房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課后答案解析與學習指南，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課后答案解析與學習指南，

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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本概念與課后習題解析

1 鋼結(jié)構(gòu)的特點與適用范圍

鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、重量輕、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房等領(lǐng)域，課后習題通常要求學生分析鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，并比較其與混凝土結(jié)構(gòu)的適用性。

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例題解析：簡述鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點及其在高層建筑中的應(yīng)用。
答案要點：**

高強度與輕量化：鋼材的強度高，相同承載能力下，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)更輕，可減少基礎(chǔ)荷載。
抗震性能優(yōu)越：鋼材具有良好的延展性，能吸收地震能量，適用于地震多發(fā)區(qū)。
施工速度快：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼裝，縮短工期。
空間利用率高：鋼柱截面小，可增加建筑使用面積。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計需遵循《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》（GB 50017）等規(guī)范，主要涉及強度、剛度、穩(wěn)定性和疲勞計算，課后習題?？疾鞓?gòu)件的受力分析和設(shè)計方法。

例題解析：某工字形鋼梁承受均布荷載，跨度為6m，計算其最大彎矩和剪力，并驗算其抗彎承載力。
解答步驟：**

計算荷載效應(yīng)：根據(jù)荷載組合計算設(shè)計彎矩 ( M ) 和剪力 ( V )。
選擇截面：查型鋼表，初步選擇截面（如H400×200×8×12）。
驗算抗彎承載力：計算截面抵抗矩 ( W )，并滿足 ( M \leq fW )（( f ) 為鋼材抗彎強度）。
驗算抗剪承載力：計算截面剪應(yīng)力，確保 ( V \leq 0.6f_vA_w )（( f_v ) 為抗剪強度，( A_w ) 為腹板面積）。

鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計課后習題解析

1 焊接連接設(shè)計

焊接是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式，課后習題常涉及焊縫計算和構(gòu)造要求。

例題解析：某角焊縫連接，承受軸向拉力 ( N = 200kN )，焊腳尺寸 ( h_f = 6mm )，計算所需焊縫長度。
解答步驟：**

計算焊縫有效厚度：( h_e = 0.7h_f = 4.2mm )。
確定焊縫承載力：( N = 0.7h_f l_w f_t^w )，( f_t^w ) 為焊縫抗拉強度（如160MPa）。
求解焊縫長度：( l_w = \frac{N}{0.7h_f f_t^w} = \frac{200 \times 10^3}{0.7 \times 6 \times 160} \approx 298mm )，取整300mm。

2 螺栓連接設(shè)計

螺栓連接分為普通螺栓和高強度螺栓，課后習題?？疾炻菟ㄈ旱氖芰Ψ治龊统休d力計算。

例題解析：某高強度螺栓摩擦型連接，螺栓等級8.8，預(yù)拉力 ( P = 110kN )，摩擦系數(shù) ( \mu = 0.45 )，計算單栓抗剪承載力。
解答步驟：**

計算抗滑移承載力：( N_v^b = 0.9n_f \mu P = 0.9 \times 1 \times 0.45 \times 110 = 44.55kN )。
考慮螺栓數(shù)量：若連接有4個螺栓，則總承載力 ( N = 4 \times 44.55 = 178.2kN )。

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計課后習題解析

1 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性

軸心受壓柱需驗算整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定，課后習題常涉及長細比計算和穩(wěn)定系數(shù)查表。

例題解析：某H型鋼柱，截面為H300×300×10×15，計算長度 ( l_0 = 6m )，鋼材Q235，驗算其軸心受壓穩(wěn)定性。
解答步驟：**

計算截面特性：( A = 119cm^2 )，( i_x = 13.1cm )，( i_y = 7.49cm )。
計算長細比：( \lambda_x = \frac{l_0}{i_x} = \frac{600}{13.1} \approx 45.8 )，( \lambda_y = \frac{600}{7.49} \approx 80.1 )。
查穩(wěn)定系數(shù)：根據(jù)GB 50017，Q235鋼，( \lambda_y = 80.1 )，查得 ( \varphi = 0.688 )。
驗算穩(wěn)定性：( N \leq \varphi A f = 0.688 \times 11900 \times 215 \approx 1756kN )。