1、3.7 题：解：由附录 1 中附表 1 可得 I20a 的截面积为 3550mm2，扣除孔洞后的净面积为mm2。工字钢较厚板件的厚度为 11.4mm，故由附录 4 可得 Q23534975.230An钢材的强度设计值为 N/mm2，构件的压应力为 N/mm2，f 15.38249105ANn即该柱的强度满足要求。新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。工字钢 I20a 的重度为 27.9kg/m，故N；1972.869.27Ng构件的拉应力为 N/mm2，即该柱的强度满足要求1539.3241705Ang 3.8 题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于 16mm，强度设计值取 ， 。21
2、5f2fv可变荷载控制组合： ，4kN.71.402.q永久荷载控制组合： 38.35简支梁的支座反力（未计梁的自重） ，跨中的最大弯矩为291ql/R，梁所需净截面抵抗矩为m63kN.1785.47.281qlM22max ，36xan 941.03fW梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为 l/250，参照表 3-2 可知其容许最小高度为，29m452lhmin按经验公式可得梁的经济高度为，347m07130W733xe 由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录 1 中附表 1 取工字钢 I36a，相应的截面抵抗矩，截面高度 且和经济高度接近。按附录 1 中3nx9
3、24m85 2960h附表 5 取窄翼缘 H 型钢 HN400150813，截面抵抗矩 ，截3nx79124m40W面高度 。29m40h普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为， ，故翼缘板的局部稳定可63/)136(b1 13f/25139.15863tby以保证，且截面可考虑部分塑性发展。窄翼缘型钢梁的翼缘的外伸宽度为， ，故翼缘板的局部稳定可以保71m2/)8150(b 13f/251346.5137tby证，且截面可考虑部分塑性发展。2、验算截面（1）普通工字钢 I36a 截面的实际几何性质计算：， ， ，27630A4x15760I3x8750mW，mSIx梁自重估算，由荷规附录 A 得钢的重
4、度为 78.5kN/m3，梁的自重为，修正为/719kN.0582.10763g-6m7-自重产生的跨中最大弯矩为，式中 1.2 为可变荷载控制组合对应的荷载分项系数。2.7k5.160.8Mg 跨中最大总弯矩为， m3N.87.23.x A 点的最大正应力为 16)8.5(t215/f9.187501. max26 B 点的最大剪应力为 3.89kN/.).6.24.(Vmax 16)8.5(t125/f.9103789max2v3 故由以上分析可知，该普通工字钢等截面钢梁满足强度要求。（2）窄翼缘型钢 HN400150813 截面的实际几何性质计算：， ， ，2mA4x0I 3x920W梁
5、自重估算，由荷规附录 A 得钢的重度为 78.5kN/m3，梁的自重为，修正为m/670kN.582.107g-67-自重产生的跨中最大弯矩为，式中 1.2 为可变荷载控制组合对应的荷载分项系数。2.54k.156.08Mg 跨中最大总弯矩为， m7N.84.23.7x A 点的最大正应力为 16)3(t215/f1.94201.58 max26 B 点的最大剪应力为，面积矩可近似计算如下3.76kN/.).6.7(Vmax ，3251720/8)10(213/40135S 16)8.(t/mf45.8. axv 故由以上分析可知，该窄翼缘型钢等截面钢梁满足强度要求。比较普通工字钢和窄翼缘型钢
6、可发现，在相同的计算条件下采用窄翼缘型钢更加经济。3.9 题：解：强度验算部位：A 点的最大正应力；B 点的最大剪应力； C 点的折算应力；D 点的局部压应力和折算应力。， ，30kNPRm60kN23Mmax梁截面的相关参数： ，21080A，433x 1259)27-8(201I 腹板轴线处的面积矩，3740m45S腹板边缘处的面积矩。310028梁的自重标准值（也可按课本的方法计算，此处直接采用荷规附.4kN/25.781g-6录 A 提供的重度） ，跨中最大总弯矩 m16.95kN.201.348Mg 。.956.0x A 点的最大正应力为：由于翼缘自由外伸的宽厚比为， ，故取 x 对
7、轴的部分塑性发展系13fy256.13028数 。0.1x 16)0(t215N/mf7.20259.416 ax26 B 点的最大剪应力为： 36.8k/3.30Vmax 16)8(t125N/f9.5812597408.6 max2v C 点的折算应力为：，60.8k.213.30M，4702.678V，233.1N/m1594.4，269/.20.8折算应力为。22ZS 36.5N/m1f.78.3D 点的局部压应力和折算应力；15Mpaf/2050.1ltF23zwc D 点正应力为压应力，其值大小为 ；剪应力向下，大小为293N/.1。代入折算应力计算公式可得，234.1N/m，即
8、D 点的折算应力满足强度22ccZS 26.5/mf.4.83要求，但局部压应力不满足强度要求。故由以上分析可知，该焊接工字型等截面钢梁不满足强度要求。3.11 题：解：由附录 1 的附表 1 可得 I45a 的截面积为 10200mm2，单位质量为 80.4kg/m，抵抗矩为1430000mm3，翼缘平均厚度 18mm16mm，钢材的强度设计值为 205N/mm2，由表 3-3 得工字钢绕强轴的截面塑性发展系数为 1.05。钢梁自重标准值 ，跨中处的m/78kN.9480g最大弯矩为，m26kN.45P.061.20.7825P.0Mx 验算强度有（假定 P 为设计值） ，26xn /500
9、431.5).(102WANfn即 ， ，3.8562.10P2.6P.可得 。491kN4.10 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 ，0x12ml0y4l 233 64x1 50185247.10m2I 64y05.221081A，6x47.cmIi 6y31.05.cIiA， ，0x251.8li0y47.5.li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 查表得y=0.74整体稳定验算： ，稳定性满足要求。312.
10、8MPa215Pa0.74NfAxxy2-122501-8500400040004000N4.13 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 228a，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455，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： 0xy7ml2 24x10621840.19.8cbIAyx94.8.cmi0x73.li0y764.21.
11、9li220x1x4763.765.1.9A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。21y yx1 x1x260由 ，b 类截面，查附表得 ，0x65.10.79整体稳定验算：32186MPa215Pa0.794NfA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。如果跨中不设侧向支撑，所能承受的集中荷载下降到多少？60006000P -28014-10008x-28014解：梁跨中有
12、一个侧向支承点，需验算整体稳定1602.4138lt跨中弯矩 x029kNmPLM3264x1814578102I3y002284Ay516.89cmIi ，所以不能用近似公式计算0y 350.712.894li b63x128.54IW查附表 15，跨度中点有一个侧向支承点、集中荷载作用在截面高度高度上任意位置， b1.752y1b b2yx y22305.45800.471351.75 .0.6.68tAhf需对 进行修正，bbb172. 846xb9.MPaPa0.845.MfW该梁的整体稳定性满足要求。梁跨中没有侧向支承点 0y120.956.8li1204.5862.08ltbh梁跨
13、中无侧向支承点，集中荷载作用在上翼缘，则有： .73.731.8352yb b2yx y22404.3158010.9435.85 0.9.68tAWhfxx xb 3MPa.6kNm0.Mf43105kN2PL所以，如果跨中不设侧向支撑，所能承受的集中荷载下降到 110.5kN。7.12 解：钢材为 Q235 钢，焊条为 E43 型，则角焊缝的强度设计值 。w2f160N/m肢背焊缝： ，可取 ，fminaxax1.5.145.6m202htf8mh肢尖焊缝： ，可取 。finaxmax.89t f6图示连接为不等肢角钢长肢相连，故 K1=0.65，K2=0.35。焊缝受力： 10.6543
14、1kNNK2所需焊缝计算长度，肢背：31w1wf51095.m20.72.786lh肢尖：3f2 4.l侧面焊缝实际施焊长度，肢背： ，取 220mm；1w195219l肢尖： ，取 160mm。2f240.65.6h连接板和端板间焊缝的计算长度： 12ff340ldh，因此可取 。fminaxax1.5.206.7m2418htf7m，拉力 N 通过焊缝群的形心，将 N 沿焊缝长度方向和垂直于焊缝长度方向分17d解： 1221sin5409.5k .i 4.3.平 行 于 焊 缝 长 度 方 向 的 力 ：垂 直 于 焊 缝 长 度 方 向 的 力 ：21 3Nfew3fe49.1040.6
15、MPa0.727.59.hll222w2ff f4069.7148.N/m160N/m.所以连接板和端板间焊脚尺寸 满足要求。fh当 时，力 N 不通过焊缝群的形心，将 N 向形心平移，焊缝群受力125mdd，为： 1222 1sin5409.5k .i 4.3.49.308.96kNmMNe平 行 于 焊 缝 长 度 方 向 的 力 ：垂 直 于 焊 缝 长 度 方 向 的 力 ：弯 矩 ： 34w77101I312428509IWd33few31fe .96104.7MPa.77281.Pa0.240Nhll2 2w2ff f479.8.6N/m160N/m.所以由确定的焊脚尺寸满足要求。
16、7.14 解：支托承力，螺栓仅承受弯矩作用单个螺栓的抗拉承载力：22bbett3.147.65041.57kdNf螺栓群所受弯矩 150.kmMPe旋转中心为最底排螺栓处，第一排螺栓受力最危险，单个螺栓受到的最大拉力为： 3 b1 t2223.141.57kN()tiyNm所以此连接安全。支托不承力，则螺栓群承担剪力和弯矩的作用单个螺栓的抗剪承载力：22bbvv.0114.0k4dNnf单个螺栓的抗压承载力： cc8359.8Nt每个螺栓承担的剪力： v50.7kV最危险的螺栓受到的拉力： 3214t螺栓在剪力和拉力联合作用下：2222vtbb3.148.750.10N所以此连接安全。7.15
17、 解：查表得 10.9 级 M22 摩擦型高强螺栓的预拉力 P=190kN，接触面喷砂，查得摩擦系数 。0.5对于角钢与牛腿相连的一肢上螺栓群的受力：剪力 V=P=175kN，扭矩 。1750.2.4kNmTPe单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力设计值： bvf0.9.197Nn有 两 个 剪 面假设角钢与牛腿相连的一肢上布置 3 个高强度摩擦型螺栓， 螺栓的排列如图所示。最外侧一排螺栓受力最危险，其受力为：剪力作用下每个螺栓承担的剪力： 1yV758.3kNNn扭矩作用下最外排螺栓承担的剪力：1x 3T225.4107kiyN摩擦型高强螺栓在剪力作用下：1x1y22TV2 b1 v758.39
18、.7k7kNN所以此螺栓布置方式满足要求。角钢与柱翼缘相连一肢上的螺栓群的受力：剪力V=P=175kN，弯矩 750.23kNmMPe假设布置 6 个螺栓，单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载 力设计值：bvf0.9.1.985.Nn有 一 个 剪 面单个螺栓的抗拉承载力设计值： t.8.02k若支托承力，高强度螺栓仅承受弯矩作用，此时旋转中 心在螺栓群形心处，最外排螺栓受到的拉力最大： 3Mb1t t2250187.5kN12kiyNm若支托不承力，高强度螺栓同时承受剪力和弯矩的作用，每个螺栓受到的剪力： V79.1k6n最外排螺栓受到的拉力： Mt8.5N高强度摩擦型螺栓在剪力和拉力联合作用下： tvbbt 7.29.10.61158此螺栓布置符合要求。5010010050角钢与牛腿相连一肢的螺栓排列1001005050角钢与柱翼缘相连一肢的螺栓排列
