钢结构设计复习题

1、例5.5.7按构造要求计算焊脚的尺寸15tmax1.5.8mm 4.2mm取hfmin5mm1.2tmin1.26mm 7.2mm取hf max 7mm因是贴边焊：hf max t 2mm8 2mm6mm所以取hf6mm合理。1 5. tmax1.5.10mm 4.7mm取hfmin 5mm1.2tmin1.25mm 6mm取h f max6mm因是贴边焊且t 5mm 6mm取hf max 5mm所以取焊脚尺寸hf 5mm合理。hf 10mm，钢材为 Q345,焊条E50型，手工焊。要求：确定焊缝所能承受 的最大静力荷载直F。答案：将偏心力F向焊缝 群形心简化，则焊缝同时 承受弯矩M Fe 3

2、0FkN mm 和剪力V = FkN，按最危险 点A或B确定焊脚尺寸。 因转角处有绕角焊缝5.540（单位:mni）2hf，故焊缝计算长度不考虑弧坑影响，lw = 200mm焊缝计算截面的几何参数:应力分量:0， 3571Fffw200解得：F 450.7kN.因此该连接所能承受的最大静力荷载设计值为450.7kN.条件：图5.5.16所示，一竖立钢板用有钢柱上。已知焊缝承受的静态斜向力 N=280N （设计值），=60°,角焊缝的焊脚尺寸hf = 8mm, lw 155mm ,钢材为Q235B,手工焊，焊条E43.要求：验算直角角焊缝的强度答案：查表得ftw 16021）解法1将N

3、力分解力垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即焊缝同时承受f和f2）解法2已知=60°> 280kN，满足要求焊缝连接，N = 667kN （静载设计值），角钢为2L100 10， 节点板厚度为10mm，钢材为Q235,焊条为E43型，手工要求：试确定所需焊缝的厚度和施焊长度答案：角焊缝的强度设计值160角钢肢尖处hf,max 10 （12） 98mm角钢肢背处hf,max 1.2 10 12mm角钢肢背、肢尖都取hf 8mm （角钢肢背和肢尖可采用相同的焊脚尺寸，也可使肢背的焊脚尺寸比肢尖的大2mm）。所需焊缝计算长度为侧面焊缝实际施焊长度为11 lw1 2hf 261 16 27

4、7，取 280mm12 lw2 2hf 112 16 128，取 130mmKn（静力荷载），角钢为2L110X 70x 10 （长肢相连），连接板厚度为12mm,刚 才Q235,焊条E43型，手工焊。要求：试确定所需焊脚尺寸和焊缝长度。答案：设角钢肢背、肢尖及端部焊脚尺寸相同，取hf 8mm t (1 2)mm 10(1 2)mm 89mm;hf1.2tmin1.2 10 12mm;hW = 160N/m。端缝能承受的内里为：肢背和肢尖分担的内力为：肢背和肢尖焊缝需要的实际长度为:11N12 0.7hf ffwhf400 1032 0.7 8 160231mm 取 235mmN22 0.7h

5、fffWhf160 1032 0.7 8 16097mm取 100mm条件：两截面为14 400的钢板，采用双盖板和C级普通螺栓连接，螺栓M20，刚才 Q235,承受轴心拉力设计值 N=940Kn.要求：试设计此链接。答案：1）确定连接 盖板截面。采用双盖板拼接，截 面尺寸选7 400，于 连接钢板截面面积ffl 5.5.26 (单悅：仙)相等，刚才也采用Q235.2）确定螺栓数目和螺栓排列布置。305 N mm2。单个螺栓受剪承载力设计值:单个螺栓承压承载力设计值: 则连接一侧所需螺栓数目为:Nbimin940 1038540011.0 个,取n=12个。3）验算连件的净截面强度。215m2

6、0lmin 2d02 21.5 43mm，故取端距为 45mm连接钢板在截面受力最大的N,连接盖板则是截面3 3受力最大也是N,但是因两者刚才、截面均相同，故只验算连接钢板。设螺栓孔径do 21.5mm。满足。A 2.45cm2，焊条采用E43系列，手工焊。要求：按可拆卸的和永久性的两种情况分别设计此连接。 最上排螺栓承受的拉力最大，按下列公式计算： 每个螺栓承受的剪力为：fvb 140N 2，ftb 170 N 2，fcb 305n 2/ mm/ mm/ mm单个螺栓的承载力为：丨NV 26kN Nb 122kN，满足要求。最上一排单个螺栓承受拉力为：支托和柱翼缘的连接用侧面角焊缝，查表得

7、ffw 160 N 2，考虑V力对/ mm焊缝的偏心影响1.25，取hf 10mm，hfV2 0.7ffwlw1.25 260 1032 0.7 160 (180 2 10)9.1mm hf10mm。条件：有一角钢和节点板搭接的螺栓连接，钢材为 Q235- B F钢。承受的轴心 拉力设计值计值N 3.9 105 （静载）。采用C级螺栓，用2L90 60 A 2120mm2要求：确定螺栓数量和布置答案：1.栓直径确定根据在角钢上设置螺栓的构造要求，在角钢 2L90 60上的栓孔最大开孔 直径为23.5mm,线距e=50mm。据此选用M20螺栓，孔径为d021.5mm。由螺栓的最大、最小容许距离q

8、uedi ng螺栓边距和中距。顺内力方向边 I，lmaxmin 4d0,8t min 4 21.5,8 6 min86,48 48mm，I min 3do 3 21.564.5mm 故取端距为 65mm螺栓数目确定：一个C级螺栓受剪承载力设计值Nb为所需螺栓数目n为3.9 105Nb6.4个取7个"斫订）61000故螺栓的承载力设计值应乘以折减系数为得所需螺栓数为56.6个Nb(1.1 ) 61000150 21.53.9 10所以取7个螺栓满足螺栓抗剪要求。3.构建净截面强度验算所以该连接按M20，d。21.5mm，7个螺栓如图布置满足要求。2 14 250被两块盖板2 8 250

9、 620用M20的C级螺栓拼接，螺栓孔径 dd0 Q235 B F。要求：试确定此拼接所能承受的最大轴心拉力设计值N （静载）。答案：1螺栓的排列距离校核C级螺栓的M20，应取栓空d0 22mm。螺栓中心间距、中心至构件边缘距离均 符合螺栓排列距离的最大、最小要求。2.螺栓能承受的最大轴心拉力设计值一个螺栓抗剪承载力设计值N b为l1210mm15d015 22330mm。是短拼头，螺栓承载力不折减。所以：Nb min NN：85400 N所以螺栓能承受的最大拉力设计值 N1为3.构件能承受的最大轴心拉力设计值主板1-1正交净截面积A, 主板1-1折线净截面积A.2为A3WEI所以 An mi

10、n A1.1, A-i.2, A32884mm2故 N2 Anf 2884 215620060 N所以，该连接所能承受的最大拉力设计值N (静载)为由上计算表明，该连接多能承受的最大拉力设计值N是由主板净截面强度条件控制。要求：试确定此拼接所呢个承受的最大拉力值N。答案：1.螺栓距离校核取 d0 22mm2. 螺栓能承受的最大轴心拉力设计值N1在抗剪连接中，每个高强度摩擦型螺栓的承载力设计值为所以N1为b56NnNv 9 9.11 108.20 10 N3. 构件能承受的最大轴心拉力设计值N2A1.1对应的N2.1为得(1 0.5%) N%”215主板1-1折线净截面A12对应的N2.2为盖板

11、3-3净截面A3.3,对应的N3.1为主板毛截面A，对应的N4；i为N2 min 697568,864042,760842,752500 =697568N所以，该连接所能承受的最大拉应力设计值N为由上计算表明，该连接多能承受的最大拉力设计值N是由主板净截面强度条件控制。例5.2.3焊接工形等截面简支梁的强度、刚度验算Pk 330kN，为间接动力荷载，其中可变荷载效应占一半，多用正在梁的顶面,其沿梁跨度方向的支承为130mm。 要求：验算该梁的强度和刚度 答案：Q235钢强度设计值楼盖主梁的挠度容许值1. 截面几何特性计算面积A 30 1.4 100 0.8 20 1.2146cm2度强轴x轴的

12、惯性矩式中略去不及翼缘板对自身形心轴的惯性矩。对受压纤维的截面模量对受拉纤维的截面模量受压翼缘板对x轴的面积矩ffi 5.2.4受拉翼缘板对x轴的面积矩x轴以上（或以下）截面对x轴的面积矩2. 梁的内力计算（1）荷载计算梁自重标准值式中1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造用钢材 使梁自重增大的系数，7850%3为钢材质量密度，9.807为重力加速度取值。梁自重设计值集中荷载设计值跨中截面弯矩设计值 支座截面剪力设计值跨度中点截面处剪力设计值3. 截面强度计算（1）抗弯强度一验算跨中截面受拉边缘纤维因截面无削弱,Wnx W2x，翼缘厚t=14mm，受压翼缘自由外伸宽度1 b 146b (300 8)

13、 146mm，10.413 x 1.05。2 t14求。M x 1316.16 1061.05 4006 103312%310Nmm2基本满足要312.9 3103100.9%(2) 梁支座截面处的抗剪强度maxVmaxSx1 xtw224.22 103 2629 103230342 104 832.0N 2/mmfv180N/ mm'满足要求。(3) 腹板局部承压强度由于在跨度中点固定集中荷载作用处金额支座反力作用处设置支承加劲肋，因而不被验算腹板局部承压强度。(4) 折算应力由跨度中点截面腹板计算高度下边缘处控制，该处的正应力剪应力和局部压应力c分别为：1 f 1.1 310341

14、 %吊折算应力:.321.723 15.92322.9N 2/ mm，满足要求。跨中最大挠度满足要求。该梁的强度刚度均满足要求gk = 2.45kN/m (标准值)。梁上翼缘有3个集中荷载F= 500kN (设计值)分别作用于跨度的四分点处，跨度中点有一个侧向支承，钢材为Q343钢要求：试验算此梁的整体稳定性。答案：(1)判断是否要进行整体稳定计算梁受压翼缘侧向自由长度h与其宽度的比值l1 b 6000360 16.7(2) 求最大弯矩设计值(3) 梁截面几何特性(4) 钢材强度设计值f 295N 2 。mmMyW85 120fy5 120；25 99，可以用规范（B.5-1）式计算b295n

15、2，满足要求./ mm3035 1063265N20.83 13893 10 根据截面组成条件，从规范表 5.1.-1知，对x轴属b类，对y轴属c 类，查规范表C-2，C-3 得： 满足要求。要求：验算实腹桂腹板和翼缘的局部稳定。答案：腹板高度ho 250mm，厚度tw 8mm ;长细比50.4，翼缘外仲宽度 b 125.mm，厚度 t 12mm。腹板和翼缘的局部稳定均能得到保证。mm用规范（B 1.1 ）公式计算b按规范表B.1跨度中点有一个侧向支承点的情况，但 3个集中荷载不全5,即按均布荷载作用在上翼缘上位于跨中央附近，故根据注3,应取表中项次的b 1.15。双轴对称截面整体稳定系数为整

16、体稳定性满足要求。答桑：根据题意可知lo6m, loy4.5m o1775cm4 （忽略要求：验算整体稳定性l）计算截面特征值。 毛截面面积：截面惯性：1 223Iy212截面回转半径：柱的长细比和刚度验算。整体穗定验缉。腹板）图 S3.12要求：试设计此支柱的截面：采用 普通轧制工字钢；(1 )试选截面假定 =90,对于轧制工字钢，当 绕x轴失稳时属于a类截面，由规范 表c-1查得x 0.714绕y轴失稳时属于b类截面，由规范表C 2查得y 0.621。需要的截面面积和回转半径为：不可能选出同时满足A,ix,iy的型 号，可适当照顾到A和iy进行选择。现试选2I 56a, A 135cm ,

17、ix 22.0cm,i y 3.18cm(2)截面验算因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚, 可不验算局部稳定，只需进行整体稳定和刚度验算。长细比：y远大于x，故由y查规范表C-2得 0.591。232a )组成，柱肢的中心距为260mm，缀条采用单角钢(L45 4)。荷载的设计值为轴心压力N=1750kN，柱的计算长度为 G l°y 6m，钢材为Q235,截面无削弱。要求：验算柱肢和缀条的强度、稳定和刚度 答案：1.截面特性：柱截面面积 A 2 48709740mm2单肢计算长度 l01520mm单肢回转半径 ix 125mm绕虚轴惯性矩I y 2 (3

18、05 48.7 132) 1.707 108mm4虚轴回转半径匚(1.707 1 08 一iy vV 132mmy . A9740长细比l°x 600048Xix125缀条截面面积2 2A12 3.496.98cm698mm换算长细比' 2A'297400yy 27 45.42749.4A16982.截面验算oyx，只需要计算绕虚轴的稳定性，查规范表 C-2，当 49.4时,0.859，于是满足整体稳定要求；因截面无削弱不需要验算净截面强度。 局部稳定：因柱肢为型钢，局部稳定能够保证。4.刚度验算缀条轴力4V12.46 104 /24 KlNt11.74 104 Ncos.2/2缀条长度lt 260 2367.64mm缀条最小回转半径i08.9mm缀条长细比00.9l1/i00.9 367.64/8.937.18单角钢强度这件系数0.6 0.00150.6 0.0015 37.1