钢结构设计原理考试复习题及参考答案

一、计算问题1 .如图试算连接牛腿和柱的对接焊接强度。 负荷设计值F=220kN。 钢材Q235，焊条E43，手工焊接，无起弧板，焊接质量三级。 关于强度设计值=215 N/mm2、=185 N/mm2。 (假设剪切力全部由腹板上的焊接承受)2 .如图所示，试着计算钢板和柱法兰的连接圆角焊接的强度。 已知N=390kN (设计值)与焊缝之间的角度。 钢材Q235，焊条E43，手工焊接。 关于强度设计值=160 N/mm2。3 .设计双角钢拉杆与节点板间的连接角焊接的计算长度L1=？ L2=？三面焊接：已知采用hf=6mm、fwf=160N/mm2、N=529kN (静负荷设计值)4 .设计用三面焊接接合矩形接合板和板材的扁平接合接头。 轴心拉伸力N=1250kN (静负荷设计值)、钢材Q235、焊条E43、手动焊接。 关于强度设计值=215 N/mm2fwf=160N/mm2。 图示尺寸单位mm.(焊接LW2的实际长度为cm整数)5 .设计用普通螺栓连接矩形连接板和板材的平接头。 (如图所示，单位mm )。 已知轴心张力设计值N=600KN、强度设计值： bv=130N/mm2、bc=305 N/mm2、=215 N/mm2 . 粗制螺栓d=20mm，孔径d0=21.5mm。6 .图为M20普通螺栓钢板连接接头，钢材为Q235、=215 N/mm2。 试着计算接头能承受的最大轴心力设计值。 螺栓M20，孔径21.5mm，bv=130N/mm2，bc=305 N/mm2。7 .问题的接头变更为10.9级M20摩擦型高强度螺栓时，接触面处理用钢丝刷除去锈。 接头能承受的最大轴心力设计值有多大？ 已知高强度螺栓的预应力设计值P=155kN，接触面滑动阻力系数。8 .计算图示连接的承载力设计值n。螺栓M20、孔21.5mm、材料Q235A已知： =215N/mm2、bv=130 N/mm2、 bc=305 N/mm2。9 .试着估算下图所示的连接中的c级螺栓的强度。 已知载荷设计值F=60KN、螺栓M20、孔径21.5mm、bv=130N/mm2、bc=305 N/mm2 .10 .两端铰链轴心受压柱，高9.6m，钢材为Q235，强度设计值=215 N/mm2，图示截面，尺寸单位mm，容许外负荷设计值N=？注：不在意自重稳定系数：7273747576777879800.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.68811 .可知两端的铰链轴心压迫板式格子柱，长度为10.0m，截面为2I32a，两肢体间的距离为300cm，如图所示尺寸单位为mm。 求出这根柱子的最大纵横比。注：一个I32a截面积A=67cm2转动惯量Iy=11080cm4IX1=460cm412 .图中所示为双简支梁截面，其截面面积相同，跨距均为12m，跨距间无侧向支撑点，平均布载荷大小相同，作用于梁的上凸缘，钢材为Q235，试着比较梁的稳定系数，说明哪个稳定性好13 .简单的支承梁计算图如下所示，截面采用普通的h型钢I50a，材料为Q235，除两端支承部位能阻止梁端截面扭曲外，其中没有横向支承点，整体稳定地确定载荷p的大小(不在意设计值、自重)。钢材强度设计值f=215N/mm2I50a的Ix=46470cm4、Wx=1860cm3、Iy=1120cm4、Wy=142cm3整体稳定系数：集中载荷作用在上凸缘0.5上均布载荷作用于上凸缘0.4414 .求出图示钢梁能够承受的最大平均布载荷设计值(包括自重)，梁截面为热轧普通h型钢I45a，已知其截面特性如下A=102cm2 IX=32240cm4 wx=1430cm3Iy=855cm4 wy=114cm3材料为Q235，强度设计值=215 N/mm2，梁两端不可扭曲，中无横支点，挠度不可控，截面不减弱。 整体稳定系数b=0.4415 .如图所示的弯曲件间接承受动力载荷。 横向平均布荷载的设计值为8kN/m。 截面为i2a，无弱化。 试着确定活塞杆可承受的最大轴心张力设计值。 已知：=215 N/mm2。16 .轧制h型钢I36a (材料Q235 )制作的10m长的两端铰链柱的轴心压力的设计值为650kN，腹板平面承受平均布载荷设计值q=6.24kN/m。 这个弯柱的弯矩作用的平面内的稳定能保证吗？ 为了保证弯矩作用的平面外的稳定，需要设置几个侧方中间支撑点？ 已知：=215 N/mm2。三、计算问题：1 .解：一、确定对接焊缝计算截面的几何特性1 .计算中和轴的位置(将水平焊接的心形位置作为力矩)2 .通过焊接计算截面的几何特性计算所有焊缝的截面惯性矩计算所有焊缝的截面阻力矩腹板焊接计算截面面积二、管理焊接强度1.a点2.b点换算应力2 .解：3 .解：4 .解：端缝：横向：盖全长5 .解：a )b )取8个c )排列中的间距为80边缘的距离取五十度毛利是四十d )网截面管理215MPa说明净截面强度不足，接头不能承受600kN的拉伸力，经验计算，盖应采用12mm厚钢板，被连接板采用25mm钢板。e )接合板长6 .解：另一方面，螺栓能够承受的最大轴心力设计值单螺栓剪切承载力设计值单螺栓受压承载力设计值连接螺栓受到的最大轴心力设计值二、构件能承受的最大轴心力设计值I-I截面净截面积为II-II截面净截面积为III-III截面净截面积为三个截面的载荷设计值分别为I-I截面：II-II截面：III-III截面：由于前面的I-I截面有n1个螺栓传递(n1/n)N的力部件能够承受的最大轴心力设计值为II-II截面三、连接盖承受的轴心力设计值(由V-V截面决定)比较而言，接头受到的最大轴心力设计值应以构件II-II截面的负荷能力取值。 另外，连接盖如果不取2片8mm厚的钢板而取7mm，也就是说与部件相同的厚度，由于开有孔，因此承载力最小。7 .解：一、摩擦型高强度螺栓能承受的最大轴心力设计值单螺栓剪切承载力设计值连接侧螺栓承受的最大轴心力设计值二、构件能承受的最大轴心力设计值毛发截面：I-I截面净截面积为根据证据即，即II-II截面净截面积为III-III截面净截面积为前面的I-I截面上有n1个螺栓传递(n1/n)N的力部件能够承受的最大轴心力设计值为II-II截面三、连接盖承受的轴心力设计值(由V-V截面决定)相比之下，接头受到的最大轴心力设计值为。 与上述问题相比增大8 .解：单螺栓剪切承载力设计值单螺栓受压承载力设计值连接螺栓受到的最大轴心力设计值节点板的纯截面拉伸承载力：所以连接的承载力9 .解：单螺栓剪切承载力设计值单螺栓受压承载力设计值所以必须管理偏心力f水平及垂直分力与螺栓组相对于旋转中心的距离分别如下螺栓“1”因转矩t而受到的剪切力的x、y两个方向的分力：轴心力n、剪切力v作用下各螺栓承受的水平剪切力和垂直剪切力：螺栓“1”承受的合力：10 .解：11 .解：12 .解：一、第一截面：1 .截面几何特征：2 .梁的稳定系数：二、第二剖面：1 .截面几何特征：2 .梁的稳定系数：比较表明，第一截面的稳定性好于第二截面的稳定性。13 .解：14 .解：15 .解：平均布荷载作用下的最大弯矩设计