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L=250mm厚度t=10mm。钢材采用Q 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，ftw 185N /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：lw tN lw t ftw (250 2 10) 10 185 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450 14mm的钢板，采用双盖板焊接连接，连接盖板宽3

2、00mm长度410mm中间留空10mm),厚度8mm钢材Q 235，手工焊，焊条为E43, ffw 160N / mm2，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：N30.7hflw3 fffw 2 0.7 6 300 1.22 160 491904N侧焊缝所能承担的内力为：N10.7hflw1ffw 4 0.7 6 (200 6) 160 521472N最大承载力 N 491904 521472 1013376N1013.4kN【变化】若取消端焊缝，问N ?解：上题中令 N30 , lw1 2002 6,得 N 弘 505.344kN4 / 6【练习3】钢材为Q

3、 235,手工焊，焊条为 E43, ff 160N/mm"，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解：端焊缝所能承担的内力为：N30.7hflw3 f fT 2 0.7 6 125 1.22 160 204960N肢背焊缝所能承担的内力为：N1根据N10.7hflW1ffW2N3得:21N3的）K12【变化】若取消端焊缝，问解：上题中令N30.7 6 (250 6) 160 327936N丄(327936204960)614880N 614.88kN0.72N ?0，lw1 250 2 6，得 N 456.96kN【练习4】钢材

4、为Q 235，手工焊，焊条为 E43, ffw 已知F 120kN，求焊脚尺寸hf（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2160N / mm，静态荷载。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 V= F及弯矩 在剪力作用下：120 103342.9helw在弯矩作用下:M2 0.7hf 250hf(N /mm2)MfWf3120 101501234hf2(N /mm )1 220.7hf 2502代入基本公式得:M=Fe1234 2342.9 2佔）（育可以解得：hf 6.68mm，取hf 'hfmin1.5.14 5.6mm h

5、f【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N1068 160hf7 mm。h12f max1214.4mm，可以。【练习5】钢材为Q 235，手工焊，焊条为 E43, ffw解：偏心距e35010075mm2弯距：M75NNNNfhe1 w20.78 (3502 8)MM7；5NfWf12T260.7 8(350 28)NMNNwf可以解得：fN3740.8 311082N2776.5f ' t311.08kN已知hf 8mm，求连接能承受的最大荷载 N ?(焊缝无绕角)【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf，求N2160N/mm，静态荷载。c钢材为 Q

6、235,305N /mm2，310mm 10mmb【练习6】钢板截面为310mm 14mm盖板截面为f 215N /mm2，C 级螺栓 M 20，孔径 21.5mm, f： 140N /mm2 , f 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：Nbd2Nv nv -42vb 2 3.14 20140 10 387.96kN4一个螺栓的承压承载力设计值：20 14 305 10 385.4kNNb d t 1 ( 因为t 14mm 最大承载力N nNm.8净截面强度验算：N683.22t1285.410 20mm,故公式中取t 14)683.2kNAn(310 4 21.5)

7、14不满足要求。最大承载力由净截面强度控制:N6835 217.9N/mm23136215N / mm2Anf 3136 215 10 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'n1036 / 6【练习 7】钢板截面为310mm 20mm盖板截面为310mm 12mm钢材为 Q235,f 215N /mm2 ( t 16), f 205N / mm2 (t 16)。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P 125kN。求该连接的最大承载力N ?12 / 6解：一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值:NVb 0.9

8、nfP 0.9 2 0.45 125 101.25kN最大承载力NnNVb 8 101.25 810kN净截面强度验算：(1 0*)Fn An毛截面强度验算：(134)810 108)(310 4 22) 202136.8N/mm22205N / mmN 810 103A 310 20130.6N / mm2205N / mm2205 N / mm2 (t 16 )。8.8 级高=0.45，预拉力 P 125kN。求【变化】上题条件如改为已知N=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°，柱翼缘厚度为24mm连接钢板厚度 16mm 钢材为 Q235

9、, f 215N /mm2 (t 16), f强度螺栓摩擦型连接 M20，孔径22mm接触面喷砂， 该连接的最大承载力 F ?解：斜拉力F的两个分力为：V N F sin45o,每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：Fsin 45°2 FNv NtF48螺栓同时承受的剪力和拉力，用规范相关公式求解：NvNt 1bb 1Nv Nt一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：0.9 nf P 0.9 1 0.45 12550.625kNdeftb一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：Ntb 0.8P0.8 125100kN代入规范公式：黑宾 1 即 2F .NbNtb8 50.625可以解得：N 190.1

10、3kN【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, f、2F8 100215N /mm （ t 16 ）。C级螺栓M 22，有效直径为 vb 140N/mm2 ，19.65mm ， 孔径 d0 24mm ， f、170N / 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：F sin 45°.2厂NvNtF48螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：（Nv）2（Ni）21及（Nb） （N,一个螺栓的抗剪承载力设计值：Nbd2NV nVV4一个螺栓的承

11、压承载力设计值：Nb d t一个螺栓的抗拉承载力设计值：Nb d；Nt 丁vb 1b 22 16 305NvNb305N /mm14010 310 353.2kN107.36kN23.14 19-65170 10 3 51.6kN:b t再验算：Nv 20952F 2(8 53.2)(2F )2 18 51.637.03kNNb1 P c107.36kN，可以。【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300mnX 12mm腹板尺寸为200mnX 6mm钢材

12、为Q2235 , f 215N /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NA式中要由y查出上式中:l oxixl oyiy其中:>/、 I px i P yA，iy A，A为柱的截面积（按实计算） 验算时将上述过程倒过来即可。 截面积：ix也Aa212,l°x、l°y为柱在x、y方向的计算长度。cm。惯性距:回转半径:长细比:稳定系数:IxIyixiy2 30 1.2330 22.4为方便计算，单位采用2:20 0.6 84cm329.4 2048498.56cm123c 1.2 30425400cm1 x-AIy :Al oxix1 oyiyb类截面，x 0.8611212j8498.5610.06cm84 5400V 8450010.058.02cm49.701502508.0231.17150由最大长细比49.70查附表得:49 749497一 (0.85650 490.861)0.8575整体稳定验算：N