钢结构的第四章作业参考答案涉及了钢结构工程中的关键概念、设计原则和施工方法。在设计部分，重点讲解了如何根据载荷条件选择合适的钢材类型和构造形式，以及如何进行结构分析和计算以确保安全。还强调了连接方式的重要性，并介绍了几种常见的焊接技术。施工方面，则讨论了钢结构安装的准备工作、主要步骤和需要注意的安全措施。还提到了一些常见的问题和解决方案，如构件变形、连接松动等，以及如何通过加固和维修来提高结构的可靠性。还简要介绍了钢结构的防腐和防火措施，以延长其使用寿命并确保安全。

钢结构第四章作业参考答案

4.1 验算由2L63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比

轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。

解答

首先，我们需要查表得到2L63×5的截面特性。假设查表得到的数据为：

• 面积 $A = 2228.12 \, \text{mm}^2$A=2228.12mm2
• 截面模量 $W = 215 \, \text{cm}^3$W=215cm3

接下来，我们计算该截面能承受的最大轴力：

$N = f \cdot A = 215 \, \text{N/mm}^2 \times 2228.12 \, \text{mm}^2 = 478,293 \, \text{N}$N=f?A=215N/mm2×2228.12mm2=478,293N

由于设计值为270 kN，显然这个截面能够满足要求。但是题目要求如果截面尺寸不够，应改用什么角钢。假设查表得知2L63×6的截面特性为：

• 面积 $A = 14.58 \, \text{cm}^2$A=14.58cm2
• 截面模量 $W = 98.2 \, \text{cm}^3$W=98.2cm3

我们可以重新计算：

$N = f \cdot A = 215 \, \text{N/mm}^2 \times 14.58 \, \text{cm}^2 \times 10^3 = 313,970 \, \text{N}$N=f?A=215N/mm2×14.58cm2×103=313,970N

这仍然大于设计值270 kN，因此2L63×6也能够满足要求。

4.2 验算一块400×20的钢板用两块400×12的拼接板进行拼接的强度

钢板轴心受拉，N=1350 kN（设计值）。钢材为Q235钢。

解答

首先，我们需要计算1-1截面的强度：

• 20厚钢板：$668 \times 20 \times 20 = 266,800 \, \text{mm}^2$668×20×20=266,800mm2
• 12厚拼接板：$80 \times 16 = 1280 \, \text{mm}^2$80×16=1280mm2

总截面积为：

$A_{total} = 266,800 + 1280 = 268,080 \, \text{mm}^2$Atotal?=266,800+1280=268,080mm2

设计值为1350 kN，因此应力为：

$\sigma = \frac{N}{A_{total}} = \frac{1350 \times 10^3}{268,080} = 5.04 \, \text{N/mm}^2$σ=Atotal?N?=268,0801350×103?=5.04N/mm2

由于Q235钢的许用应力为215 N/mm2，因此1-1截面的强度满足设计要求。

对于2-2截面，由于螺栓较多，截面削弱较大，需要单独验算。假设20厚钢板的净截面积为：

$A_{net} = 5800 \times 20 = 116,000 \, \text{mm}^2$Anet?=5800×20=116,000mm2

应力为：

$\sigma = \frac{N}{A_{net}} = \frac{1350 \times 10^3}{116,000} = 11.64 \, \text{N/mm}^2$σ=Anet?N?=116,0001350×103?