《钢结构设计原理》作业参考答案作业一一、单项选择题： 1.B 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.B 10.B二、填空题：1.螺栓群形心轴2.设计3.角钢4.沸腾钢5.冲击韧性A KV 值或冲击韧性值或A KV 值6.H7.翼缘8.低或小9.y f /1515 10．X －轴三、简述题：1.钢材在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以至断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。

影响疲劳破坏的主要因素：（1）应力集中 （2）应力幅 （3）应力循环次数2.（1）强度验算fA N n≤=σ （2）刚度验算 ][max λλ≤ （3）整体稳定验算fAN≤min φ（4）局部稳定验算fy t b 235)1.010(max 1λ+≤ fy t h w 235)5.025(max 0λ+≤3.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。

结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。

达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。

4.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比) 较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。

对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为 0.2% 所对应的应力作为屈服点。

四、计算题：1.解：（1）查表可知：45.0=μ P=125KN KN N b v 625.5012545.019.0=⨯⨯⨯= 33022151515001=⨯==d mm ＜l mm 0.1=β（2）受力分析： KN 33060cos30F N x =︒== KN 3060sin30F V y =︒==mmN F F T y x .10297.9180756⨯=+=（3）求各种力单独作下危险螺栓所受的力KNn N N N x 35.743301===KN n V N V y 5.74301===∑∑⨯+⨯=+2222754504iiyx 232500mm =N NT x46110145.2325007510297.9⨯=⨯⨯= NN Ty 4611043.1325005010297.9⨯=⨯⨯=（4）危险螺栓所受合力()()24324311043.1105.710145.21035.7⨯+⨯+⨯+⨯=NKN KN ＜N b v 625.5076.40==2.解：（1）荷载计算 标准值：3450033000⨯+⨯=k q m N 22500=设计值：4.1345002.133000⨯⨯+⨯⨯=d q m N 29700=（2）内力计算：22max 6297008181⨯⨯==l q M d m KN .65.133= （3）查表：A=67.05cm2 Ix=11076cm4 Wx=692.2cm3 rx=1.05 F=215N/mm2 E=2.06×105N/mm （4）验算：强度：①抗弯强度：36102.69205.11065.133⨯⨯⨯=nx x W r M 2221589.183mm N ＜f mm N ==②抗剪强度：对于轧制工字钢，可不验算。

③腹板局部压应力：对均布荷载情况不需验算，支座处设有支承加劲肋也不需验算。

④折算应力：对型钢梁不需验算。

刚度：EI l q w k 43845⨯=101107610206101062250038453824⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-mm l mm ＜24250600025064.16===整体稳定：由于有平板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，故不需验算。

局部稳定：对型钢梁不需验算。

3.解：（1）截面几何特性：2124802030036018mm A =⨯+⨯= 36811068.11091083.1mm W x ⨯=⨯=35821075.62711083.1mmW x⨯=⨯= mm i x 1.121124801083.18=⨯=mmi y 18.60124801052.47=⨯=（2）荷载计算：KN F N 900== mm N M .1035.115010900831⨯=⨯⨯=mm N M .10910010900732⨯=⨯⨯=（3）弯矩作用平面内整体稳定验算m l ox 8=9.654.1218000==x λ查b 类 775.0=x ϕ883.01035.110935.065.087=⨯⨯+=mxβ05.11=x r 2.12=x r（按塑性设计∴=⨯-=1305.7202183001＜t b）NN Ex52521006.539.651.1124801006.2⨯=⨯⨯⨯⨯='π对受压侧：)8.01(11Exx x x mx xN N W r M A N'-+βφ 22556832053.1712.781.93)1006.531098.01(1068.105.11035.1883.012480775.010900mm N ＜f mm N ==+=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=对受拉侧：225558512220567.11477.1861.72)1006.5310925.11(1075.62.11035.1883.012480109)25.11(m m N ＜f m m N N N W r M A NEx x x x mx ==-=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=--β（4）弯矩作用平面外的整体稳定验算9.13218.6080008===y oy m l λ查b 类 374.0=y ϕ 883.01035.110935.065.087=⨯⨯⨯+=tx β708.09.1320022.012350022.01=⨯-=-=yyb f λϕ22685120505.29323.10082.1921068.1708.01035.1883.0112480374.0109m m N ＞f m m N W M A Nxb xtx y ==+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+ϕβηϕ作业二一、单项选择题：1.C2.A3.B4.A5.D6.B7.A8.D9.B 10.C二、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 装配程度高 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. 8h f 40mm 60 h f 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 10.螺栓材质 螺栓有效面积 11．X －轴三、简述题：1.钢结构具有的特点：①钢材强度高，结构重量轻；②钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性； ③钢结构装配化程度高，施工周期短；④钢材能制造密闭性要求较高的结构； ⑤钢结构耐热，但不耐火；⑥钢结构易锈蚀，维护费用大。

2.钢结构的合理应用范围：①重型厂房结构；②大跨度房屋的屋盖结构；③高层及多层建筑；④轻型钢结构；⑤塔桅结构； ⑥板壳结构；⑦桥梁结构；⑧移动式结构。

四、计算题： 1.解：（1）确定对接焊缝计算截面的几何特性1）计算中和轴的位置（对水平焊缝的形心位置取矩）cmy cm y b a 1.219.931 9.95.01)120(1)130(5.151)130(=-==+⨯-+⨯-⨯⨯-=2）焊缝计算截面的几何特性 全部焊缝计算截面的惯性矩422347904.91)120(1.61)130()130(1121cm I w =⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯=全部焊缝计算截面的抵抗矩2271.214790 4849.9479033cm y I W cm y I W b w bw a w a w ======腹板焊缝计算截面的面积 2291)130(cm A w w =⨯-=（2）验算焊缝强度1）a 点 满足）(/185/9.901048410202202234mm N f mm N W M w f a w a =<=⨯⨯⨯==σ2）b 点2232234b /9.75102910220(/185/8.193102271020220mm N A F mm N f mm N W M w w w fb w =⨯⨯===<=⨯⨯⨯==τσ满足）折算应力222222/5.2361.1/2.2349.7538.1933mm N f mm N w c =<=⨯+=+τσ2.解：[]kNf d nN b v vbv7.811013020424322=⨯⨯⨯⨯==-ππ[]kNf t d N b cb c8.1091030518203=⨯⨯⨯==-∑[]KN N b7.81min=KN N N n b3.77.81600][min ===取8个排列 中距 5.6430=d 取80 端距 0.4320=d 取50边距25.325.10=d 取40净截面验算2210618)5.212160( mm A I I n =⨯⨯-=-MPaA N n 2852106106003=⨯==σ>215MPa说明净截面强度不够，接头不能承受600kN 的拉力，经验算，盖板应采用12mm 厚钢板，被连接板应采用25mm 钢板。

拼接板长 ()mm l 690108035022=+⨯+⨯⨯=3.解：kN N f A N i L m m AI i m m I i L m m A I i m m I m m A y y x y y y x x x x x 44.3787378744021524000734.0734.0)732.0739.0(17.0739.07.721329600132********.416 107.4165002012122.392459600 24524000101435 1014352605002025008121240008500)50020(26463646232==⨯⨯=⋅⋅≤=--=→====⨯==⨯=⨯⨯⨯=====⨯==⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯=ϕϕλλλ作业三一、填空题：1.抗拉强度fu 伸长率δ10或δ5 屈服点fy 180º冷弯性能和 冲击韧性ak 0.82.硫(S)和氧(O) 磷(P)和氮(N)3.fv=0.58fy4.屈服强度 半镇定 沸腾钢5.弯曲 弯扭 扭转 弯曲6.通过分肢腹板的主轴 通过分肢缀件的主轴7.低8. 8hf 和 40mm 2d09.不影响 降低 降低 降低 10.材料强度 和 螺栓的有效截面面积 11.孔壁承压和栓杆抗剪 摩擦力二、简述题：1.钢结构具有的特点： ○1钢材强度高，结构重量轻；○2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性； ③钢结构装配化程度高，施工周期短；④钢材能制造密闭性要求较高的结构； ⑤钢结构耐热，但不耐火；⑥钢结构易锈蚀，维护费用大。