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《水工钢结构》（第二版）课后习题解答（部分）

第4章 钢结构的连接

4-5 焊缝连接设计

株洲县‌题目‌：腹板受轴心拉力作用的焊缝连接设计。
‌解答‌：

• 焊脚尺寸选择：
  • 取焊脚尺寸 $h_f = 6mm$hf​=6mm 时，验算焊缝强度不满足要求，不可行。
  • 取 $h_f = 8mm$hf​=8mm 时，焊缝强度满足要求，可行。此时钢板搭接长度需满足构造要求。
  • 取 $h_f = 10mm$hf​=10mm 时，焊缝强度同样满足，但需优化搭接长度。
• ‌结论‌：最小焊脚尺寸可取 $h_f = 8mm$hf​=8mm，搭接长度按规范确定；最大焊脚尺寸可取 $h_f = 10mm$hf​=10mm，搭接长度相应调整。

4-7 直接计算法与试算法

‌题目‌：焊缝连接设计采用直接计算法和试算法。
‌解答‌：

• ‌直接计算法‌：通过平衡方程直接求解焊脚尺寸，例如取 $h_f = 6mm$hf​=6mm 时，验算焊缝强度满足要求。
• ‌试算法‌：初步假设焊脚尺寸（如 $h_f = 8mm$hf​=8mm），验算后调整至可行。
• ‌结论‌：两种方法均可行，试算法更适用于复杂连接。

4-8 角焊缝强度验算

株洲县‌题目‌：角焊缝在剪力和扭矩共同作用下的强度验算。
‌解答‌：

株洲县

• ‌几何关系‌：计算焊缝有效长度、极惯性矩及形心位置。
• ‌强度条件‌：组合应力需满足 $\sigma \leq f_t^w$σ≤ftw​，其中 $f_t^w$ftw​ 为焊缝抗剪强度设计值。
• ‌结论‌：若验算通过，则焊缝设计安全。

第5章 螺栓连接设计

5-1 普通螺栓连接设计

株洲县‌题目‌：钢板拼接的普通螺栓连接设计。
‌解答‌：

株洲县

• ‌螺栓数目计算‌：根据轴力设计值 $N$N 和单螺栓承载力 $N_b^v$Nbv​ 确定最小螺栓数。
• ‌布置原则‌：
  • 端距 $e \geq 1.5d_0$e≥1.5d0​（$d_0$d0​ 为螺栓孔径）。
  • 边距 $c \geq 1.5d_0$c≥1.5d0​。
  • 间距 $p \geq 2.5d_0$p≥2.5d0​。
• ‌净截面验算‌：最不利截面（如含3个螺栓孔）的净面积 $A_n = (b - n d_0) t$An​=(b−nd0​)t，应力 $\sigma = N / A_n \leq f$σ=N/An​≤f。
• ‌块状拉剪验算‌：拼接板四角需满足 $N \leq 2n \times 0.8n f t$N≤2n×0.8nft，防止局部破坏。

5-4 高强螺栓连接设计

‌题目‌：摩擦型高强螺栓连接设计。
‌解答‌：

• ‌单螺栓承载力‌：取 $N_b^v = 0.9 n_f \mu P$Nbv​=0.9nf​μP（$n_f$n

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