钢结构设计练习题及答案

1、立柱钢结构设计练习题及答案15题条件：为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用钢材为Q235B焊接使用E43型焊条。楼板为SP10DK型，面层做法20mnS,SP板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为m2（包括SP10D&自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为kN/m2夹层平台结构如图所示。立柱：H228x220x8x14焊接H型钢A=77.6X102mm2Ix=7585,9X04mm4,ix=98.9mmIy=2485.4X04mm4,iy=56.6mm主梁：H900x300x8x16焊接H型

2、钢A=165.44M02mm2Ix=231147.6X04mm4Wnx=5136.6>103mm3主梁自重标准值g=1.56kN/m1.在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为25.8kN/m（不包括次梁自重）。试问,强度计算时，次梁的弯曲应力值（20分）解：考虑次梁自重后的均布荷载设计值：+x=/m次梁跨中弯矩设计值：1c1M=ql226.094.5266.04kNm88根据钢结构设计规范GB50017-2003第条；在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第条），其抗弯强度应按下列规定计算：MxMy<f式中M、M一同一截面处绕x轴和y轴的xWnxyWny弯矩（

3、对工字形截面：x轴为强轴，y轴为弱轴）：W、Wy又tx轴和y轴的净截面模量；Yx、Ty截面塑性发展系数；对工字形截面，丫x=,丫y=：对箱形截面，丫x=丫y=；对其他截面.可按表采用；f一钢材的抗弯强度设计值。当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于1.；235/fy而不超15J235/fy时,应取Yx=0fy为钢材牌号所指屈服点。对需要计算疲劳的梁，宜取Yx=Yy=o受压翼缘的宽厚比小于13;承受静力荷载丫x=MW197.1N/mrm_66.04_106_1.05319.061032、该夹层结构中的主梁与柱为较接支承，求得主梁在点“2”处（见柱网平面布置图，相1107.5kNm,在点“2”

4、左侧的剪3、当于在编号为“2”点处的截面上）的弯矩设计值M2该夹层结构中的主梁翼缘与腹板采用双面连接，焊缝高度hf6mm；其他条件同18）。在点“2”处主梁腹板上边缘的折力设计值V2120.3kN,次梁受载情况同题17）。试问,试问，在点“2”次梁连接处，主梁翼缘与腹板的焊接连接强度设计值（Nmm2）（20提示：1.主梁单侧翼缘毛截面对中和轴的面积矩S2121.6103mm3;算应力设计值（N-mm2）（20分）分）解：依据钢结构设计规范GB50017-2003第条计算。2.假定局部压应力c0。注意：该题中的“F”为0,次梁的荷载通过加劲肋传递。解：依据钢结构设汁规范GB50017-2003第

5、条计算。组合工字梁翼缘与腹板的双面角焊缝连接，具强度应按下式计算:式中S一所计算翼缘毛截面对梁中和轴在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力,或同时受有较大的正应力和剪应力（如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等）22VSfF一7ffIflz的面积矩;时，其折算应力应按下式计算:该位置由于弯矩引起的弯曲正I梁的毛截面惯性矩。应力:公式中，F、巾和lz应按条米用；Bf应按条米用注：1当梁上翼缘受有固定集中荷载时，宜在该处设置顶紧上翼缘的支承加劲肋,M21107.51062Ixy1231147.6104900216208N/mm2此时取F=0O该位置由于剪力引起的剪应

6、力:当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的T形对接与角接组合焊缝时,V2S120.31032121.62ItxLw2311476104810321013.8N/mm其强度可不计算。折算应力:1VSf2he.Iflz20.76,120.31032121.610320=N/mm?231147.610420c322082313.82209N/mmNhJw58,71030.762360219.4N/mm4、夹层结构一根次梁传给主梁的集中荷载设计值为，主梁与该次梁连接处的加劲肋和主梁腹板采用双面直角角焊缝连接，设焊缝高度hf6mm,加劲肋的切角尺寸如图。试问,该焊缝连接的剪应力设计值（N/mm2）（20分）提

7、示：按侧面角焊缝进行计算。解：直角角焊缝的强度计算在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）:5、在夹层结构中，假定主梁作用于立柱的轴向压力设计值N307.6kN;立柱选用Q235钢材，截面无孔眼削弱，翼缘板为焰切边。立柱与基础刚接，柱顶与主梁为较接，其计算长度在两个主轴方向均为。要求对立柱按实腹式轴心受压构件作整体稳定性验算。试问，柱截面的压应力设计值（N,mm2）（20分）解：依据钢结构设计规范GB50017-2003表1,截面对x轴y轴均属于b类。表轴心受压构件的截面分类（板厚t<40mmNwTf=<ffhelw角焊缝的尺寸应符合下列要求:5侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf,当大于上述数值时，具超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。_r一一|.v1i/一jrr工yWb类b类焊接，翼缘为焰切边对x轴对y轴截面形式竖向焊缝的几何长度为9002X162X40=788mm扣除2hf后的计算长度为776mm>6hf=360mm依据钢结才加殳计规范GB50017-2003第条，取计算长x-x轴和y-y轴的计算长度相同，因此只需要对弱轴（y轴）计算即可，此外应注意度