钢结构计算题-答案完整

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，ft w185N / 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l w 取实际长度减去2t ，即 250-2*10mm。根据公式Nf t w移项得：l w tNl wtf t w(250210)10185425500 N425.5kN【变化】若有引弧板，问N?解：上题中 l w 取实际长度250 ，得 N462.5kN【练习 2】两截面为45014mm的钢板，采用双盖板焊接连接，

2、连接盖板宽300mm ，长度 410mm( 中间留空10mm) ，厚度 8mm 。钢材 235 ，手工焊，焊条为E43 ， f fw160N / mm2 ，静态荷载，hf6mm 。求最大承载力N?解：端焊缝所能承担的内力为：N30.7h f l w3 ff fw20.76 300 1.22160 491904N侧焊缝所能承担的内力为：N10.7h f l w1 f fw40.76(200 6) 160521472N.最大承载力N4919045214721013376N1013.4kN【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N 30 ， l w120026 ,得 NN 1505.344kN.E4

3、3 ， f fw160N / mm2 ，静态荷载。【练习3】钢材为 235 ，手工焊，焊条为双角钢2L125x8 采用三面围焊和节点板连接，h f6mm ，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 k10.7， k20.3 。求最大承载力 N ?解：端焊缝所能承担的内力为：N 30.7hf l w3 ff fw2 0.76 1251.22160204960N肢背焊缝所能承担的内力为：N10.7hf l w1 f fw20.76( 2506)160327936N根据 N1N3k1 N2得： N1N 3)1(327936204960) 614880 N 614.88kN( N

4、120.72K 1【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N 30 ， l w125026 ，得 N456.96kN【练习 4】钢材为 235 ，手工焊，焊条为 E43 ， f fw160N / mm2 ，静态荷载。已知 F120kN ，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h f ，焊缝有效厚度为he0.7h f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：VV120103342.92)fhel w20.7h f250h f( N / mm在弯矩作用下：MM120 10315012342)fWf12hf( N / mm22500.7

5、hf6代入基本公式(f ) 2(f ) 2f fW得：f(1234) 2(342.9) 210681601.22h fh fh f.可以解得：hf6.68mm，取 h f7mm 。h f min1.5 14 5.6mm h fh f max1.2 1214.4mm ，可以。【变化】上题条件如改为已知hf8mm ，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 ， f fw160N / mm2 ，静态荷载。已知 h f8mm ，求连接能承受的最大荷载N? （焊缝无绕角）解：偏心距 e35075mm1002弯距： M75NNNNNfhel w2 0.7 8 (3

6、5028)3740.8MM75NNfW f122776.528(35028)0.76NMNNw1.22 160 195.2ff3740.82776.5ff f可以解得： N311082N311.08kN【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf ，求 N?【练习 6】钢板截面为310mm14mm ，盖板截面为310mm10mm ，钢材为 Q235 ，f215N / mm2，C级 螺 栓M 20， 孔 径21.5mm，f vb140N/ mm2，fcb305N / mm2 ，求该连接的最大承载力N?解：一个螺栓的抗剪承载力设计值：NVbnV d 2f vb23.1420214010387.96

7、kN44一个螺栓的承压承载力设计值：N cbd t f cb2014 305 10 385.4kN(因为 t14mm2t121020mm ,故公式中取t 14 )最大承载力.nN minb.N885.4683.2kN净截面强度验算：N683.2103683.210322An(310 4 21.5) 143136217.9N / mmf 215N / mm不满足要求。最大承载力由净截面强度控制：NAn f313621510 3674.24kN【变化】上题条件如改为已知N=600kN，试验算该连接是否安全?.【练习7 】钢板截面为310mm20mm，盖板截面为310mm12mm，钢材为Q235，f

8、215N/ mm2（ t16 ），f205N/ mm2（ t16 ）。 8.8 级高强度螺栓摩擦型连接M 20，孔径22mm，接触面喷砂， 0.45 ，预拉力P125kN 。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：NVb0.9nfP 0.920.45125101.25kN最大承载力NnNVb8101.25810kN净截面强度验算：(1n1N(1 0.54810103220.5)8)4136.8N / mmf 205N / mmnAn(31022) 20毛截面强度验算：N81010322A31020130.6N / mm f205N / mm【变化】上题条件如改为已知N=

9、800kN，试验算该连接是否安全?【练习 8 】 拉力 F 与 4 个螺栓轴线的夹角为45 0，柱翼缘厚度为 24mm ，连接钢板厚度 16mm 。钢材为 Q235， f215N / mm2 （ t16 ）， f205N / mm2 （ t16 ）。 8.8级高强度螺栓摩擦型连接M 20 ，孔径 22mm ，接触面喷砂， 0.45 ，预拉力 P125kN 。求该连接的最大承载力F?解：斜拉力 F 的两个分力为： VN F sin 45 o ，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：N v N tF sin 45o2 F48螺栓同时承受的剪力和拉力，用规范相关公式求解：.N vN t1N vbN tb一

10、个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：N vb0.9nfP0.910.4512550.625kN一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：N tb0.8P0.8125100kN代入规范公式：NvN t1即2F2Fbb1NvN t8 50.625 8 100可以解得： N190.13kN【变化】上题条件如改为已知N=190kN，试验算该连接是否安全?【练习9 】 钢材为Q235 ，f215N / mm2（ t16 ）。C 级螺栓 M 22 ，有效直径为 de19.65mm ， 孔 径 d 024mm ，f vb140N / mm2， f cb305N / mm2 ，ft b170N / mm2 ，求该连接的最

11、大承载力F?解：斜拉力 F 的两个分力为： VNF sin 45 o ，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：NvNtF sin 45 o2 F48螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：( Nvb )2( N bl ) 21及 N vN cbN vNl一个螺栓的抗剪承载力设计值：bnVd 2b13.1422214010353.2kNNV4f v4一个螺栓的承压承载力设计值：N cbdtf cb221630510 3107.36kN一个螺栓的抗拉承载力设计值：N tbde2ft b3.1419.65 217010 351.6kN44代入公式得：( N v)2( N l) 2(2F ) 2(2F

12、)21N vbN lb853.2851.6可以解得： F209.5kN.再验算：2 209.537.03b107.36kN，可以。N vkNN c8【变化】上题条件如改为已知N=200kN，试验算该连接是否安全 ?.【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300mm 12mm ，腹板尺寸为 200mm 6mm 。钢材为 235， f215N / mm2 。求最大承载力 N ?解：， l2.5m按题意得：l ox5oym 解题思路：轴心受压柱整体稳定的验算公式为:NfA式中要由x 或y 查出上式中：l

13、ox， yl oyxi y，其中：i xi xI x， i yIy， I xbh3Ai a2A12A为柱的截面积（按实计算）， l 0 x 、 l0 y 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 2301.220 0.684cm2 惯性距：I x3022.4329.42038498.56cm41212I y21.23034125400cm 回转半径：i xI x8498.5610.06cmA84i yI y5400A8.02cm84 长细比：xl ox50049.70150i x10.05loy250150yi y31.178.02 稳定系数： b 类截面，由最大长细比x49.70 查附表得：0.86149.7490.861)0.8575x50(0.85649 整体稳定验算：NA