钢结构设计基本原理课后答案--肖亚明VIP专享VIP免费

合肥工业大学出版社出版（肖亚明主编）第三章1.解：Q235钢、ffw=160N/mm2、N=600kN（1）采用侧面角焊缝最小焊脚尺寸：hf≥1.5√tmax=1.5×√14=5.6mm角钢肢背处最大焊脚尺寸：hf≤1.2tmin=1.2×10=12mm角钢肢尖处最大焊脚尺寸：hf≤t−(1~2)=10−(1~2)=9~8mm角钢肢尖和肢背都取hf=8mm查表3-2得：K1=0.65、K2=0.35N1=K1N=0.65×600=390kN，N2=K2N=0.35×600=210kN所需焊缝计算长度：lw1=N12×0.7hfffw=390×1032×0.7×8×160=217.63mmlw2=N22×0.7hfffw=210×1032×0.7×8×160=117.19mm焊缝的实际长度为：l1=lw1+2hf=217.63+2×8=233.63mm，取240mm。l2=lw2+2hf=117.19+2×8=133.19mm，取140mm。（2）采用三面围焊缝，取hf=6mm正面角焊缝承担的内力为：N3=0.7hf∑lw3βfffw=0.7×6×2×100×1.22×160=163.97kN侧面角焊缝承担的内力为：N1=K1N−N3/2=0.65×600−163.97/2=308.01kNN2=K2N−N3/2=0.35×600−163.97/2=128.02kN所需焊缝计算长度：lw1=N12×0.7hfffw=308.01×1032×0.7×6×160=229.17mmlw2=N22×0.7hfffw=128.02×1032×0.7×6×160=95.25mm焊缝的实际长度为：l1=lw1+hf=229.17+6=235.17mm，取240mm。l2=lw2+hf=95.25+6=101.25mm，取110mm。2.解：Q235钢、ffw=160N/mm2（1）取d1=d2=170mm角焊缝受到轴力和剪力的共同作用，且均作用在角焊缝形心处角焊缝受到轴力为：N=600×1.5√1.52+12=499.23kN角焊缝受到剪力为：V=600×1√1.52+12=332.82kNlw=2×170−2hf=340−2hfσf=N2×0.7hflw=499.23×1031.4hf(340−2hf)≤βfffw=1.22×160=195.2N/mm2由上式求得：hf≥5.55mmτf=V2×0.7hflw=332.82×1031.4hf(340−2hf)≤ffw=160N/mm2由上式求得：hf≥4.49mm最小焊脚尺寸hf≥1.5√tmax=1.5×√20=6.71mm故取焊脚尺寸为hf=7mmσf=N2×0.7hflw=499.23×1031.4×7(340−2×7)=156.26N/mm2≤βfffw=195.2N/mm2τf=V2×0.7hflw=332.82×1031.4×7(340−2×7)104.18≤ffw=160N/mm2√(σf/βf)2+τf2=√(156.26/1.22)2+104.182=165.10N/mm2>ffw=160N/mm2由于折算应力较接近ffw，故取hf=8mm可满足要求。（2）改取d1=150mm，d2=190mm角焊缝受到轴力、剪力和弯矩的共同作用角焊缝受到轴力为：N=600×1.5√1.52+12=499.23kN角焊缝受到剪力为：V=600×1√1.52+12=332.82kN角焊缝受到弯矩为：M=Ne=499.23×20=9984.6kN⋅mm=9.9846×106N⋅mmhe=0.7×8=5.6mm，lw=150+190−2hf=340−2×8=324mmIw=2×5.6×324312=31.74×106mm4Ww=2Iw324=2×31.74×106324=195.96×103mm3最大正应力为：σf=N2×0.7hflw+MWw=499.23×1032×0.7×8×324+9.9846×106195.96×103¿188.53N/mm2<1.22×160=195.2N/mm2τf=V2×0.7hflw=332.82×1032×0.7×8×324=91.72≤ffw=160N/mm2√(σf/βf)2+τf2=√(188.53/1.22)2+91.722=179.70N/mm2>ffw=160N/mm2不满足要求。3.解：Q235钢、ffw=160N/mm2（1）角焊缝①最小焊脚尺寸：hf≥1.5√tmax=1.5×√12=5.2mmxx最大焊脚尺寸：hf≤1.2tmin=1.2×12=14.4mm取hf=6mm角焊缝①受到轴力和弯矩的共同作用角焊缝受到轴力为：N=F=100kN角焊缝受到弯矩为：M=Ne=100×20=2kN⋅mhe=0.7×6=4.2mm，lw=200−2hf=200−2×6=188mmIw=2×4.2×188312=4.65×106mm4Ww=2Iw188=2×4.65×106188=49.48×103mm3最大正应力为：σf=N2×0.7hflw+MWw=100×1032×0.7×6×188+2×10649.48×103¿103.74N/mm2<1.22×160=195.2N/mm2满足要求。（2）角焊缝②③角焊缝的有效截面如图所示取hf=8mm角焊缝有效截面形心位置：y=y2=[134×5.6×(192+12+2.8)+2×55.4×5.6×(192−2.8)+2×192×5.6×192/2]/(134×5.6+2×55.4×5.6+2×192×5.6)=136.03mm剪力由腹板焊缝承担，腹板面积为：Aw=2×192×5.6=2150.4mm2全部焊缝对x轴的惯性矩为：Iw=134×5.6×(192−136.03+12+2.8)2+2×55.4×5.6×(192−136.03−2.8)2+2×192×5.6×(136.03−192/2)2+2×5.6×1923/12=15.56×106mm4翼缘焊缝最外边缘的截面模量：Ww1=Iwh1=15.56×106192−136.03+12+5.6=21.15×104mm3翼缘和腹板连接处的截面模量：Ww2=Iwh2=15.56×106192−136.03=27.81×104mm3腹板底边缘处的截面模量：Ww3=Iwy2=15.56×106136.03=11.44...