3.3.1 钢材种类选择3.3.2 钢材规格确定3.4 结构计算与分析3.4.1 荷载计算3.4.2 结构分析3.4.3 断面计算与验证3.5 节点与连接设计3.5.1 节点分类与分析3.5.2 节点设计原则3.5.3 连接设计与优化4. 钢结构施工与质量控制4.1 施工准备4.1.1 施工方案制定4.1.2 材料采购与加工4.2 钢结构安装4.2.1 吊装操作流程4.2.2 焊接与螺栓连接4.2.3 涂装与防腐处理4.3 质量控制与检测4.3.1 施工质量控制4.3.2 钢结构检测方法5. 钢结构的经济性与可持续性5.1 钢结构的经济性分析5.2 钢结构的可持续性考虑结尾内容：1. 本文档涉及附件：附件一：钢结构设计案例附件二：钢结构施工图纸2. 本文所涉及的法律名词及注释：1) 承重结构：指主要承担建筑物荷载的结构体系。

钢结构设计原理课后习题答案

钢结构设计原理课后习题答案

钢结构设计原理课后习题答案钢结构设计原理课后习题是帮助学生巩固课堂知识，提高问题解决能力的重要环节。

下面是一份含有答案的钢结构设计原理课后习题答案，供参考。

1. 什么是钢结构设计原理？
答案：钢结构设计原理是指在钢结构设计过程中，基于力学原理和结构力学的基本原理，根据结构的受力状态和要求，确定结构的材料、形状和尺寸等参数，以保证结构的安全、经济和合理。

2. 钢结构设计原理的基本步骤是什么？
答案：钢结构设计原理的基本步骤包括结构计算、材料选择、构件设计、连接设计和整体设计。

3. 钢结构中常见的受力形式有哪些？
答案：钢结构中常见的受力形式有拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等。

4. 什么是结构的安全性？
答案：结构的安全性是指结构在正常使用和预定荷载下，不发生破坏和失效的能力。

5. 结构的安全系数是什么？
答案：结构的安全系数是指结构的承载能力与设计荷载的比值，用于保证结构在设计荷载下的安全性。

6. 钢结构的设计荷载包括哪些？
答案：钢结构的设计荷载包括常规荷载、可变荷载、特殊荷载和地震荷载等。

7. 钢结构的构件设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的构件设计需要考虑构件的受力状态、截面形状和尺寸、材料强度和连接方式等因素。

8. 钢结构的连接设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的连接设计需要考虑连接的刚度、强度、可拆卸性和耐久性等因素。

9. 钢结构的整体设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的整体设计需要考虑结构的稳定性、刚度和振动等因素。

10. 钢结构设计中常用的计算方法有哪些？
答案：钢结构设计中常用的计算方法有弹性计算、塑性计算、稳定性计算和疲劳计算等。

钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

《钢结构设计原理》三. 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：NN500三级焊缝10查附表1。

3：f tw265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm2不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2ftw265N/mm2 ,不可。

改用斜对接焊缝：方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2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。

1解：依题意设计加盖板的对接连接,采用角焊缝连接。

查附表1。

3:fw f200 N/mm 2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：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm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.所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接,先采用三面围 焊。

1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计: 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N32 0.7hf bffw f2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）:l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175NN26 6 500 10L=175×2+10(盖板距离)=360mm。

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

《钢结构设计原理》作业标答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NN500查附表1.３：f tw265 N/mm 2 ,fw v 180 N/mm 210不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2ftw265N/mm2 ，不可。

改用斜对接焊缝: 方法一:按规范取 θ=56°，斜缝长度：lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t 1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t 1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2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。

查附表1.3:fw f200 N/mm 2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: t2A1 2b500 10 2 4605.4mm,取ｔ2=６mm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。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。

11) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸: t 6mm，hf max t ｍm最小焊脚尺寸: hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm取焊脚尺寸 hｆ＝6mｍ 2)焊接设计: 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值:N3 2 0.7hf bffw f 2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值:N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）:l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm,则所需盖板长度:175 10 175L=175×2＋10(盖板距离)=３60mm。

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OCR Document《钢结构设计原理》三. 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：NN500三级焊缝10查附表 1.3：f tw 265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm 2不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2fw t 265N/mm2 ，不可。

改用斜对接焊缝：方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2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。

1 页脚内容OCR Document解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。

查附表 1.3： ffw 200 N/mm 2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：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm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。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用 三面围焊。

1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N32 0.7hf bffw f2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175NNL=175×2+10(盖板距离)=360mm。

2 页脚内容6 6 500 10OCR Document∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460×6mm，焊脚尺寸 hf=6mm2003.10. 有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连。

如图所示，钢材为 Q345-A，焊条为 E50 型，手工焊，试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2hf）。

已知：外力设计值 N=400kN。

20解：已知：lw=200mm，N=400kN，fw f200 N/mm 21） 内力计算剪力：V N 400kNL200×125×18弯矩： M Ne 40020 8000kN.mm2）焊脚尺寸设计弯矩引起的焊缝应力： f6M 2helw26 8000103 2 2002 he 600 N/mm2 he剪力产生的焊缝剪应力： fV 2helw400 103 2 200 he 1000 N/mm2 he 所需焊脚尺寸： f f 2 f 2600 1.22he2 1000 he2fw f200N/mm2he 60021.22 200 1000 2 200 5.57mm hfhe 0.75.57 7.79mm 0.7取焊脚尺寸 hf=8mm焊缝构造要求：最大焊脚尺寸： hf max t (1 2) 18 (1 2) 17 16 mm3 页脚内容最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 20 6.7 mm 取 hf=8mm 满足焊缝构造要求。

OCR Document3.11 试设计如图（P114 习题 3.11）所示牛腿与柱的角焊缝连接。

钢材 Q235-B，焊条 E43 型，手工焊，外力设计值 N=98kN，（静力荷载），偏心 e=120mm。

（注意力 N 对水 平焊缝也有偏心）解：查附表1.3：fw f 160 N/mm 21） 初选焊脚尺寸150最大焊脚尺寸： hf max 1.2t 1.2 12 14.4 mmyc 200 12最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 12 5.2 mm取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。

122） 焊缝截面几何性质焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 ycyc (150 2hf) 12 200 hf 2(150 2 150 12 2hf 200 hf 2 2 (200 2hf)2150 12 2hf 2(2002hf )hf 2hf) 200 22hfhf (15012)1220032 150 2126 20032(20012) 200 2126(150 12)2 150 2126 2(20012) 6 139mm全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：4 页脚内容OCR DocumentIx4.2 (150 12) (2.1 12 61)2 2 4.2 150 12 2 6 (61 2.1)2 2 4.2 1881883 2 4.2 188 (139 94)2 12954006mm4 123） 焊缝截面验算弯矩： M Ne 98120 11760kN mm考虑弯矩由全部焊缝承担弯矩引起翼缘边缘处的应力： fM Wf1 11760103 (6112 4.2) 12954006 70N/mm2弯矩引起腹板边缘处的应力： fM Wf2 11760103 139 126N/mm2 12954006剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力：fV helw98103 62N/mm2 2 0.7 6 188则腹板下边缘处的应力：2 f ff2 126 2 1.22 622 120N/mm2fw f 160N/mm2所设焊脚尺寸满足要求。

所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取 hf=6mm,。

5 页脚内容OCR Document3.13 如图（P115 习题 3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为 Q235-B，弯矩设计值 M=100kN.m，剪力 V=600kN，试完成下列设计和验算：1）剪力 V 由支托焊缝承受，焊条采用 E43 型，手工焊，求焊缝 A 的高度 hf 2）弯矩 M 由普通螺栓承受，螺栓直径 24mm，验算螺栓是否满足要求。

解：fw f 160 N/mm 2 ,f tb 170 N/mm2 ， Ae353 mm 21） 支托焊脚尺寸计算支托采用三面围焊，且有绕角焊缝，不计焊缝起落弧的不利影响，同时考虑剪力传 力偏心和传力不均匀等的影响，焊缝计算通常取竖向剪力的 1.2~1.3 倍。

正面角焊缝能承受的力： N 2 hebf ffw 300 1.22 160 he 58560 he N侧面角焊缝能承受的力： N12helwfw f2 250160 he 80000 he N取1.3V N1 N2所需焊脚尺寸： he1.3 600 10 3 58560 80000 5.63mm，则hf he 5.63 8.04mm 0.7 0.7取 hf=10mm 2） 拉力螺栓验算：单个螺栓抗拉承载力设计值：Nb teAefb te 353170 60010N弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：N1My1 yi22 (6002100106 600 5002 3002 20021002 )40000NNb t 60010N满足。

6 页脚内容OCR Document3.14.试验算如图所示拉力螺栓连接的强度，C 级螺栓 M20，所用钢材为 Q235B，若 改用 M20 的 8.8 级高强度螺栓摩擦型连接（摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈）其承载力有 何差别？解：1. 采用普通螺栓连接查表：fb v 140 N/mm2,f tb 170 N/mm2，fb c305 N/mm2Ae245 mm 240 60 60 40150kN 45° 24 161) 内力计算剪力： V N sin 45 150 0.707 106.07kN拉力： N N cos45 150 0.707 106.07kN 2） 螺栓强度验算单个螺栓受剪承载力：Nb vnvd 42fb v 1 3.14 202 140 43960N=43.96kN 4单个螺栓承压承载力： Ncb tdfcb 16 20 305 97600N=97.6kN单个螺栓受拉承载力：Nb teAefb te 245170 41650N 41.65kN每个螺栓承受均匀剪力和拉力：螺栓最大剪力（拉力）2排2列：NvNtN 2 2106.07 4=26.5kN拉-剪共同作用时：22 Nv Nvb Nt Ntb 26.5243.96 26.5241.65 0.88 1Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。

7 页脚内容OCR Document2. 改用高强度螺栓摩擦型连接查表 3.5.2 8.8 级 M20 高强螺栓预拉力 P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3单个螺栓受剪承载力设计值：Nb v0.9nf P0.9 1 0.312533.75kN单个螺栓受拉承载力设计值：Nb te 0.8P 0.8125 100kN拉-剪共同作用：NvNb vNtNb t26.5 33.7526.5 100 1.05 1连接不满足要求。

8 页脚内容OCR Document3.15.如图所示螺栓连接采用 Q235B 钢，C 级螺栓直径 d=20mm，求此连接最大能承受的 Fmax 值。

10 40 60 60 60 60 40 40 60 60 60 60 40解：查附表 1.3：12 12 406060606040fb v 140 N/mm2，fb c305 N/mm 2查附表 1.1： f 205 N/mm 2t=20mm假设螺栓孔直径 d0=21.5mm单个螺栓受剪承载力：Nb vd2 nv 4fb v202 2 3.14 140 87920N=87.92kN4单个螺栓承压承载力： Ncb tdfcb 20 20 305 122000N=122kN此螺栓连接最大能承受的轴力设计值： FmaxnNb v 1387.92 1143kN连接板件净截面面积 A1(直线)： A1 t(b 3d0 ) 20 (320 3 21.5) 5110mm2净截面面积 A2(折线)： A2 20 (2 40 4 602 602 5 21.5) 6238mm2 构件截面最大能承受的轴力设计值： Fmax A1 f 5110 205 1048kN 所以此连接最大能承受的轴力设计值 Fmax=1048kN。