钢结构习题答案

精品文档 1欢迎下载 钢结构习题及答案钢结构习题及答案 作业一 作业一 验算轴心受压柱的强度和稳定 柱高为 9m 两端铰接 在 两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳 采 用型号为 HM294 200 8 12 的 Q235 热轧中翼缘 H 型钢 其受 轴心力 N 1000kN 截面内有两个安装螺栓 孔径为 d0 23mm 如图所示 解 1 截面特性截面特性 查型钢表得 HM294 200 8 12 的截面特性如下 A 73 03cm2 ix 12 5cm iy 4 69cm 2 验算强度验算强度 2 n 730382526903Amm 满足 22 n 1000000 144 9 215 6903 N N mmfN mm A 精品文档 2欢迎下载 3 验算构件整体稳定验算构件整体稳定 依题意可知 0 x 9 0lm 0y 3 0lm a 类 查得 x0 xx 9000 12572li 0 829 b 类 查得y0yy 3000 46 964li 0 786 满足 22 1000000 174 2 215 0 7867303 N N mmfN mm A 经验算 该柱的强度和整体稳定满足要求经验算 该柱的强度和整体稳定满足要求 精品文档 3欢迎下载 作业二 作业二 试计算下图所示两种焊接工字钢截面 截面面积相等 轴 心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定 并作比 较说明 柱高 10m 两端铰接 翼缘为焰切边 钢材为 Q235 500 2020 500 400 2525 400 810 解 第一种截面 第一种截面 1 算截面特性算截面特性 2 500 8500 20 224000Amm 334 500 540492 500 121436000000 x Imm 34 2 20 500 12416666667 y Imm 244 6 xx iIAmm 131 8 yy iIAmm 2 由整体稳定确定承载力由整体稳定确定承载力 10000 40 9 150 244 6 x 10000 75 9 150 131 8 y 精品文档 4欢迎下载 由查 b 类截面得 maxx 75 9 0 715 3 0 71524000205 103518NAfkN 3 3 验算局部稳定验算局部稳定 1 max 5008235 12 3 100 1 100 1 75 9 17 6 220 y b tf 满足 0 max 500235 62 5 250 5 250 5 75 9 62 95 8 wy h tf 满足 故该截面柱承载力为故该截面柱承载力为 3518kN3518kN 第二种截面 第二种截面 1 计算截面特性计算截面特性 2 24000Amm 334 400 450390 400 12957500000 x Imm 34 2 25 400 12266666667 y Imm 199 7 xx iIAmm 105 4 yy iIAmm 2 2 由整体稳定确定承载力由整体稳定确定承载力 精品文档 5欢迎下载 10000 50 07 150 199 8 x 10000 94 9 150 105 4 y 由查 b 类截面得maxx 94 9 0 589 3 0 58924000205 102898NAfkN 3 3 验算局部稳定验算局部稳定 1 max 40010235 7 8 100 1 100 1 94 9 19 5 225 y b tf 0 max 400235 40 250 5 250 5 94 9 72 5 10 wy h tf 满足 故该截面柱承载力为故该截面柱承载力为 2898k2898k 精品文档 6欢迎下载 作业三 作业三 一焊接工字型截面等截面简支梁 跨中承受集中荷载 P 300kN 包含梁自重 钢材为 Q235 梁的跨度和几何尺寸如 图所示 支座处和集中荷载作用处都设置支承加劲肋 试验算 该梁的正应力 剪应力和折算应力是否满足要求 并指明相应 的计算位置 解 1 1 计算截面特性 计算截面特性 2 600 82 340 1212960Amm 3384 340 624332 600 129 08 10 x Imm 3 340 12 306300 8 1501608480Smm 63 2 2 91 10 x x I Wmm h 2 2 验算正应力 验算正应力 梁跨中集中力作用点处弯矩最大 正应力 最大值位于该截面的最外翼缘处 精品文档 7欢迎下载 max 300 8 600 44 Pl MkN m 因为 故 1 3408 13 813 235 13 2 12 y b f t 1 0 x 6 22max 6 600 10 206 2 215 1 02 91 10 xx M N mmfN mm W 满足 3 3 验算剪应力 验算剪应力 梁中所有截面上的剪力相等 其剪应力最 大值位于腹板中部 max 300 150 22 P VkN 3 22max 8 150 101608480 33 2 125 9 08 108 v x w VS N mmfN mm I t 满足 4 4 验算局部压应力 验算局部压应力 梁跨中集中力 F 3000kN 和支座处集中 力 F 150kN 但是有设置支撑加劲肋 因此无需验算腹板与翼缘相 交处的局部压应力 5 5 折算应力 折算应力 梁跨中集中力作用点处既有弯矩又有剪力 腹 板与翼缘相交处既有较大剪应力又有正应力 需验算其折算应力 3 1 340 12 3061248480Smm 或 2 1 300 206 2198 3 312 N mm 6 2 1 8 600 10300 198 3 9 08 10 x My N mm I 精品文档 8欢迎下载 或 2 1 1248480 33 225 8 1608480 N mm 3 2max 1 8 150 101248480 25 8 9 08 108 x w VS N mm I t 222222 11 3198 33 25 8200 0 1 1236 5 N mmfN mm 满足 经验算 该梁的强度满足要求 经验算 该梁的强度满足要求 精品文档 9欢迎下载 作业四 作业四 焊接简支工字型梁 图示 上翼缘受均布荷载作用 其设计 值q 40kN 包括自重 跨度为 10m 跨中 5m 处梁上翼缘有简 支侧向支撑 材料为 Q345 f 310N mm2 试验算该梁的整体稳 定是否满足要求 解 1 1 判断是否需要验算整体稳定判断是否需要验算整体稳定 因为 应验算整体稳定 1 1 5000 2013 250 l b 2 2 计算截面特性计算截面特性 2 600 8250 12 210800Amm 334 250 624242 600 12705888000 x Imm 34 2 12 250 1231250000 y Imm 53 8 yy iIAmm 3 2 705888000 2 6242262462 xx WIhmm 1 5lm 精品文档 10欢迎下载 5000 92 9 53 8 y 又已知 1 15 b 0 b 2 1 2 2 2 4320235 1 4 4 432010800 62492 9 12235 1 1510 22624624 4 62434592 9 1 260 6 y bbb xyy t Ah Whf 1 070 282 1 260 846 b 22 40 10 500 88 ql MkN m 6 22 500 10 261 2 310 0 846 2262462 bx M N mmfN mm W 故梁满足稳定要求故梁满足稳定要求 精品文档 11欢迎下载 作业五作业五 一连接如下图所示 承受荷载设计值N为 2000kN 钢 材为 Q235 钢 手工焊 不考虑弧坑影响 三面围焊 试确 定该连接中所需的最小焊脚尺寸hf 解 每条端缝所承担的力为 N1 则 w 1ff w1ff 0 71 22 0 7 300 16040992 f Nfh lhh 每条侧缝所承担的力为 N2 则 w 1f w1fff 0 70 7420 16047040Nh lfhh 由题意 得 12 24NNN 2 40992 4 470402000000 ff hh 解得 hf 7 4mm 又由 max 1 51 5206 7 f htmm min 1 21 2 1214 4 f htmm 1 2 12 1 2 10 11 f htmmmmmm 精品文档 12欢迎下载 所以取 hf 8mm 作业六作业六 计算图示连接的焊缝长度 已知N 600kN 静力荷载设 计值 手工焊 焊条 E43 型 hf 8mm ffw 160N mm2 解 11 0 7600420NK NKN 22 0 3 600180NK NKN 3 1 1 420 10 235max 40 864 20 720 7 8 160 wf w ff N lmmmmhmm h f 6060 8480 f hmm 3 2 2 180 10 101max 40 864 20 720 7 8 160 wf w ff N lmmmmhmm h f 6060 8480 f hmm 取11 22352 8251 wf llhmm 1 260lmm 取22 21012 8117 wf llhmm 2 120lmm 精品文档 13欢迎下载 作业七作业七 两截面为 20 340 的钢板 采用双盖板和普通螺栓拼 接 见下图 螺栓为 M22 d0 24mm 钢材为 Q235 f 205 N mm2 fvb 140 N mm2 fcb 305 N mm2 试问 此连接能承受多大的轴心力N 解 由螺栓连接确定由螺栓连接确定 N N 单个螺栓受剪承载力设计值为 22 3 22 2140 10106 4 44 bb vvv d NnfkN 单个螺栓承压承载力设计值为 3 2220 305 10134 2 bb cc Ndt fkN min 106 4 b NkN 精品文档 14欢迎下载 min 9 106 4957 6 b NnNkN 由连接板件的净截面强度确定由连接板件的净截面强度确定 N N 1 1 净截面面积为 2 3403 24 205360 n Amm 536020510988001098 8 n NA fNkN 故该连接最大轴心力为故该连接最大轴心力为 957 6kN957 6kN 精品文档 15欢迎下载 作业八作业八 如图所示双盖板螺栓连接采用 Q235B 级钢材 C 级螺栓直 径 d 20mm d0 21 5mm 承受轴心力F 1000kN 试验算该连接 是否满足承载力要求 解 验算螺栓连接强度验算螺栓连接强度 单个螺栓受剪承载力设计值为 22 3 20 2140 1087 97 44 bb vvv d NnfkN 单个螺栓承压承载力设计值为 3 2020 305 10122 bb cc Ndt fkN min 87 92 b NkN 每个螺栓受力 精品文档 16欢迎下载 满足 min 1000 76 9287 92 13 b F NkNNkN n 验算连接板件净截面强度验算连接板件净截面强度 经比较 20mm 连接钢板为薄弱构件 受力为 N 的截面有 1 2 3