钢结构设计 练习题及答案

1、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SP10D板型，面层做法20mm厚，SP板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为2.5kN/m2（包括SP10D板自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为4.0 kN/m2。夹层平台结构如图所示。1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为（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： 25.8+1.2×0.243=26

2、.09kNm 次梁跨中弯矩设计值： M=kN·m 根据钢结构设计规范GB 50017-2003第4.1.1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4.4.1条)，其 抗弯强度应按下列规定计算： f (4.1.1) 式中 Mx、My 同一截面处绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面：x轴为强轴，y 轴 为弱轴)： Wnx 、Wny对x轴和y轴的净截面模量；x、y截面塑性发展系数；对工字形截面， x =1.05，y =1.20：对箱形截面，x =y =1.05；对其他截面可按表5.2.1采用； f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13 而

3、不超15 时， 应取x =1.0。fy为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取x =y =1.0。 受压翼缘的宽厚比小于13；承受静力荷载 x=1.05 N/mm2 2、该夹层结构中的主梁与柱为铰接支承，求得主梁在点“2”处（见柱网平面布置图，相当于在编号为“2”点处的截面上）的弯矩设计值，在点“2”左侧的剪力设计值，次梁受载情况同题17）。试问，在点“2”处主梁腹板上边缘的折算应力设计值（）？(20分)提示：1.主梁单侧翼缘毛截面对中和轴的面积矩； 2.假定局部压应力。 解：依据钢结构设汁规范GB 50017-2003第4.1.4条计算。 在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正

4、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) 时，其折算应力应按下式计算： 1 f (4.1.4-1) 该位置由于弯矩引起的弯曲正应力： N/mm2 该位置由于剪力引起的剪应力： N/mm2折算应力：N/mm23、 该夹层结构中的主梁翼缘与腹板采用双面连接，焊缝高度；其他条件同18）。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（）？（20分）解：依据钢结构设计规范GB 50017-2003第7.3.1条计算。注意：该题中的“F”为0，次梁的荷载通过加劲肋传递。 7.3.1 组合工字梁翼缘与腹板的双面角焊缝连接，其强度

5、应按下式计算： （7.3.1) 式中 Sf所计算翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩； I梁的毛截面惯性矩。 公式(7.3.1)中，F、和l z应按4.1.3条采用；f应按7.1.3条采用。 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， 此时取F=0。 2 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， 其强度可不计算。 = 13.1 N/mm2 4、夹层结构一根次梁传给主梁的集中荷载设计值为58.7kN，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，加劲肋的切角尺寸如图。试问，该焊缝连接的剪应力设计值（）？（20分）提示：按侧面角焊

6、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)： f= (7.1.3-2) . 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，其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。 竖向焊缝的几何长度为9002×162×40=788mm，扣除2hf后的计算长度为 776mm>60hf=360mm，依据钢结构设计规范GB 50017-2003第8.2.7条，取计算长 度为60hf=360mm。于是 N/mm25、 在夹层结构中，假定主梁作用于立柱的轴向压力设计值；立柱选用Q235B钢材，截面无孔眼削弱，翼缘板为焰切边。立柱与基础刚接，柱顶与主梁为铰接，其计算长度在两个主轴方向均为5.50m。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（）？（20分）解：依据钢结构设计规范GB 50017- 2003表5.1.2- 1，截面对x轴y轴均属于b类。 表5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t<40mm)截 面 形