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钢结构设计原理 张耀春版课后习题答案

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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。

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案

1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点fy，抗拉强度fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

钢结构设计原理张耀春版课后习题答案完整版

钢结构设计原理张耀春版课后习题答案完整版

弯矩引起的焊缝应力： f
6M
2hel
2 w
6 8000 103 2 2002 he
600 N/mm2 he
剪力产生的焊缝剪应力： f
V 2helw
400 103 2 200 he
1000 N/mm2 he
2
2
2
所需焊脚尺寸：
f f
f2
600 1.22he
1000 he
f
w f
200N/mm 2
1500103 0.829 58310
213N/mm2
ftw
265N/mm2
N cos lw t
1500103 0.559 58310
144N/mm2
fvw
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。
1
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。
N3
2 0.7hf bf
f
w f
2 0.7 6 4601.22 200
942816N
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N1 N N3 1500 103 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
hf
N1 4 0.7hf
ffw
Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。
2. 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： Nvb 0.9nf P 0.910.3125 33.75kN

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

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案

1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案

1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点fy，抗拉强度fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

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。

(完整版)钢结构设计原理习题集及答案

(完整版)钢结构设计原理习题集及答案
我国《钢结构设计规范》规定，承重结构应按下列二类极限状态进行设计：(1)承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆；(2)正常使用极限状态包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。
式中N——轴心拉力或轴心压力
An——构件的净截面面积
n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；
n1——所计算截面上高强度螺栓数目；
f——钢材的抗拉或抗压强度设计值。
上式括号内数值小于1，这表明所计算截面上的轴心力N已有一定程度的减少。对比普通螺栓受剪连接构件开孔截面的净截面强度的计算公式：
钢结构设计原理习题集及答案(2011-09-28 10:53:54)
标签：a格极限状态焊缝构件承载力教育分类：试卷题库
钢结构设计原理习题集及答案
第一章绪论
练习题
一、简答题
1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音
综上所述，无论是从焊条等焊接材料的消耗和焊接速度、焊接残余应力，或是从焊缝的相对强度，角焊缝都以选用小焊脚尺寸为宜。因此，当焊件的焊接长度较富余，在满足最大焊缝长度的要求下，采用小而长比大强度螺栓的较普通螺栓的小？
答：摩擦型高强度螺栓的受剪连接传力特点不同于普通螺栓。后者是靠螺栓自身受剪和孔壁承压传力，而前者则是靠被连接板叠间的摩擦力传力。一般可认为摩擦力均匀分布于螺栓孔四周，故孔前传力约为0.5。因此，构件开孔截面的净截面强度的计算公式为：
应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案

1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案

钢结构设计原理课后思考题答案1.钢结构对钢材性能有哪些要求答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量答：屈服点fy，抗拉强度fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显着降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

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：
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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。

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《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 。

∴此加盖板的对接连接，盖板尺寸取-360×460×6mm ，焊脚尺寸h f =6mm. 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2h f ）。

已知：外力设计值N =400kN 。

解：已知：l w =200mm ，N =400kN ，2w f N/m m 200=f 1） 内力计算剪力：400kN V N ==弯矩：400208000kN.mm M Ne ==⨯= 2）焊脚尺寸设计弯矩引起的焊缝应力：2e e232w e f N/mm 6002002108000626h h l h M =⨯⨯⨯⨯==σ剪力产生的焊缝剪应力：2e e3w e f N/mm 10002002104002h h l h V =⨯⨯⨯==τ 所需焊脚尺寸：2f 2e 2e 2f 2ffN/mm 200100022.1600=≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w f h hτβσΘ 5.57mm 200100020022.160022e =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯≥h 7.79mm7.05.577.0e f ===h h 取焊脚尺寸h f =8mm 焊缝构造要求：最大焊脚尺寸：1617)21(18)21(m ax f -=--=--=t h mm 最小焊脚尺寸：7.6205.15.1min f =⨯==t h mm取h f =8mm 满足焊缝构造要求。

试设计如图（P114习题）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：2w f N/m m 160=f 1） 初选焊脚尺寸最大焊脚尺寸：4.14122.12.1m ax f =⨯==t h mm 最小焊脚尺寸：2.5125.15.1min f =⨯==t h mm 取h f =6mm 满足焊缝构造要求。

2） 焊缝截面几何性质焊缝截面形心距腹板下边缘的距离y c()()mm1396)12200(262121502)12150(6212200)12200(2320062121502320012)12150()2200(22121502)2150(22200)2200(222002121502220012)2150(f f f f f f f f f f f c =⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯+-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+++⨯-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯-=h h h h h h h h h h h y 全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：42322mm 12954006)94139(1882.42121881882.42)1.261(62121502.42)61121.2()12150(2.4=-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+-⨯⎪⎭⎫⎝⎛--⨯⨯+++⨯-⨯=x I3） 焊缝截面验算弯矩：mm kN 1176012098⋅=⨯==Ne M 考虑弯矩由全部焊缝承担弯矩引起翼缘边缘处的应力：23f1f N/mm 7012954006)2.41261(1011760=++⨯⨯==W M σ 弯矩引起腹板边缘处的应力：23f2f N/mm 126129540061391011760=⨯⨯==W M σ 剪力由腹板承担，剪力在腹板焊缝中产生的剪应力：23w e f N/mm 6218867.021098=⨯⨯⨯⨯=∑=l h V τ 则腹板下边缘处的应力：2f 2222f 2ffN/mm 160N/mm 1206222.1126=≤=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w f τβσΘ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h f =6mm,。

如图（P115习题）所示梁与柱的连接中，钢材为Q235-B ，弯矩设计值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h f 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：2w f N/m m 160=f ,2b t N/mm 170=f ，2e mm 353=A1） 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~倍。

正面角焊缝能承受的力：N 5856016022.1300e e w f f e 2h h f b h N =⨯⨯==β侧面角焊缝能承受的力：N8000016025022e e w f w e 1h h f l h N =⨯⨯==213.1N N V +=取所需焊脚尺寸：m m 04.87.063.57.0m m 63.58000058560106003.1f 3e ====+⨯⨯≥he h h ，则取h f =10mm 2） 拉力螺栓验算：单个螺栓抗拉承载力设计值：N 60010170353b t e b t e e =⨯==f A N弯矩作用最大受力螺栓所承受的拉力：N 60010N 40000)100200300500600(260010100bt 222226211=<=++++⨯⨯⨯=∑=N y My N i满足。

.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：2b v N/mm 140=f ,2b t N/mm 170=f ，2b c N/mm 305=f 2e mm 245=A1) 内力计算剪力： kN 07.106707.015045sin =⨯==οN V 拉力：kN 07.106707.015045cos =⨯==οN N 2） 螺栓强度验算单个螺栓受剪承载力：22bb vv v201 3.1414043960N=43.96kN 44d N n f π=⋅=⨯⨯⨯= 单个螺栓承压承载力：b b c c 162030597600N=97.6kN N tdf =∑=⨯⨯= 单个螺栓受拉承载力：41.65kN N 41650170245b te b t e e ==⨯==f A N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：v t 106.07=26.5kN 224N N N ===⨯拉-0.881==< v 26.5kN<97.6kN b c N N ==满足。

2. 改用高强度螺栓摩擦型连接查表 级M20高强螺栓预拉力P =125kN ，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈μ=单个螺栓受剪承载力设计值：bvf 0.90.910.312533.75kN N n P μ==⨯⨯⨯=单个螺栓受拉承载力设计值： kN 1001258.08.0b t e =⨯==P N 拉-剪共同作用：v t b bv t 26.526.51.05133.75100N N N N +=+=>连接不满足要求。

.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F max 值。

解：查附表：2b v N/mm 140=f ，2b c N/mm 305=f查附表：2N/m m 205=f假设螺栓孔直径d 0=单个螺栓受剪承载力：22bb vv v202 3.1414087920N=87.92kN 44d N n f π=⋅=⨯⨯⨯=单个螺栓承压承载力：b b c c 2020305122000N=122kN N tdf =∑=⨯⨯=此螺栓连接最大能承受的轴力设计值：bmax v1387.921143kN F nN ==⨯≈连接板件净截面面积A 1(直线)：210(3)20(320321.5)5110mm A t b d =-=⨯-⨯=净截面面积A 2(折线)：2220(2404521.5)6238mm A =⨯⨯+⨯= 构件截面最大能承受的轴力设计值：max 151102051048kN F A f ==⨯= 所以此连接最大能承受的轴力设计值F max=1048kN 。