习题01计算部分

例 5-1 一工字形截面 200 320 8 6，求绕强轴、弱轴的屈服弯矩、塑性弯矩和截面两边缘塑性区高度占截面高度 1/8 时的弹塑性弯矩。已知屈服强度 =235MPa。yf解：（1）求屈服弯矩 3343201940198672913456072140671063594xyxyexyI mWmMN（2）求塑性弯矩 232186307841(04)6463751938pxypxyWmMN或根据表 51 求其近似值 .20675124093pxexyy m（3）求截面塑性区高度占截面高度 1/8 时的弹塑性弯矩2212(0815623(1608)3564035106447. 7.epxyM Nm例 5-2 一简支梁，梁跨 7m，焊接焊接组合截面 150 450 18 12。梁上作用均布恒载（未含梁自重）17.1kN/m, 均布活载 6.8kN/m，距一端 2.5m 处，尚有集中恒载 60kN，支承长度 0.2m，荷载作用面距钢梁顶面 0.12m。此外，梁两端的支承长度各 0.1m。钢材屈服强度 235MPa，屈服剪力 136MPa。在工程设计时，荷载系数对恒载取 1.2，对活载取 1.4，材料强度系数取 1.093。考虑上述系数，计算钢梁截面强度。解：（1）计算截面系数 243320685718082049xxlmAIWSm（2）计算荷载与内力自重 .1/gkN均布荷载 2(7.0814).6831.07/q kNm集中荷载 1.2607FkN梁上剪力与弯矩分布见上图。（3）计算截面强度1）弯曲正应力按题意 3521.09dfMPaC 处截面弯距最大，按边缘屈服准则6290.312015457x MPaW按有限塑性发展准则（取 ）.x.897.0xu按全截面塑性准则（取 ）1.2x.41.xpd2）剪应力按题意 2351.09vdfMPaA 处截面剪力最大 max5480293.6125361yxVSMPaItA3）局部承压应力A 处虽有很大集中反力，因设置了加劲肋，可不计算局部承压应力。B 截面处 72012.65(18)c MPa4）折算应力B 处左侧截面同时存在很大的弯矩、剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分项应力与折算应力 261 22079.185027185.436185.185.631.8215xyxlczsMPaWVSMItPaPaM习题 71：试设计用拼接钢板的角焊缝对接连接（如下图示） 。已知钢板宽 B=270mm,厚度 t1=28 mm,拼接钢板 t2=16 mm。该连接承受的静态轴心力 N=1400kN（设计值） ，钢材为 Q235-B，手工焊，焊条为 E43 型。解：设计拼接盖板的角焊缝对接连接有两种方法：一是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸；二是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后再验算焊缝的承载力，如不能满足，则调整尺寸后再行验算。1、 确定角焊缝焊角尺寸：习题 72：试验算下图示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。钢材为 Q235-B，手工焊，焊条为 E43 型。荷载设计值 N=365kN，偏心距 e=350mm，焊脚尺寸 hf1=8mm,hf2=6mm。习题 73：如图所示连接，尺寸为 mm，受静载拉力P=130KN，h f=10mm,钢材为 Q235BF，E43 焊条，手工焊无引弧板，ftw=160N/mm2。试验算焊缝强度，并指出焊缝最危险点的位置。习题 74：一工字形梁，跨度 12 米，在跨中作用集中力 P=20 KN，在离支座 4 米处有一拼接焊缝（采用对接焊缝） ，如下图示。已知截面尺寸为：b=100mm,t f=10mm,梁高 h=200mm,腹板厚度tw=8mm.钢材采用 Q345，焊条为 E50，施焊时采用引弧板。求拼接处焊缝受力。习题 75：计算牛腿连接（如下图示） 。已知牛腿截面尺寸为：焊缝为对接焊缝，翼缘板宽度 b1=120mm，厚度 t1=12mm，腹板高度 h=200mm，厚度 t=10mm。作用力 F=150KN，距离焊缝 e=150mm。钢板用 Q390，施焊时不用引弧板。求焊缝受力。习题 76：设有一牛腿，用 C 级螺栓连接于钢柱上，牛腿下有一支托板以受剪力，钢材为 Q235 钢。螺栓采用 M20，栓 70mm,抗拉强度设计值 ftb=170N/mm2,荷载 V=100KN,作用点距离柱翼缘表面为200mm，水平轴向力 N=120KN。验算螺栓强度和支托焊缝，角焊缝强度设计值 ftN=160N/mm2,如改用 A 级 5.6 级螺栓，可否不用支托承担。习题 77：验算用双盖板和 C 级螺栓的拼接，被拼接钢材-14370，盖板为 28370，钢材为 Q345BF 钢。螺栓采用M20，孔径 22mm，螺栓排列如下图示。作用在螺栓群形心上的设计值为：弯矩 M=2107N mm，竖向轴心力 V=3.2105N,水平轴向拉力 N=3105N,C 级螺栓抗剪强度设计值为 fvb=130 N/mm2,螺栓承压强度设计值 fcb=380N/mm2,Q345 钢的抗拉强度设计值 fd=315 N/mm2。 （18 分） 。78 高强度螺栓连接计算。一受斜向偏心力作用的高强度螺栓摩擦型连接，偏心荷载设计值 T=550KN，钢材为 Q235，螺栓为 10.9 级的 M20 高强度螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。470MV79 对接焊缝强度验算。焊接工字形梁，截面如下图示。腹板上设置一条工厂拼接的对接焊缝，拼接处 M=3000KN.m,V=600KN,钢材为 Q235 钢, 焊条为 E43 型,对接焊缝抗压强度设计值 fcw=215N/mm2,抗拉强度设计值ftw=215N/mm2, 抗剪强度设计值 fvw=125N/mm2。 施焊时加引弧板。710：对接焊缝强度验算。有一工字形钢梁,采用 50a(Q235 钢),承受荷载如图示:F=150KN,用对接焊缝连接.E43 型焊条,手工焊, 施焊时加引弧板. 对接焊缝抗拉强度设计值 ftw=215N/mm2, 抗剪强度设计值 fvw=125N/mm2.4.6 习 题4.1 一 块 40020 的 钢 板 用 两 块 拼 接 板 40012 进 行 拼 接 。 螺 栓 孔 径 为22mm， 排 列 如 图 4.30 所 示 。 钢 板 轴 心 受 压 ， N=1350kN（ 设 计 值 ） 。 钢 材 为 Q235钢 ， 解 答 下 列 问 题 ：（1）钢板 1-1 截面的强度够否？（2）是否还需要验算 2-2 截面的强度？假定 N 力在 13 个螺栓中平均分配， 2-2 截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？N40N5081223图 4.30 习题 4.1 图4.2 试验算图 4.31 所示焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边） 。轴心压力设计值，柱的计算长度 。钢材为 Q235，截面无削弱。kN450mlyx602541图 4.31 习题 4.2 图4.3 若在习题 4.2 柱的中点侧向增加一支承，即取 ，其他条件不变。mly30（1）重新设计此焊接工字形截面；（2）设计为 H 型钢截面。4.4 某车间工作平台柱高 2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用 16 号热轧工字钢，试经计算解答：（1）钢材采用 Q235 时，设计承载力为多少？（2）钢材采用 Q345 时，设计承载力是否显著提高？（3）如果轴心压力设计值 ，截面是否能满足要求？如不满足，从kN350构造上采取什么措施就能满足要求？4.5 试设计一两端铰接的轴心受压柱， ， 。轴心压力设计值mlx70ly5.30，采用热轧工字钢，钢材为 Q235。kN4504.6 某轴心受压柱承受轴心压力设计值 ，柱两端铰接，kN。钢材为 Q235，截面无削弱。试设计此柱的截面：mlyx80（1）采用普通轧制工字钢；（2）采用热轧 H 型钢；（3）采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边。4.7 某钢屋架的上弦压杆，承受轴心压力设计值 ，已知计算长度kN80， 。采用双角钢组成 T 形截面，节点板厚度为 12mm，mlx150ly30钢材为 Q235，截面无削弱。试确定此上弦杆的截面：（1）采用等边角钢；（2）采用不等边角钢。4.8 一工作平台的轴心受压柱，承受轴心压力设计值 ，kN40。截面采用两个热轧普通工字钢组成，钢材为 Q235，截面无削弱。试设mlyx70计此缀板柱。4.9 同习题 4.8，但改用缀条柱。斜缀条截面采用 1505，斜缀条与柱子轴线间的夹角 。试设计此轴心受压柱的截面和验算所选定缀条截面是否满足要求。若4斜缀条截面减小为 1454，对柱承载力有何影响？4.10 某格构式轴心受压柱，截面采用两热轧槽钢组成，翼缘肢尖向内。，承受轴心压力设计值 。钢材为 Q235，截面无削弱。试mlyx5.70kN150设计此柱的截面：（1）缀材采用缀条；（2）缀材采用缀板。1、如图 1 中下弦扦采用单角钢 L14010，杆件计算长度 = =6m。构造见图。问oylxAB 扦是否安全。2、如图 2 所示析架，AB 杆采用 2L100638钢材采用 Q235A， =215Nmm 2，df杆件计算长度 12m， =6m。在 C 节点处设有安装孔，孔径为 =21.5mm。承受oyloxl 0节点荷载 P=720kN，验算下弦杆 AB 是否安全。1 23、验算图示用摩擦型高强度螺柱连接的节点强度。螺栓直径 20mm，孔径 22mm，钢材为 Q235AF，承受轴心拉力 N600kN( 设计值)。4.1 一 块 40020 的 钢 板 用 两 块 拼 接 板 40012 进 行 拼 接 。 螺 栓 孔 径 为22mm， 排 列 如 图 4.30 所 示 。 钢 板 轴 心 受 压 ， N=1350kN（ 设 计 值 ） 。 钢 材 为 Q235钢 ， 解 答 下 列 问 题 ：（1）钢板 1-1 截面的强度够否？（2）是否还需要验算 2-2 截面的强度？假定 N 力在 13 个螺栓中平均分配， 2-2 截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？ 405081223图 4.30 习题 4.1 图4.2 试验算图 4.31 所示焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边） 。轴心压力设计值，柱的计算长度 。钢材为 Q235，截面无削弱。kN450mlyx602541图 4.31 习题 4.2 图4.3 若在习题 4.2 柱的中点侧向增加一支承，即取 ，其他条件不变。mly30（1）重新设计此焊接工字形截面；（2）设计为 H 型钢截面。4.4 某车间工作平台柱高 2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用 16 号热轧工字钢，试经计算解答：（1）钢材采用 Q235 时，设计承载力为多少？（2）钢材采用 Q345 时，设计承载力是否显著提高？（3）如果轴心压力设计值 ，截面是否能满足要求？如不满足，从kN350构造上采取什么措施就能满足要求？4.5 试设计一两端铰接的轴心受压柱， ， 。轴心压力设计值mlx70ly5.30，采用热轧工字钢，钢材为 Q235。kN4504.6 某轴心受压柱承受轴心压力设计值 ，柱两端铰接，kN。钢材为 Q235，截面无削弱。试设计此柱的截面：mlyx80（1）采用普通轧制工字钢；（2）采用热轧 H 型钢；（3）采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边。4.7 某钢屋架的上弦压杆，承受轴心压力设计值 ，已知计算长度kN80， 。采用双角钢组成 T 形截面，节点板厚度为 12mm，mlx150ly30钢材为 Q235，截面无削弱。试确定此上弦杆的截面：（1）采用等边角钢；（2）采用不等边角钢。4.8 一工作平台的轴心受压柱，承受轴心压力设计值 ，kN40。截面采用两个热轧普通工字钢组成，钢材为 Q235，截面无削弱。试设mlyx70计此缀板柱。4.9 同习题 4.8，但改用缀条柱。斜缀条截面采用 1505，斜缀条与柱子轴线间的夹角 。试设计此轴心受压柱的截面和验算所选定缀条截面是否满足要求。若4斜缀条截面减小为 1454，对柱承载力有何影响？4.10 某格构式轴心受压柱，截面采用两热轧槽钢组成，翼缘肢尖向内。，承受轴心压力设计值 。钢材为 Q235，截面无削弱。试mlyx5.70kN150设计此柱的截面：（1）缀材采用缀条；（2）缀材采用缀板。1.一平台的梁格布置如图 5.26 所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为 。试选择次梁截面，钢材为 钢。2./Km345Q图 5.28 习题 1 图2选择一悬挂电动葫芦的简支轨道梁的截面。跨度为 ；电动葫芦的自重为 ，6cm6KN起重能力为 （均为标准值） 。钢材用 钢。30KN235QB注：悬吊重和葫芦自重可作为集中荷载考虑。另外，考虑葫芦轮子对轨道梁下翼缘的磨损，梁截面模量和惯性矩应乘以折减系数。3.设计习题 1 的中间主梁（焊接组合梁） ，包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为 钢， 型焊条（手工焊） 。45Q0E4.根据习题 1 和习题 3 所给定的条件和所选定的主、次梁截面，设计次梁与主梁连接（用高等的平接） ，并按 1：10 比例尺绘制连接构造图。5.工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变性。梁上均布荷载（包括梁自重） ，跨中已有一集中荷载 ，现需在距右端/qKNm09FKN处设一集中荷载 。问根据边缘屈服准则， 最大可达到多少。设各集中荷载的4m1F1作用位置距梁顶面为 ，分布长度为 。钢材的设计强度取为 。202230/m另外所有的已知荷载和所有未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。图 5.29 习题 5 图6.一卷边 形冷弯薄壁型钢，截面规格 ，用于屋面檩条，跨度为