(完整版)钢结构计算题答案完整.pdf

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1、钢结构设计原理计算题【练习 1】两块钢板采用对接焊缝（直缝）连接。钢板宽度250mm，厚度 t=10mm。钢材采用 235，焊条 E43 系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准，ftw185N/mm2。试求连接所能承受的最大拉力N?解：无引弧板时，焊缝的计算长度lw取实际长度减去 2t，即 250-2*10mm。根据公式N ftw移项得：lwtN lwt ftw(250 210)10185 425500N 425.5kN【变化】若有引弧板，问N?解：上题中lw取实际长度 250，得N 462.5kN【练习 2】两截面为 45014mm 的钢板，采用双盖板焊接连接，连接盖板宽300mm

2、，长度 410mm(中间留空 10mm)，厚度 8mm。w2钢材235，手工焊，焊条为E43，ff160N/mm，静态荷载，hf 6mm。求最大承载力N?解：端焊缝所能承担的内力为：N3 0.7hflw3fffw 20.763001.22160 491904N侧焊缝所能承担的内力为：N1 0.7hflw1ffw 40.76(2006)160 521472N最大承载力N 491904521472 1013376N 1013.4kN【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N3 0，lw1 200 26,得N N1 505.344kN1【练习 3】钢材为235，手工焊，焊条为 E43，ffw160N

3、/mm2，静态荷载。双角钢 2L125x8 采用三面围焊和节点板连接，hf 6mm，肢尖和肢背实际焊缝长度均为 250mm。等边角钢的内力分配系数k1 0.7，k2 0.3。求最大承载力N?解：端焊缝所能承担的内力为：N3 0.7hflw3fffw 20.761251.22160 204960N肢背焊缝所能承担的内力为：N1 0.7hflw1ffw 20.76(2506)160 327936N根据N1 k1N 得：N N32N11204960(N13)(327936)614880N 614.88kNK120.72【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N3 0，lw1 250 26，得N 45

4、6.96kN【练习 4】钢材为235，手工焊，焊条为 E43，ff160N/mm，静态荷载。已知F 120kN，求焊脚尺寸hf?（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf）解：设焊脚尺寸为hf，焊缝有效厚度为he 0.7hf将偏心力移到焊缝形心处，等效为剪力VF 及弯矩 M=Fe在剪力作用下：w2V120103342.9(N/mm2)helw20.7hf250hfVf在弯矩作用下：MfM1201031501234(N/mm2)1Wfhf20.7hf25026代入基本公式(f2)(f)2 ffW得：f12342342.921068)()1601.22hfhfhf可以解得：hf 6.68mm，取hf

5、7mm。hf min1.5 14 5.6mm hf hf max1.212 14.4mm，可以。2【变化】上题条件如改为已知hf 8mm，试求该连接能承受的最大荷载N?【练习 5】钢材为235，手工焊，焊条为 E43，ffw160N/mm2，静态荷载。已知hf 8mm，求连接能承受的最大荷载N?（焊缝无绕角）350100 75mm2弯距：M 75NNNNNfhelw20.78(350 28)3740.8解：偏心距e 120.78(35028)26NNMwNfffff1.22160 195.23740.82776.5可以解得：N 311082N 311.08kN【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不

6、减去2hf，求N?【练习 6】钢板截面为310mm14mm，盖板截面为310mm10mm，钢材为Q235，b2b2f 215N/mm2，C 级螺栓M20，孔径 21.5mm，fv140N/mm，fc 305N/mm，求该连接的最大承载力N?MfMWf75NN2776.5解：一个螺栓的抗剪承载力设计值：N nVbVd24fbv3.14202 2140103 87.96kN4一个螺栓的承压承载力设计值：bb3Nc d t fc 201430510 85.4kN (因为t 14mm 2t1 210 20mm,故公式中取t 14)最大承载力N nNmin 885.4 683.2kN净截面强度验算：bN

7、683.2103683.2103 217.9N/mm2 f 215N/mm2An(310 421.5)143136不满足要求。最大承载力由净截面强度控制：3N Anf 3136215103 674.24kN【变化】上题条件如改为已知N=600kN，试验算该连接是否安全?4【练习 7】钢板截面为310mm20mm，盖板截面为310mm12mm，钢材为Q235，2f 215N/mm2（t 16），f 205N/mm（t 16）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接M20，孔径 22mm，接触面喷砂，0.45，预拉力P 125kN。求该连接的最大承载力N?解：一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：bNV 0.9

8、nfP 0.920.45125 101.25kN最大承载力bN nNV 8101.25 810kN净截面强度验算：n1N4810103(10.5)(10.5)136.8N/mm2 f 205N/mm2nAn8(310 422)20毛截面强度验算：N810103130.6N/mm2 f 205N/mm2A31020【变化】上题条件如改为已知N=800kN，试验算该连接是否安全?0【练习 8】拉力F与 4 个螺栓轴线的夹角为 45，柱翼缘厚度为 24mm，连接钢板厚度16mm。钢材为 Q235，f 215N/mm（t 16），f 205N/mm（t 16）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接M20，孔径

9、 22mm，接触面喷砂，0.45，预拉力P 125kN。求该连接的最大承载力F?解：斜拉力 F 的两个分力为：V N F sin45，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：o22F sin45o2FNv Nt48螺栓同时承受的剪力和拉力，用规范相关公式求解：NvNt1NvbNtb一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：5N 0.9nfP 0.910.45125 50.625kNbv一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：bNt 0.8P 0.8125 100kN代入规范公式：NvNt2F2F11即850.6258100NvbNtb可以解得：N 190.13kN【变化】上题条件如改为已知N=190kN，试验算该连

10、接是否安全?【练习 9】钢材为 Q235，f 215N/mm（t 16）。C 级螺栓M22，有效直径为2de19.65mm，孔 径d0 24mm，fvb140N/mm2，fcb 305N/mm2，ftb170N/mm2，求该连接的最大承载力F?解：斜拉力 F 的两个分力为：V N F sin45，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：oF sin45o2Nv NtF48螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：(Nv2Nl2)()1及Nv NcbbbNvNl一个螺栓的抗剪承载力设计值：N nVbVd24fbv3.142221140103 53.2kN4一个螺栓的承压承载力设计值：Ncb d t f

11、cb 2216305103107.36kN一个螺栓的抗拉承载力设计值：3.1419.652ft170103 51.6kNN44btbde2代入公式得：Nv2Nl22F22F2)()()()1853.2851.6NvbNlb可以解得：F 209.5kN2 209.5 37.03kN Ncb107.36kN，可以。再验算：Nv8(【变化】上题条件如改为已知N=200kN，试验算该连接是否安全?6【练习 10】已知某轴心受压实腹柱 AB，AB 长 L=5m，中点 L/2 处有侧向支撑。采用三块钢板焊成的工字型柱截面，翼缘尺寸为 300mm12mm，腹板尺寸为 200mm6mm。钢材为235，f 21

12、5N/mm。求最大承载力N?解：按题意得：lox 5m，loy 2.5m 解题思路：轴心受压柱整体稳定的验算公式为:N fA式中要由x或y查出上式中：x2loylox，y，其中：ixiyIyIxbh3，iy，Ixix Aia2A12A为柱的截面积（按实计算），l0 x、l0y为柱在 x、y 方向的计算长度。验算时将上述过程倒过来即可。为方便计算，单位采用cm。截面积：A 2301.2 200.6 84cm23022.4329.4203 8498.56cm4 惯性距：Ix12121.2303 5400cm4Iy 212Ix8498.5610.06cm 回转半径：ixA8454008.02cmA8

13、4l500 长细比：xox 49.70 150ix10.05iyIy25031.17 150iy8.02 稳定系数：b类截面，由最大长细比x 49.70查附表得：yloyx 0.861 整体稳定验算：49.7 49(0.8560.861)0.857550 492N Af 0.85758410 215 1548645N 1548.6kN 局部稳定验算：腹板的高厚比：h02023523533.3(25 0.5)(25 0.549.7)49.85（可以）tw0.6fy235翼缘的宽厚比：b14.723523512.25(10 0.1)(10 0.149.7)14.97（可以）t1.2fy2357【变化】已知柱承受轴心压力 N=1500kN，试验算该柱。8