靖西水工钢结构第四版课后答案(范崇仁武汉大学)

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水工钢结构第四版（范崇仁）课后答案（部分示例）

第三章 钢结构的连接

‌3.1 设计双角钢与节点板的角焊缝连接‌

靖西

• ‌题目‌：钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000kN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
• ‌解答要点‌：
  1. ‌三面围焊‌：
     • 焊脚尺寸需满足承载力要求，通常取6~8mm。
     • 焊缝长度通过内力分配计算，示例中取310mm（实际需根据公式验算）。
     • 焊缝强度验算：按《钢结构设计规范》公式，确保焊缝承载力≥1000kN。
  2. ‌两面侧焊‌：
     • 焊脚尺寸与三面围焊相同，但焊缝长度需增加。
     • 示例中取400mm（需根据实际受力调整）。
     • 强度验算方法与三面围焊一致。

靖西‌3.7 验算轴心受压柱强度‌

• ‌题目‌：两端铰接的热轧型钢I20a轴心受压柱，杆长6m，设计荷载N=450kN，钢材为Q235钢。
• ‌解答要点‌：
  1. 查表得I20a截面面积A=3550mm²。
  2. 强度验算公式：σ=N/A=450×10³/3550≈126.76MPa。
  3. 查Q235钢抗压强度设计值f=215MPa，因126.76MPa<215MPa，故强度满足要求。

第四章 钢梁

靖西‌4.1 简支梁强度与刚度验算‌

靖西

• ‌题目‌：跨长5.5m的简支梁，承受均布静力荷载（恒载标准值10.2kN/m，活载标准值8.5kN/m），钢材为Q345B。
• ‌解答要点‌：
  1. ‌荷载组合‌：按承载能力极限状态设计值q=1.2×10.2+1.4×8.5=23.54kN/m。
  2. ‌弯矩计算‌：M=qL²/8=23.54×5.5²/8≈89.1kN·m。
  3. ‌截面选择‌：初选H型钢HN400×200×8×13，截面模量Wx=1150cm³。
  4. ‌强度验算‌：σ=M/W=89.1×10⁶/1150×10³≈77.5MPa<215MPa（Q345B抗弯强度设计值），满足。
  5. ‌刚度验算‌：挠度f=5qL⁴/384EI，查表得Ix=23500cm⁴，弹性模量E=206GPa，f≈5×23.54×5.5⁴/384×206×10³×23500≈12.3mm<L/250=22mm，满足。

第五章 钢柱与钢压杆

靖西‌5.1 轴心受压柱稳定性验算‌

• ‌题目‌：两端铰接的工字形截面柱，截面尺寸200×150×8×12，钢材Q345B，柱长5m。
• ‌解答要点‌：
  1. 查表得截面面积A=45.6cm²，惯性矩Iy=10.2cm⁴，ix=15.2cm，iy=5.1cm。
  2. 长细比λy=L/iy=500/5.1≈98.04，查表得φy=0.85。
  3. 稳定应力σ=N/(φyA)=450×10³/(0.85×45600)≈11.6MPa<215MPa，满足。

第七章 平面钢闸门

靖西‌7.1 主梁设计‌

靖西

• ‌题目‌：某平面钢闸门主梁，跨度8m，设计荷载包括水压力、自重及启闭力，钢材Q345B。
• ‌解答要点‌：
  1. ‌荷载组合‌：按最不利工况组合，设计值q=1.2×恒载+1.4×活载。
  2. ‌截面选择‌：初选双拼工字钢I28a，截面模量Wx=2×508cm³=1016cm³。
  3. ‌强度验算‌：σ=M/W=120×10⁶/1016×10³≈118.1MPa<215MPa，满足。
  4. ‌整体稳定性‌：计算长度系数μ=1.0，查表得φb=0.92，验算φbWx≥M，0.92×1016≈934.72>120，满足。

附：注意事项

1. ‌规范依据‌：答案基于《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）及《水电水利工程钢闸门设计规范》（2006年送审稿）。
2. ‌计算细节‌：实际应用中需根据具体题目参数调整计算步骤，例如荷载值、截面尺寸等。
3. ‌完整答案‌：建议结合教材习题集或联系出版社获取全册答案，确保与第四版内容一致。

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