钢结构设计计算题汇总

1、计算题A1、如图所示用拼接板的平接连接，主板截面为14M00mm拼接板的尺寸为8汉360汇300口®用直角角焊缝三面围焊， 每条侧面焊 缝的长度为13cm（边有4条）。承受轴心力设计值N =920kN （静 力荷载），钢材为Q235,采用E43系列型焊条，手工焊。试验算 该连接是否可靠？（设焊缝的焊脚尺寸hf =6mm，直角角焊缝的强度设计值ffw =160N/mm2）300mmN=920KN=920KI一条侧焊缝长为130mmN=920KNN=920KN2、图示连接中，焊脚尺寸 hf=8mm钢材为 Q235B f=215N/mrr 手工焊，焊条为E4303, fW=160N/mrK

2、盖板厚10mm主板厚18mm 试计算此连接的承载能力。3、验算如图所示摩擦型高强螺栓连接是否安全，已知：荷载N=300kN,螺栓 M2Q 10.9 级，卩=0.5，预紧力 P=155kN4、如图连接，尺寸为 mm受静载拉力P = 130kN , hf =10mm，钢 材为Q235BF E43焊条，手工焊无引弧板，f=160N/mm2。试验5、某6m跨度简支梁的截面和荷栽（含梁自重在内的设计值）如图所示。在距支座2.4m处有翼缘和腹板的拼接连接，实验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为 Q235,采用E43型焊条，手工焊， 三级质量标准，施焊时米用引弧板。h m n i i*，4mL6 piq=E40

3、KN/n-25016I】-100010解: 计算焊缝截面处的内力1 1M qab=240 2.4 （6.02.4）kN m =1036.8kN mV = q a240（32.4 闷=144kN 计算焊缝截面几何特征值：1IW250 10323 -240 10003 mm4 = 2898 106mm412Ww = 2898 106 " 516 mm3 =5.616 106mm3弘 二 250 16 508 mm3 = 2.032 106mm3Sw 二 Sw1 500 10 250 mm3 = 3.282 106mm3 计算焊缝强度查附表得ftw =185N / mm2vw =125N/

4、mm2maxWw1036.8 "06、15.616 勺06 丿=184.6N/mm2 ： ftw =185N/mm2=vSmaxI Wtw144 103 3.282 10662898 1010= 16.3N/mm2 ： f： =125N/mm2h。1. maxh1000 184.6 =178.9N/mm21032 1VSW11 Wtw= 10.1N/mm2144 103 2.032 1062898 106 10折算应力:7：3 ： = 178.92 3 10.12 =179.8N/mm2 ： 1.1ftw =1.1 185 = 203.5N /mm26、设计图示双盖板对接连接。 已知

5、钢板宽a=240mm厚度t =10mn, 钢材为Q235钢，焊条为E43,手工焊，轴力设计值 N=550kN。 1 1解:(1)确定盖板尺寸为了保证施焊，盖板 b取为b=240mm-40mm=200mm按盖板与构件板等强度原则计算盖板厚度t1240 102 200二 6mm 卄取 t1=6mm 1 1(2)计算焊缝按构造要求确定焊角高度hfhfmin 1.5tmax = 4.74mmt1=6mmhfmax<t1=6mm因此取hf=6mm 1 1若只设侧面角焊缝，则每侧共有四条焊缝，每条角焊缝长度3550 10-10mm10mm = 205mm取 lw 二 210mm200mm4 0.7h

6、f ffw4 0.7 6 160所需盖板全长1 = 2lw T0mm = 430mm若采用三面围焊，则端缝承载力为Ni =2bh/f=2 200 0.7 6 1.22 160 二 327936N 二 328KNN -N1每条焊缝的长度为:w 5mm550 一328) 103 5mm = 88mm4 0.7hf ffw4 0.7 6 160取|w =90mm所需盖板全长，2lw 1°mm =19°mm7、验算如图所示的摩擦型高强度螺栓连接的强度。已知螺栓为8.8级M20高强度螺栓，0.45，被连接的支托板与柱翼缘的厚度均为t=12mm各排螺栓编号如图，外力设计值为F=150K

7、N（15分）（已知预拉力 P=110KN）计算题B1、一实腹式轴心受压柱，承受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度lox h0m,loy =5m，截面为焊工字形，尺寸如图20.1xx400y<!-Iy120 所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235,容许长细比-150。要求：(1) 验算整体稳定性(2) 验算局部稳定性2、两端为铰接的轴心受压柱，柱长为 5m如图所示，在柱长一 半处设有侧向(弱轴x方向)支撑，该柱承受的轴心 y压力设计 值N= 1800KN容许长细比入=150 ,采用热轧工字钢I 56a,A=135cm, ix= 22.0cm, iy=3.18cm，钢材为 Q235

8、, f = 215N/mrK 验算此支柱的整体稳定和刚度。满足3、两端为铰接的轴心受压柱，柱长为 9m如图所示，在两个三 分点处均有侧向（x方向）支撑，该柱承受的轴心压力设计值N=400kN,容许长细比入=150,采用热轧工字钢I 25a，钢材为 Q235,试验算柱的稳定性。（截面对x轴为a类截面，对y轴为 b 类截面，f = 215N/mm）。热轧普通工字钢的规格和截面特征型号尺寸（mm）截面积A（亦）i x(cm)i y(cm)hb25a25011648.54110.22.40a类截面轴心受压构件的稳定系数入(f y/235)1/20123456789700.839800.783900.7

9、14b类截面轴心受压构件的稳定系数(f y/23511030004匸YT12030001鬥3金300001234567890.4930.4370.3874#、如图所示支架，支柱的压力设计值N =1600kN，柱两端铰接，钢材为Q235 （ f =215N/mm2 ）,容许长细比切=150。截面无孔眼削弱。支柱选用焊接工字形截面，已知面积A=90cm2,ix =J2.13cm,iy = 63.6cm。验算此支柱的整体稳定。0123456789400.80.80.80.80.80.80.80.80.80.899959187827874706561【解】：整体稳定和长细比验算长细比= _60

10、6;0 =49.- 1-150（ 2 分）ix 121.3应=3000 = 47.2 ： L I - 150（ 2 分）y iy 63.6取长细比较大值，故由'计算得，=0.859，于是 （2分）1600 10320.859 90 10= 207.0(N. mm2) ： f二 215 N mm2(4 分)截面无孔眼削弱，不必验算强度。四、计算题1、图示简支梁，不计自重，Q235钢，不考虑塑性发展，密铺 板牢固连接于上翼缘，均布荷载设计值为45kN/m,荷载分项系数为1.4，f=215N/mrf。问是否满足正应力强度及刚度要求，并判断是否需要进行梁的整体稳定验算。5ql5E =2.06

11、105N/mm-10 >150384EIxx-8茗00X-10 >50解：（1）正应力强度验算梁的跨中最大弯矩为:M Jql2 J 45 62 =202.5kN m8 81'x=2 15° 2552 必 °8 50一2784伽4-max2.0 Ix2784126=1071cm333M _ 202.5 10101071 103= 189.1N/mm2 :2=215N /mm所以，正应力强度满足。(2)刚度验算5ql45 江 45 江 60004门 r 1154 = 9.5mm24mm384EIx 1.4 384 2.06 105 27841 104250所

12、以，刚度满足要求。(3)整体稳定性验算由于密铺板牢固连接于上翼缘，所以不必进行整体稳定性验算。2、一工字形截面梁绕强轴受力，截面尺寸如图，当梁某一截面所受弯矩M=400kNm剪力V=580kN时，试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。已知钢材为Q235B f=215N/mrn2f v=125N/mnr。3#、图 3所示简支梁长 12m ,钢材为 Q235(f =215N mm2 , fv =125N mm2 )采用如图所示焊接工字形截面，已 知单位长度得质量为149.2kg/m，梁的自重为 149.2 X 9.8 =1463N/m,截面积 A=158.4cm2,匚=268193 cmf, Wn

13、x =5128 c ,3,Sx =2987cm, tw =8mm梁上集中荷载如图所示(单位 kN)。试验 算此梁的正应力和支座处剪应力。荷载分项系数为1.2，截面塑性发展系数 x =1.05 , y =1.20。( 15分)M.95 181.0 18L.9 1819 加芻A x 300(1- 1204)0【解】：梁自重产生的弯矩为：1M,1.2 1463 122 =31600 N m （2 分）8外荷载在跨中产生的最大弯矩为：M 2 =272.85 6 -181.9 3=1091.4kN，m （ 2 分）总弯矩为：Mx =1091.4 31.6 =1123 kN m （ 1 分）验算弯曲正应力

14、：6口 _ Mx _1123X0-YxWnx 一 1.05 汉 5218X03=204.97 N/mnn<=215 N/mrn（4分）验算支座处最大剪应力：支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，V = 181.9 X 2 x 103+1463 X 1.2 X 6 =374300 N （2 分）剪应力为：竺Itw374300 2987 103268193 1048=52.1 N/mm<2fv = 125 N/mm(4 分)计算题C1#、某双轴对称焊接工字型截面压弯构件，其受力状态、支撑布置和截面尺寸如图所示。承受的荷载设计值为N = 880kN，跨中横向集中力为F =180kN。构件长

15、度I “Om，材料用Q23A B.F钢。试校核截面的强度、刚度。50005000400| y10000N >)ybxx5ri500AA解： 跨中截面： M二丄180 10 = 450kN m44（1）截面几何特征： 代=2bt hwtw = 152cm2lx =bh3 -丄(b-tw)hw3 = 82327cm412 12ly =2 丄tb3 = 14933cm4y 12x A = 23.27 cmix在弯矩作用平面内:Wx =2lx/h =3118cm3 l°x =10m,l°y =5m翼缘板为剪切的焊接工字型截面，对x轴屈曲时属b类截面，对y轴屈曲时属c类截面。&

16、#39;tx =0.65 Ml =0.65 - 0.4M 2Q235钢的强度设计值f=215N/mm2(2) 强度验算:b _ (b -tw)/2880 103450 106152 1021.0 3118 103=1413 235 =13，V fy故 x =1.0= 202N/mm2 ： f =215N/mm2满足要求。(3) 刚度验算长细比：X0xi =10 102/23.7 =43.0y0y.=500/9.91 =50.5y 'y构件的最大长细比'max二maxx，J = 50.5 :： L .1-150满足要求。2、某焊接工字形截面压弯构件，翼缘板2- 300 x 14,

17、腹板1-560x 10,截面翼缘为剪切边，钢材为 Q345钢。两端铰接，长度 为15m,承受的轴心压力设计值为 N= 900kN,在杆的中央有一横 向集中荷载设计值 P= 120kN,在弯矩作用平面外位于杆的三分 点处各有一个支撑点，如图所示。试验算此构件的强度和稳定是 否满足要求。§i>1I§计算题D1试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F=220kN。钢材Q235,焊条E43,手工焊，无引弧板， 焊缝质量三级。有关强度设计值fcw=215 N/mm， f=185N/mm。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）2试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的

18、强度。已知N=390kN（设计值），与焊缝之间的夹角=60。钢材Q235,焊条E43,手工焊。有关强度设计值ffW=160 N/mm2 r 丁计占I耳込£N3. 设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度Ll=?丄 2=?已知：采用三面围焊：hf=6mm,ff=160N/mmN=529kN（静载设计值）4. 设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N= 1250kN,（静载设计值），钢材Q235,焊条E43,手工 焊。有关强度设计值？ =215 N/mm2，f Wf=160N/mrf。图示尺寸单位 mm.（焊缝Lw2实际长度取cm整5. 设计矩形拼接板与板件用普通螺

19、栓连接的平接接头。（如图所示，单位 mr）已知轴心拉力设计值 N=600KN有关 强度设计值：？ bv=l30N/mm ?：=305 N/mn2, ?=215 N/mni。粗制螺栓d=20mm孔径do=21.5mm6. 图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为Q235, ?=215 N/mmL试计算接头所能承受的最大轴心力设计值。螺栓 M20,孔径 21.5mm, ?bv=130N/mrm ?；=305 N/mrn7. 若上题的拼接接头改用10.9级M20磨擦型高强度螺栓，接触面处理采用钢丝刷清除浮锈。接头所能承受的最大轴心力 设计值能增大多少？已知高强度螺栓预拉力设计值P= 155kN,

20、接触面抗滑移系数=0.3。8. 计算图示连接的承载力设计值N。螺栓M2Q孔21.5mm,材料Q235A已知：？= 215N/mm ?bv=130 N/mnt ? bc=305 N/mni。9. 试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。已知荷载设计值F=60KN螺栓 M20,孔径 21.5mm, ?bv=130N/m ?bc=305 N/mm10. 两端铰接轴心受压柱，高 9.6m,钢材为Q235,强度设计值 ?=215 N/mn2，采用图示截面，尺寸单位mm计算可承受外荷载设计值N=?注：不计自重稳定系数:扎727374757677787980(p0.730.730.720.720.710.700

21、.700.690.68926047148cSCO11. 已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m,截面由2132a组成，两肢件之间的距离300cm,如图所示， 尺寸单位mm试求该柱最大长细比。注：一个I32a的截面面积 A=67cm 2惯性矩 I y=11080cm4Ixi=460cmIInrII4IIIIIIII1口JIIr*厂II12. 如图所示为二简支梁截面，其截面面积大小相同，跨度均为12m跨间无侧向支承点，均布荷载大小亦相同，均作用在梁的 上翼缘，钢材为 Q235,试比较梁的稳定系数 b，说明何者的稳 定性更好？a)-16X38010X1200 一' -16X300b)L、 I<20X240'-10X1200丨 . 丨、-20X24013. 一简支梁的计算简图如下，截面采用普通工字钢