钢结构计算题答案完整

《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：lwtN 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 300mm，长度410mm(中间留空10mm)，厚度8mm。钢材Ｑ235，手工焊，焊条为E43，ffw160N/mm2，静态荷载，hf6mm。求最大承载力N?解：端焊缝所能承担的内力为：N30.7hflw3fffw20.763001.22160491904N侧焊缝所能承担的内力为：N10.7hflw1ffw40.76(2006)160521472N最大承载力N4919045214721013376N1013.4kN【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N30，lw120026,得NN1505.344kN1【练习3】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，ffw160N/mm2，静态荷载。双角钢2L125x8采用三面围焊和节点板连接，hf6mm，肢尖和肢背实际焊缝长度均为250mm。等边角钢的内力分配系数k10.7，k20.3。求最大承载力N?解：端焊缝所能承担的内力为：N30.7hflw3fffw20.761251.22160204960N肢背焊缝所能承担的内力为：N10.7hflw1ffw20.76(2506)160327936N根据N1N3k1N2得：N1N3)1(327936204960614880N614.88kN(N120.7)K12【变化】若取消端焊缝，问N?解：上题中令N30，lw125026，得N456.96kN【练习4】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，ffw160N/mm2，静态荷载。已知F120kN，求焊脚尺寸hf?（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf）解：设焊脚尺寸为hf，焊缝有效厚度为he0.7hf将偏心力移到焊缝形心处，等效为剪力V＝F及弯矩M=Fe在剪力作用下：VV120103342.92)fhelw20.7hf250hf(N/mm在弯矩作用下：MM1201031501234(N/2)fWf12hfmm22500.7hf6代入基本公式(f)2(f)2ffW得：f(1234)2(342.9)210681601.22hfhfhf可以解得：hf6.68mm，取hf7mm。hfmin1.5145.6mmhfhfmax1.21214.4mm，可以。2【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 N ?【练习5】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，ffw160N/mm2，静态荷载。已知hf8mm，求连接能承受的最大荷载N?（焊缝无绕角）解：偏心距e35075mm1002弯距：M75NNNNNfhelw20.78(35028)3740.8MM75NNfWf122776.528(35028)0.76NMNNw1.22160195.2ff3740.82776.5fff可以解得：N311082N311.08kN【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去2hf，求N?【练习 6】钢板截面为 310mm14mm，盖板截面为 310mm10mm，钢材为 Q235，f215N/mm2，C级螺栓M20，孔径，fb140N/mm2，fb305N/mm2，21.5mmvc求该连接的最大承载力N?解：⑴一个螺栓的抗剪承载力设计值：NVbnVd2fvb23.1420214010387.96kN44⑵一个螺栓的承压承载力设计值：Ncbdtfcb201430510385.4kN(因为t14mm2t121020mm,故公式中取t14)⑶最大承载力NnNminb885.4683.2kN⑷净截面强度验算：N683.2103683.2103217.9N/mm2f2An(310421.5)143136215N/mm不满足要求。最大承载力由净截面强度控制：3N Anf 3136 215 103 674.24kN【变化】上题条件如改为已知 N=600kN，试验算该连接是否安全 ?4【练习7】钢板截面为310mm20mm，盖板截面为310mm12mm，钢材为Q235，f215N/mm2（t16），f205N/mm2（t16）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接M20，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 ?解：⑴一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：NVb0.9nfP0.920.45125101.25kN⑵最大承载力NnNVb8101.25810kN⑶净截面强度验算：(1n1N(10.548101032f205N/mm20.5)8)422)20136.8N/mmnAn(310⑷毛截面强度验算：N8101032205N/mm2A31020130.6N/mmfN=800kN，试验算该连接是否安全?【变化】上题条件如改为已知【练习8】拉力F与4个螺栓轴线的夹角为450，柱翼缘厚度为24mm，连接钢板厚度16mm。钢材为Q235，f215N/mm2（t16），f205N/mm2（t16）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接M20，孔径22mm，接触面喷砂，＝0.45，预拉力P125kN。求该连接的最大承载力F?解：斜拉力F的两个分力为：VNFsin45o，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：NvNtFsin45o2F48螺栓同时承受的剪力和拉力，用规范相关公式求解：NvNt1NvbNtb一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：5Nvb 0.9nf P 0.9 1 0.45 12550.625kN一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：Ntb 0.8P 0.8 125 100kN代入规范公式：

N

vNt1即2F2F1bbN

vNt850.6258100可以解得：N 190.13kN【变化】上题条件如改为已知 N=190kN，试验算该连接是否安全 ?deftb

【练习9】钢材为Q235，f215N/mm2（t16）。C级螺栓M22，有效直径为19.65mm，孔径d024mm，fvb140N/mm2，fcb305N/mm2，170N/mm2，求该连接的最大承载力F?解：斜拉力F的两个分力为：VNFsin45o，每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：NvNtFsin45o2F48螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：(Nvb)2(Nbl)21及NvNcbNvNl一个螺栓的抗剪承载力设计值：NVbnVd2fvb13.1422214010353.2kN44一个螺栓的承压承载力设计值：Ncbdtfcb2216305103107.36kN一个螺栓的抗拉承载力设计值：bde2b3.1419.65217010351.6kNNt4ft4代入公式得：(Nbv)2(Nbl)2(2F)2(2F)21NvNl853.2851.6可以解得：F209.5kN再验算：Nv2209.537.03kNNcb107.36kN，可以。8【变化】上题条件如改为已知 N=200kN，试验算该连接是否安全 ?6【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300mm×12mm，腹板尺寸为200mm×6mm。钢材为Ｑ235，f215N/mm2。求最大承载力N?解：按题意得：lox5m，loy2.5m⑴解题思路：轴心受压柱整体稳定的验算公式为:NfA式中要由x或y查出上式中：xloxloy，yi，其中：ixyIx，iyIybh3Aia2ixA，IxA12Ａ为柱的截面积（按实计算），l0x、l0y为柱在x、y方向的计算长度。⑵验算时将上述过程倒过来即可。为方便计算，单位采用cm。①截面积：A2301.2200.684cm2②惯性距：Ix3022.4329.42038498.56cm41230312Iy1.242125400cm③回转半径：ixIx8498.5610.06cmA84iyIy5400cmA848.02④长细比：xlox50049.70150ix10.05yloy25031.17150iy8.02⑤稳定系数：b类截面，由最大长细比x49.70查附表得：x0.86149.749(0.8560.86