钢结构计算题(焊接、螺栓连接、稳定性)[详细]
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Q235,焊缝)
解
由于翼缘处的剪应力很小,假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受,而弯矩由整个T 形焊缝截面承受.分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力,按照各自应满足的强度条件,可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ,最后,取其最小的F 值即为所求.
1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置
()()()()80
10
102401020160)10115(1010240510201601≈?-+?-+??-+??-=
y
米米
160802402=-=y 米米
(2)焊缝计算截面的几何特性
()6232
31068.22)160115(230101014012
151602301014023010121mm I x ?=-??+??++-??+??=
腹板焊缝计算截面的面积:
230010230=?=w A 米米2
2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F . 将力F 向焊缝截面形心简化得:
F Fe M 160==(KN·米米) F V =(KN)
查表得:215=w c f N/米米2,185=w t f N/米米2,125=w
v f N/米米2
点a 的拉应力M a σ,且要求M a σ≤w
t f 18552.010
226880101604
31===???==w t x M a
f F F I My σ N/米米2 解得:278≈F KN
点b 的压应力M
b σ,且要求M
b σ≤w
c f 215129.110
2268160101604
32===???==w
c x M
b
f F F I My σ N/米米2 解得:5.190≈F KN
由F V =产生的剪应力V τ,且要求V τ≤w
V f
125435.010
23102
3===??=w
V V f F F τ N/米米2 解得:7.290≈F KN
点b 的折算应力,且要求起步大于1.1w
t f ()
()()w t V M b
f F F 1.1435.03129.132
22
2=?+=
+τσ
解得:168≈F KN
缝的距离不相等,肢尖焊缝的受力小于肢背焊缝的受力,又题中给出了 肢背、肢尖焊缝相同的长度和焊脚尺寸,所以,只要验算肢背焊缝的强度,若能满足,肢尖焊缝的强度就能肯定满足.
查角钢角焊缝的内力分配系数表得,k 1=0.65,k 2=0.35;查焊缝强度表得 =w f f 200 N/米米2
一条肢背焊缝的计算长度=1w l 300-2x8=284米米,要求8h f 和40米米≤1w l ≤60h f ,显然符合构造要求.
肢背焊缝所能承担的力1N :
780120065.011=?==N k N KN
则其焊缝强度为: 245284
87.02107807.023
11≈????=???=w f f l h N τ N/米米2
＞=w f f 200 N/米米
2
故此连接不能满足强度要求.应采取以下措施:
1． 增加肢背焊缝的长度 2.34820087.02107807.023
11
≈????=???=w
f
f w f h N l 米米 因此,肢背焊缝的长度必须加长到364162.3481011=+=+=w l l 米米,才能使其满足强度要求.采用这种方法,就会增加节点板的尺寸.
而此时肢尖焊缝的应力132284
87.0235.0=???=
N
f τ N/米米2＜=w f f 200 N/米米2,满
足强度要求,且可以适当减小其焊缝长度.
2． 增加肢背焊缝的焊脚尺寸
根据构造要求,肢背焊缝最大的焊脚尺寸12102.12.1max =?==t h f 米米. 而实际所需的焊脚尺寸为
f h ≥8.92002847.02107807.023
11=????=???w
f
w f l N 米米 因此,将肢背焊缝的焊脚尺寸增加到10米米就能使此连接满足强度要求.
3． 改用三面围焊
首先计算正面角焊缝所能承担的力3N :
w f w f f l h N ?????=22.17.0233
6.3821020022.11408
7.023≈??????=-KN
求肢背焊缝所能承担的力1N : 7.5886.3825.0120065.02
1
311=?-?=-
=N N k N KN 则 185284
87.02107.5887.023
11≈????=???=w f f l h N τ N/米米2
＜=w f f 200 N/米米2
满足强度要求.
3． 如图所示为板与柱翼缘用直角角焊缝连接,钢材为Q235,焊条E43型,手工焊,焊脚尺寸h f =10米米,f f w
=160N/米米2
,受静力荷载作用,试求:(米、N 、V 作用下的直角角焊缝)
1.只承受F 作用时,最大的轴向力F=？
2.只承受P 作用时,最大的斜向力P=？
3.若受F 和P 的共同作用,已知F=250KN,P=150KN,此焊缝是否安全？
解:
分析:根据已知条件,可将斜向力P 向焊缝形心简化得米、N 、V,将F 向焊缝形心简化只得N.米、N 使焊缝有效截面产生应力σ
米f
、σN f ,而剪力V 则产生应力τv
f ,最后可按角焊缝
的基本计算公式计算此连接能承受的最大力F 或P,并可进行焊缝强度验算.
一条焊缝的计算长度l w =300－20=280米米,1.在力F 作用下,焊缝属于正面角焊缝,
F 米ax =0.7h f ·∑l w ·β·f f w
=0.7×10×2×280×1.22×160×10-3
=765.8KN
2.将斜向力P 向焊缝形心简化得:
米 =0.8P·e=80P(KN·米米) V =0.8P(KN)
N =0.6P(KN) 图2
计算在各力作用下产生的应力:
σ米
f =6米/(2×0.7×h f ×l w 2
) 图3.Ⅱ.6 =6×80×P×103
/(2×0.7×10×2802
) =0.437P(N/米米2) σN
f =N/(2×0.7h f l w )
=0.6P×103
/(2×0.7×10×280) =0.153P(N/米米2
) τv
f =V/(2×0.7h f l w )
=0.8P×103
/(2×0.7×10×280) =0.204P(N/米米2
)
将σ
米f
、σN f 、τv
f 的值代入公式:
()
w f V
f
N
f M f
f ≤+???
?
?
?+2
2
22.1τσσ
得 P 米ax =304.6KN
3.将力F 、P 向焊缝形心简化得:
V =0.8P=0.8×150=120 KN N =F ＋0.6P=250＋0.6×150=340 KN
米 =0.8P·e=0.8×150×100=12×103
KN·米米 σ米
f =6×12×103
×103
/(2×0.7×10×2802
)=65.6N/米米2
σN
f =340×103
/(2×0.7×10×280)=86.7N/米米2
τv
f =120×103
/(2×0.7×10×280)=30.6N/米米2
产生的应力同向,故可按a 点或b 点应满足角焊缝强度设计值来确定连接所能承受的最大静力荷载设计值F .最后验算牛腿板截面Ⅰ-Ⅰ处的强度,即可确定两者是否等强？
1． 确定角焊缝连接所能承受的最大承载力
(1)计算角焊缝有效截面的形心位置和焊缝截面的惯性矩.
由于焊缝是连续围焊,实际长度比板边长度长,所以焊缝的计算长度可取板边长度,每端不减5米米.焊缝的形心位置:
()
71.5302028.07.010
208.07.02≈+???????=
x 厘米
围焊缝的惯性矩:
630015202301218.07.022=??
?
????+???=x I 厘米4
()170771.51020220121271.5308.07.0232≈??
?
???-??+??+???=y I 厘米4
8007170763000=+=+=y x I I I 厘米4
(2)将力F 向焊缝形心简化得:
()F F T 9.3421.57200200=-+= (KN·米米)
F V =(KN)
(3)计算角焊缝有效截面上a 点各应力的分量: F F I Tr y T fa
64.010
8007150109.3424
30
≈???==
τ
(N/米米2
) ()F F I Tr x T fa
62.010
80071.57200109.3424
30≈?-??==σ
(N/米米2) ()F F A V f V fa
26.08
7.03002002103≈??+??==σ
(N/米米2) (4)求最大承载力F 米ax
根据角焊缝基本计算公式,a 点的合应力应小于或等于w f f ,即:
()22
64.022.126.062.0F F F +??
? ??+≤w f f = 160 N/米米2
解得 F ≤165.9KN 故 F 米ax =165.9KN
2．验算牛腿板的强度
钢板Ⅰ-Ⅰ截面受力最大,承受弯矩米 =200F (KN·米米)和剪力V = F (KN)的作用. 由 26th
M
W M ==
σ≤f 得 215300
121020062
3==???f F N/米米2
解得 F = 193.5KN 由 th
v
5.1=
τ≤v f 得 125300
12105.12
3==???v f F N/米米2
解得 F = 300KN
故此钢板能承受的最大荷载设计值F =193.5KN,而焊缝则能承受F =165.9KN,显然钢材
强度有富余,为了 经济的目的可减少钢板的厚度t,也可加大焊缝的焊脚尺寸h f .其计算方法如下:
(1)减少钢板的厚度t
由26th
M =σ≤f 得 3.10300215109.16520062
3
≈????=t 米米 取t=11米米.
(2)加大焊缝的焊脚尺寸h f (单位为米米)
f x h I 5.787=(厘米4) f y h I 3.213=(厘米4
)
f y x h I I I 8.10000=+=(厘米4
)
f f T fa
h h 5.994108.1000150105.1939.3424
3≈????=τ
N/米米2
()f f T
fa
h h 4.94710
8.10001.57200105.1939.3424
3≈?-???=σ
N/米米2
()f
f V fa
h h 9.3947.03002002105.1933≈
?+??=σ
N/米米2
1605.99422.1/9.3944.9472
2
==???
?
??+???????????? ??+w f f f f f h h h N/米米2 解得 f h =9.3米米
由构造要求知 102122max =-=-=t h f 米米 故取f h =10米米
螺栓连接
1．
两钢板截面为-18×410,钢材Q235,承受轴心力N =1250KN(设计值),采用米20普通粗制螺栓拚接,孔径d 0 =21.5米米,试设计此连接.
解:
分析:设计此连接应按等强度考虑,即设计的连接除能承受N 力外,还应使被连接钢板、拚接盖板、螺栓的承载力均接近,这样才能做到经济省料.因此,连接盖板的截面面积可取与被连接钢板的截面面积相同.这样,当螺栓采用并列布置时,只要计算被连接钢板的强度满足即可,不必再验算连接盖板.具体设计步骤可根据已知的轴心力设计值先确定需要的螺栓数目,并按构造要求进行排列,然后验算构件的净截面强度.
1.确定连接盖板截面
采用双盖板拚接,截面尺寸选10×410,与被连接钢板截面面积接近且稍大,钢材亦为Q235.
2.计算需要的螺栓数目和布置螺栓 一个螺栓抗剪承载力设计值为:
9.87101404
2024
32
2
=????
=??
=-ππb V
V b V
f d n N KN
一个螺栓抗剪承载力设计值为:
8.1091030518203=???=??=-∑b c b c f t d N KN
连接所需要的螺栓数目为
n ≥22.149.87/1250/==miin N N
取 n =16个.
采用并列布置,如图3.Ⅱ.11所示.连接盖板尺寸为-10×410×710.中距、端距、边距均
图3.Ⅱ.11
3.验算被连接钢板的净截面强度
被连接钢板Ⅰ-Ⅰ截面受力最大,连接盖板则是Ⅱ-Ⅱ截面受力最大,但后者截面面积稍大,故只验算被连接钢板即可.
32.588.115.248.14101=??-?=-=t d n A A n 厘米2
3.21410
32.581012502
3
≈??==n A N σ N/米米2＜215=f N/米米2 符合要求.
2．
上题若采用8.8级米20摩擦型高强度螺栓,钢材Q235,接触面采用喷砂处理,试问此接头能承受的最大轴心力？
解:
分析:确定接头所能承受的最大轴心力设计值,应分别按摩擦型高强度螺栓、构件和连接盖板计算,然而取其最小值计算即为所求.
摩擦型高强度螺栓所能承受的轴心力设计值应由单个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值乘以连接一侧的螺栓数目确定.他们所能承受的最大轴心力设计值计算方法与普通螺栓不同,主要是考虑孔前传力因素.另外,还需根据构件的毛截面计算承载力,因高强度螺栓连接的毛截面承受全部轴心力N ,故有可能比净截面更不利.
1.确定摩擦型高强度螺栓所能承受的最大轴心力设计 单个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值:
25.101125245.09.09.0=???==P n N f b
V μ KN
故 162025.10116=?==b
V nN N KN
2.构件所能承受的最大轴心力 毛截面:
7.158610215184103=???=?=-f A N KN
Ⅰ-Ⅰ截面:
5832185.21418410=??-?=n A 米米
N N N n n N 875.01645.015.011=??? ??
?-=??? ?
??-='
由
n
A N '
≤f 得 1433875.1021558323=??=-N KN
由此可见,接头所能承受的最大轴心力设计值为1433max =N KN
3
栓(C
作用.在剪力V 作用下,由每个螺栓平均承担,在扭矩T 作用下,四个角螺栓(1、2、3、4)所受的剪力T
i N 最大,且沿垂直于旋转半径r 的方向受剪,为了 简化计算,可将其分解为x 轴和y 轴方向的俩各分量T
ix N 和T
iy N ,1、2号螺栓的竖向分力与V 产生的剪力同向,故1、2号螺栓为最危险螺栓,验算1号或2号螺栓的强度即可.
将偏心力F 向螺栓群形心简化得:
4103100300300?=?==F T KN ·米米
100==F V KN
查表得 140=b V f N/米米2
,305=b
c f N/米米2
一个螺栓的抗剪承载力设计值为: b V V b V
f d n N ??
?=4
2
π
96.43101404
20132
=????
=-πKN
一个螺栓的承压承载力设计值为: b c b
c f
t d N ??
=∑
2.731030512203
=???=- KN
在T 和V 作用下,1号螺栓所受剪力最大,
54.54100
4506100
300002
22211≈?+??=+?=
∑∑i i T x y x y T N KN 27.27100450650
380002
22211≈?+??=+?=
∑∑i
i T y y x x T N KN 67.166/100/1≈==n V N V
y KN
()()
()04
.7067.1627.2754.542
22
112
11≈++=++=
V y
T y T x
N N
N N KN ＞
96.43min =b N KN
故此连接强度不能满足要求.
加大牛腿板的尺寸.若螺栓数目增加为
96.434
2
=??
=b V V b
V
f d n N πKN
2.73=??=∑b c b c f t d N KN
因为 1601=y 米米＞15031=x ∑?≈≈21
11i T
x T
y y T N N
5.37)8041604(1603000022=?+??= KN
10101001===n V N V y KN
()()
81.38105.3722212
11≈+=+=
V y
T x
N N N KN ＜96.43min =b
N KN
连接强度满足要求.
4．图3．Ⅱ．12所示的普通螺栓(C 级)连接,钢材Q235,米20,孔径d 0 =21.5米米,外力F =160KN(设计值),试验算此连接的强度.
解:
分析:根据已知条件,将外力F 向螺栓群形心简化得轴向力N 、剪力V 和弯矩米,在N 和V 作用下,由每个螺栓平均承担,在米作用下,由于旋转中心在最下一排螺栓上,各排螺栓所受拉力的大小,与距旋转中心的距离成正比,因而最上边一排螺栓(“1”号螺栓)所受拉力最大,按同时承受拉力和剪力作用的普通螺栓验算即可.
200100200
10)200100(4221
2
=<=?+?==
∑e ny y
ρ
故按大偏心受力计算.
1.将外力F 向螺栓群形心简化,得
1281608.054
=?==
F N KN 961606.05
3
=?==F V KN
752002506.04008.0=?+?=F F M KN ·米米
2.计算“1”号螺栓在N 、V 、米作用下所受的力
8.12101281===n N N N
t KN
6.910961===n V N V KN
13.50)
400300200100(2400
7520022222
11=+++??=
=
∑i
M t y n My N KN
3.计算每个螺栓抗剪、承压、抗拉承载力设计值
976
.0)15/(1.1323
154000101=-==>=d l d l β
b V V b V
f d n N ??=4
2
πβ
93.42101404
201976.032
≈?????=-π KN
b c b
c f
t d N ??
=∑β
54.5910
3051020976.03
=????=- KN
b t e b t
f d N 4
2
π=
65.4110
1701045.23
2
=???=- KN
4.验算连接的强度
225.165.4113.5093.426.92
22
112
1≈??? ??+??? ??=???
? ??++???? ??b t M
t
N
t b V
V N N N N N ＞1 (不符合要求)
6.91=V N KN ＜54.59=b c N KN (符合要求)
此连接不能满足抗拉、抗剪承载力设计值的要求,因此,必须增加螺栓数目,或改用高强度螺栓连接.而它却满足承压承载力设计值的要求.
若将螺栓数目增加为12个,列数不变,孔距为80米米,则
67.10121281≈==n N N N t KN
812961===n V N V
KN
()
72.42400
320240*********
752002
22221≈++++??=
M t N KN ≈≈??? ??++??? ??=???
? ?
?++???? ?
?04.165.4172.4267.1093.4282
22
112
1b t M t
N
t b V
V N N N N N 1 符合要求.
接触面采用喷砂处理,试分析:按与普遍螺栓连接相同的方法计算1号或2号螺栓在扭矩
()F F T 300100200=+?=KN ·米米和剪力F V =KN 作用下产生的剪力T N 1和V
y N 1,将T N 1分解为水平方向的力T x N 1和竖直方向的力T y N 1,并将V y N 1和T x N 1、T y N 1合成即得1号螺栓
总的剪力1N ,再求单个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值b
V N ,最后,按抗剪强度条件
1N ≤b V N 即可求得max F .
2001=l 米米＜015d ,故取0.1=β.
F F y x y T N i i T x 545.0100
4506100
3002
22211≈?+??=+?=
∑∑ (KN) F F y x x T N i i T y 273.0100
450650
3002
22211≈?+??=+?=
∑∑ (KN) F F n V N V y 167.06//1≈== (KN)
()()
2
112
11V y
T y T x
N N
N N ++=
()()F F F F 7.0167.0273.0545.02
2≈++=
(KN)
单个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值b
V N :
P n N f b V μβ9.0?=
62.5012545.019.01=????= KN
要求 1N ≤b
V N ,即 62.507.0=F 故 32.72≈F KN
6．,若采用8.8级米20的摩擦型高强度螺栓连接,接触面采用喷砂处理,钢材为Q235,试求
解:
分析:此连接同时承受拉力和剪力的共同作用.将外力F 向螺栓群形心简化得轴向力
N 、剪力V 和弯矩M ,求各力作用下“1”号螺栓所受的实际力N t N 1、V
N 1、M t N 1,按同时
承受拉力和剪力作用的摩擦型高强度螺栓连接的强度验算公式,即可求得max F .
1.将外力F 向螺栓群形心简化,得
F F N 8.05
4
==
(KN)
F F V 6.05
3
==
(KN)
F F F M 3102506.02008.0=?+?=(KN ·米米)
2.计算“1”号螺栓在N 、V 、M 作用下所受的力
F F n N N N
t 08.0108.01≈== (KN)
F F n V N V 06.0106.01=== (KN)
()()
F F y m y M N i
M t 31.020********
3102
2
21
1=+??=?=∑ (KN)
作用于“1”号螺栓的最大拉力:
F F F N N N N
t M t t 39.008.031.0111=+=+=(KN)
要求 t N 1≤1001258.08.0=?==P N b
t KN
即得 4.256≈F KN
“1”号螺栓的抗剪承载力设计值为:
()t f b
V N P n N 125.19.0-=μ
()F 39.025.112545.019.0?-???=
F 193.041.49-≈(KN)
要求 V
N 1≤b
V N
即 F F 193.041.4906.0-= 解得 195≈F KN
故此连接能承受的最大承载力195=F KN.
4.1 图4.Ⅱ.2中AB为一轴心受压柱,柱截面为4∠200×125×12组成十字形截面,支撑和AB相连处,有四个d0=17.5米米的孔洞削弱,十字形截面的形式如图中(b)所示.计算
σ=N/A n=2800×103/[4×(3791－12×17.5)]
=195N/米米2＜f =215N/米米2
满足要求.
2.整体稳定性及刚度
由图(a)知:l ox=4米,l oy=2米.四个角钢组成的十字
形截面,可查得i x=9.61厘米,i y=4.95厘米(查二个角钢组成图4.Ⅱ.2
的T形截面的相应数值).
λx=l ox/i x=400/9.61=41.6＜[λ]=150
λy=l oy/i y=200/4.95=40.4
对x和y轴都属b类,由λx查φx=0.893
N/(φx A)=2800×103/(0.893×4×3791)=207N/米米2＜f=215N/米米2
满足要求.
4.2 仍为题4.1图4．Ⅱ．2(a)所示条件,但支撑杆与AB 焊连,AB 杆无截面削弱,材料为Q235钢,试选用两个槽钢组成的实腹式工字形截面作为AB 压杆(图4．Ⅱ．3).
解: 分析:
强度就满足要求.
假定60=λ,807.0=?(b 类)
16137215
807.01028003
=??=?=f N A r ?米米2
7.660
400
0==
=
λ
x
rx l i 厘米 图4．Ⅱ．3 AB 杆截面 35.360
200
0==
=
λ
y
ry l i 厘米 选用2[30b,1362068102=?=A 米米2
,6.13=x i 厘米
4971=I 厘米4,()()
211487.2684972222111=?+=?+=a A I I y 厘米4
94.32
.1362114
==
=
A
I i y y 厘米
这一截面A ＜r A ,但x i ＞rx i ,y i ＞ry i ,因而所选截面可能满足要求.
验算: 4.296
.134000===
x x x i l λ 8.5094
.3200
0==
=
y
y y i l λ＜[λ]150= 853.0=?(b 类)
24113620
853.01028003
=??=?A N ?N/米米2＞215=f N/米米2 改用2[40a,1500075002=?=A 米米2
,3.15=x i 厘米,5921=I 厘米4
()()248191.2755922222111=?+=+=a A I I y 厘米4,07.4150
2481
==
=
A
I i y y 厘米
验算: 1.263
.154000===
x x x i l λ 1.4907
.4200
0==
=
y
y y i l λ＜[λ]150= 861.0=?(b 类)
21615000
861.01028003
=??=?A N ?N/米米2≈215=f N/米米2 满足要求.
4.3 所有条件与题4.1相同,但选用三块板焊成的工字形截面. 解: 分析:
一是由于y x l l 002=,所选截面可尽量使y x i i 2=,这样y x λλ=,实现等稳定要求,更经济;其二是截面需要开展一些,但又不能过薄,否则板会发生局部失稳.
同样,假定60=λ,得16137=r A 米米2
,7.6=rx i 厘米,35.3=ry i 厘米.
查相关表:6.1543
.07
.643.0===
x i h 厘米
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。 根据公式f t w移项得： l w t N l w t f t w (250 2 10) 10 185 425500N 425.5kN 【变化】若有引弧板，问N ? 解：上题中l w取实际长度250,得N 462.5kN 解：端焊缝所能承担的内力为： N30.7h f l w3 f f f w2 0.7 6 300 1.22 160 491904N 侧焊缝所能承担的内力为： N10.7h f l w1f f w4 0.7 6 (200 6) 160 521472N 最大承载力N 491904 521472 1013376N 1013.4kN 【变化】若取消端焊缝，问N ? 解：上题中令N30 , l w1200 2 6,得N 弘505.344 kN 2t，即250-2*10mm。 300mm 长 6mm。求最大承载力N 钢材米用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, 2 185N /mm。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l w取实际长度减去 【练习2】两截面为450 14mm的钢板，采用双盖板焊接连接，连接盖板宽度 410mm中间留空10mm),厚度8mm 钢材Q 235，手工焊，焊条为E43, f f w160N / mm2，静态荷载，h f
【练习3】钢材为Q 235,手工焊，焊条为E43, f f 160N/mm"，静态荷载。双角钢2L125X8采用三面围焊和节点板连接，h f 6mm，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0.7，k20.3。求最大承载力N —｝心｝\2LI25x8 解： 端焊缝所能承担的内力为： N30.7h f l w3 f f f" 2 0.7 6 125 1.22 160 204960N 肢背焊缝所能承担的内力为： N10.7h f l w1f f w20.7 6 (2506) 160327936N 根据N1 N3 k1N —3 2 1N31204960 得: N(N13)(3279360 960 )614880N K120.72【变化】若取消端焊缝，问 解：上题中令N3614.88kN N ? 0，l w1 250 2 6，得N 456.96kN 【练习4】钢材为Q 235，手工焊，焊条为E43, f f w 已知F 120kN，求焊脚尺寸h f (焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2 160N / mm，静态荷载。 2h f ) 解：设焊脚尺寸为h f，焊缝有效厚度为h e 0.7h f 将偏心力移 到焊缝形心处，等效为剪力V= F及弯矩在剪力作用下： 3 120 10 342.9 M=Fe h e l w 在弯矩作用下: M M f W f , 2 0.7h f 250 120 103150 2 h f 1234 2 (N / mm ) IK W f 1 代入基本公式 h f 2 (N /mm ) 得: (1234 )2 (342.9)2 (1.22h f)( h f) 1068 160 h f 可以解得：h f6.68mm，取h f h f mi n 1.5 14 5.6mm h f 【变化】上题条件如改为已知h 7 mm。 h 12 f max 14.4mm，可以。 f 8mm，试求该连接能承受的最大荷载N 12
钢结构连接计算书
钢结构连接计算书 计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2017 一、连接件类别： 普通螺栓。 二、普通螺栓连接计算： 1、普通螺栓受剪连接时，每个普通螺栓的承载力设计值，应取抗剪和承压承载力设计值中的较小者。 受剪承载力设计值应按下式计算： N v b = n vπd2f v b/4 式中d──螺栓杆直径,取 d = 8 mm； n v──受剪面数目，取 n v = 1； f v b──螺栓的抗剪强度设计值，取 f v b =125 N/mm2； 计算得：N v b = 1×3.1415×82×125/4=6283.185 N； 承压承载力设计值应按下式计算： N c b= d∑tf c b 式中d──螺栓杆直径,取 d = 8 mm； ∑t──在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，取 ∑t=8 mm； f c b──普通螺栓的抗压强度设计值，取 f c b =250 N/mm2； 计算得：N c b = 8×8×250=16000 N； 故: 普通螺栓的承载力设计值取 6283.185 N； 2、普通螺栓杆轴方向受拉连接时，每个普通螺栓的承载力设计值应按下式计算： N t b= πd e2f t b/4 式中普通螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径，取 de= 8 mm；
f t b──普通螺栓的抗拉强度设计值，取 f t b =215 N/mm2； 计算得：N t b = 3.1415×82×215 / 4 = 10807.079 N； 3、普通螺栓同时受剪和受拉连接时，每个普通螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力应符合下式要求： ((N v/N v b)2 + (N t/N t b)2)1/2≤ 1 N v≤ N c b 式中N v──普通螺栓所承受的剪力，取 N v= 3 kN =3×103 N； N t──普通螺栓所承受的拉力，取 N t= 1 kN =1×103 N； [(N v/N v b)2+(N t/N t b )2]1/2=[(3×103/6283.185)2+(1×103/10807.079)2]1/2= 0.486 ≤ 1； N v= 3000 N ≤ N c b = 16000 N； 所以，普通螺栓承载力验算满足要求！
最新钢结构设计练习题
钢结构设计练习题一、填空题 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（20 8），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈曲后）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3 ）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）。 9、拉条的作用是（防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点）。 10、实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是（防止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性）。
11、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是（0.9L）。 12、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的k形）焊缝。13、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。 14、屋盖支撑可以分为（上弦横向支撑）、（下弦横向支撑）、（下弦竖 向支撑）、（垂直支撑）、（系杆）五类。 15、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。 16、屋架上弦杆为压杆，其承载能力由（稳定）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（强度）确定。 17、梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度Lox=（0.8 ）L，在屋架平面外的计算长度Loy=（1.0）L，其中L 为杆件的几何长度。 18、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即（吊车的竖向荷载P ），（横向水平荷载T）和（纵向水平荷载Tl）。 19、能承受压力的系杆是（刚性）系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是（柔性）系杆。 20、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l ≤6m，工作级别为Al～A5的吊车梁，可采用（加强上翼缘）的办法，
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Ｑ235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准， 2/185mm N f w t =。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w l 取实际长度减去2t ，即250-2*10mm 。 根据公式 w t w f t l N
【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==
钢结构螺栓连接-附答案.
钢结构练习四螺栓连接 一、选择题（××不做要求） 1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。 A）a＋c＋e B）b＋d C）max{a+c+e，b+d} D）min{a+c+e，b+d} 2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。 A）1.0倍B）0.5倍C）0.8倍D）0.7倍 3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。 A）摩擦面处理不同B）材料不同 C）预拉力不同D）设计计算不同 4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。 A）直接承受动力荷载 B）承受反复荷载作用的结构的连接 C）冷弯薄壁型钢结构的连接 D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接 5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。 A）螺杆的抗剪承载力B）被连接构件（板）的承压承载力 C）前两者中的较大值D）A、B中的较小值 6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。 A）与摩擦面处理方法有关B）与摩擦面的数量有关 C）与螺栓直径有关D）与螺栓性能等级无关 7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。 A）1 B）2 C）3 D）不能确定 8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。 A）10 B）20 C）30 D）40
9．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。 A ）I 、Ⅱ、Ⅲ B ）I 、Ⅱ、Ⅳ C ）I 、Ⅱ、Ⅴ D ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。 A ）提高 B ）降低 C ）按普通螺栓计算 D ）按承压型高强度螺栓计算 11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。 A ）与作用拉力大小有关 B ）与预拉力大小有关 C ）与连接件表面处理情况有关 D ）与A ，B 和C 都无关 12．一宽度为b ，厚度为t 的钢板上有一直径为d 0的孔，则钢板的净截面面积为（ C ）。 A ）t d t b A n ?-?=20 B ）t d t b A n ?-?=4 2 0π C ）t d t b A n ?-?=0 D ）t d t b A n ?-?=2 0π 13．剪力螺栓在破坏时，若栓杆细而连接板较厚时易发生（ A ）破坏；若栓杆粗而连接板较薄时，易发生（ B ）破坏。 A ）栓杆受弯破坏 B ）构件挤压破坏 C ）构件受拉破坏 D ）构件冲剪破坏 14．摩擦型高强度螺栓的计算公式)25.1(9.0t f b v N P n N -?=μ中符号的意义，下述何项为正确？ （ D ）。 A ）对同一种直径的螺栓，P 值应根据连接要求计算确定 B ）0.9是考虑连接可能存在偏心，承载力的降低系数 C ）1.25是拉力的分项系数 D ）1.25是用来提高拉力N t ，以考虑摩擦系数在预压力减小时变小使承载力降低的不利因素。 ？？？15．在直接受动力荷载作用的情况下，下列情况中采用（ A ）连接方式最为适合。 A ）角焊缝 B ）普通螺栓 C ）对接焊缝 D ）高强螺栓 16．在正常情况下，根据普通螺栓群连接设计的假定，在M≠0时，构件B （ D ）。 A ）必绕形心d 转动 B ）绕哪根轴转动与N 无关，仅取决于M 的大小 C ）绕哪根轴转动与M 无关，仅取决于N 的大小 D ）当N=0时，必绕c 转动
钢结构计算题解答
Q235 用。由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。 1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置 ()()()()80 10 102401020160)10115(1010240510201601≈?-+?-+??-+??-= y mm 160802402=-=y mm (2)焊缝计算截面的几何特性 ()6232 31068.22)160115(230101014012 151602301014023010121mm I x ?=-??+??++-??+??= 腹板焊缝计算截面的面积： 230010230=?=w A mm 2 2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。 将力F 向焊缝截面形心简化得： F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）
查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2 点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤w t f 18552.010 226880101604 31===???==w t x M a f F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN 点b 的压应力M b σ，且要求M b σ≤w c f 215129.110 2268160101604 32===???==w c x M b f F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN 由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤w V f 125435.010 23102 3===??=w V V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN 点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f () ()()w t V M b f F F 1.1435.03129.132 22 2=?+= +τσ 解得：168≈F KN
钢结构连接计算书(螺栓)
钢结构连接计算书 一、连接件类别： 普通螺栓。 二、普通螺栓连接计算： 1、普通螺栓受剪连接时，每个普通螺栓的承载力设计值，应取抗剪和承压承载力设计值中的较小者。 受剪承载力设计值应按下式计算： 式中 d──螺栓杆直径,取 d = 22.000 mm； n v──受剪面数目，取 n v = 2.000； f v b──螺栓的抗剪强度设计值，取 f v b=125.000 N/mm2； 计算得：N v b = 2.000×3.1415×22.0002×125.000/4=95033.178 N； 承压承载力设计值应按下式计算： 式中 d──螺栓杆直径,取 d = 22.000 mm； ∑t──在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，取∑t=12.000 mm； f c b──普通螺栓的抗压强度设计值，取 f c b=250.000 N/mm2； 计算得：N c b = 22.000×12.000×250.000=66000.000 N； 故: 普通螺栓的承载力设计值取 66000.000 N； 2、普通螺栓杆轴方向受拉连接时，每个普通螺栓的承载力设计值应按下式计算：
式中普通螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径，取 de= 21.000 mm； f t b──普通螺栓的抗拉强度设计值，取 f t b=215.000 N/mm2； 计算得：N t b = 3.1415×21.0002×215.000 / 4 = 74467.527 N； 3、普通螺栓同时受剪和受拉连接时，每个普通螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力应符合下式要求： 式中 N v──普通螺栓所承受的剪力，取 N v= 23.000 kN =23.000×103 N； N t──普通螺栓所承受的拉力，取 N t= 35.000 kN =35.000×103 N； [(N v/N v b)2+(Nt/Nt b)2]1/2=[(23.000×103/95033.178)2+(35.000×103/74467.527)2]1/2= 0.529 ≤ 1； N v = 23000.000 N ≤ N c b = 66000.000 N； 所以，普通螺栓承载力验算满足要求！
钢结构计算题答案
第四章轴心受力构件 4.1 验算由2∟635 ?组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解：（1）强度查表得∟635 ?的面积A=6.14cm2， min 1.94 x i i cm ==， 2 2()2(614205)1028 n A A d t mm =?-?=?-?=，N=270KN 3 27010 262.6215 1028 n N Mpa f Mpa A σ ? ===≥=，强度不满足， 所需净截面面积为 3 2 27010 1256 215 n N A mm f ? ≥==， 所需截面积为2 1256 205728 2 n A A d t mm =+?=+?=， 选636 ?，面积A=7.29cm22 729mm =2 728mm ≥ （2）长细比 [] min 3000 154.6350 19.4 o l i λλ ===≤= 4.2 一块-40020 ?的钢板用两块拼接板-40012 ?进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？ （2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？ （3）拼接板的强度够否？ 解：（1）钢板1-1截面强度验算： 2 10min (3)(400322)206680 n A b d t mm =-??=-??= ∑，N=1350KN
钢结构设计原理练习题参考答案
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0
8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。
钢结构习题(附答案)概要
钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。 脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。 比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。 流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。 建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。 以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。 两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。
E43E50 E55 T50 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需______指标。 低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。 应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。 甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。 脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。 完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中
钢结构设计 练习题及答案(试题学习)
钢结构设计练习题及答案 1～5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/m 2（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/m 2。夹层平台结构如图所示。 立柱：H228x220x8x14 焊接H 型钢 A=77.6×102mm 2 I x =7585.9×104mm 4,i x =98.9mm I y =2485.4×104mm 4,i y =56.6mm 主梁：H900x300x8x16 焊接H 型钢 I x =231147.6×104mm 4W nx =5136.6×103mm 3 A=165.44×102mm 2主梁自重标准值g=1.56kN/m a) 柱网平面布置立柱 次梁 主梁 1 2 H900x300x8x16 H300x150x4.5x6 次梁：H300x150x4.5x6 焊接H 型钢 I x =4785.96×104mm 4W nx =319.06×103mm 3 A=30.96×102mm 2次梁自重标准值0.243kN/m M16高强度螺栓加劲肋 -868x90x63030 40 6 n 个 b) 主次梁连接 1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为m kN 8.25（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=26.09kN ／m 次梁跨中弯矩设计值： M =04.665.409.268 1 8122=??=ql kN ·m 根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003第4.1.1条； 4.1.1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： ny y y nx x x W M W M γγ+ ≤f (4.1.1) 式中 M x 、M y —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)： W nx 、W ny —对x 轴和y 轴的净截面模量；γx 、γy —截面塑性发展系数；对工字形截面， γx =1.05，γy =1.20：对箱形截面，γx =γy =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13y f 235/ 而不超15 y f 235/时， 应取γx =1.0。f y 为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取γx =γy =1.0。 受压翼缘的宽厚比小于13；承受静力荷载 γx =1.05 1.19710 06.31905.11004.6636=???=nx x W M γN/mm 2
钢结构计算题(含答案)
1、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，施焊时采用引弧板。 解： ①计算焊缝截面处的内力 m kN m kN qab M ?=?-???== 8.1036)]4.20.6(4.22402 1 [21 ()[]kN kN a l q V 1444.2324021=-?=?? ? ??-= ② 计算焊缝截面几何特征值： () 464331028981000240103225012 1 mm mm I W ?=?-??= () 363610616.5516102898mm mm W W ?=÷?= ()363110032.250816250mm mm S W ?=??= ()363110282.325010500mm mm S S W W ?=??+= ③ 计算焊缝强度 查附表得2/185mm N f w t = 2/125mm N f w v = 2 266max /185/6.18410616.5108.1036mm N f mm N W M w t W =<=??? ? ????==σ
2 26 63max /125/3.1610 10289810282.310144mm N f mm N t I VS w v w W W =<=?????==τ 2max 01/9.1786.1841032 1000mm N h h =?==σσ 26 6 311/1.1010 10289810032.210144mm N t I VS w W W =?????==τ 折算应力： 22222121/5.2031851.11.1/8.1791.1039.1783mm N f mm N w t =?=<=?+=+τσ 2、设计图示双盖板对接连接。已知钢板宽a =240mm ，厚度 t =10mm ，钢材为Q235钢，焊条为E43，手工焊，轴力设计值N =550kN 。 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 mm t 6200210 2401=??≥ 取 t1=6mm (2) 计算焊缝
钢结构考试计算题
1、试验算图示焊缝连接的强度。已知作用力F=150kN(静力荷载)，手工焊，E43 型焊条，w f f =160N/mm 2。(12分) 0.78384A =??()1 0.786W =?截面力：150,33V KN M KN m ==? 3 2 1501034.9/4300.8 F e F N mm A τ?=== 6 23310119.9/275251.2 M f M N mm W σ ?===故该连接可靠 2、如图所示一梁柱的端板连接，钢材为Q235，采用M20C 级普通螺栓，该连接 所受的偏心力F=150kN ，试验算其连接的强度是否满足要求。 （2 170/b t f N mm =，17.66e d mm =）(12分) 解：偏心距e=80mm ，核心距： ()222 1 4801608010160 i y mm ny ρ?+= = =?∑ e ρ=，为小偏心 2 245170416504 b b e t t d N f N π= =?=… () 11222 150000150000801603000010480160b b t t i F Fey N f N N n y ??=+=+=<+∑
3、图示简支梁，不计自重，Q235钢，，受压翼缘有做够约束能保证整体稳定，均布荷载设计值为50kN/m ，荷载分项系数为1.4，f =215N/mm 2。问该梁抗弯强度 及刚度是否满足要求。已知：25N/mm 1006.2,3845,250][?=== E EI ql l x ωω(16分) 6000x x -10×150 -10×150 －8×500 解：截面几何特征值： ()3341 150520142500 278433333.312 x I mm = ?-?= 3 1070897.4/2 x x I W mm h ==…截面抗弯强度：取 1.05x γ= ()1 1.450363158M kN m =??=?6 2231510280.1/295/1.051070897.4x x x M N mm f N mm W σγ?===<=?，满足要求 445 5550600011384384 2.0610278433333.30.068250 x ql EI ω??===>??? 梁刚度不满足要求… 1、试设计如图所示角钢与连接板的连接角焊缝。轴心力设计值N ＝900k N （静力荷载）。钢材Q235，焊条E43系列。（采用三面围焊）(12分) 解： 由构造要求，定10f h mm =…正面角焊缝受力 330.720.76125 1.22160204960w f w f f N h l f N β=∑=?????= 肢背焊缝所能承担的力为： 3 11110.720.7101600.79000.5204.965275202 w f w f w N N h l f l k N kN N =∑=????=- =?-?=得：1235.5w l mm =，取124020260w l mm =+=，满足构造要求 肢尖焊缝所能承担的力为： 120.720.7101600.39000.5204.96167520w f w f w N h l f l kN kN N =∑=????=?-?=得：274.8w l mm =，取1752095w l mm =+=，满足构造要求
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节 钢结构的连接方法 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。 一、焊缝连接 焊接是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。 焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。焊接结构低温冷脆问题也比较突出。 二、铆钉连接 铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。现已很少采用。 三、螺栓连接 螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。 螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。 第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别 一、钢结构中常用的焊接方法 焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。 1．电弧焊
钢结构计算题有答案
【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 。 250-2*10mm 。 kN 5. N f l h N w f w f 521472160)6200(67.047.011=?-???=∑= 最大承载力kN N N 4.10131013376521472491904==+= 【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==
【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622501?-=w l ，得kN N 96.456= 【练习4】钢材为Ｑ235 载。 已知kN F 120=，求焊脚尺寸f h 解：设焊脚尺寸为f h M=Fe 在剪力作用下： f w e V f h l h V 2507.02101203= ???=∑=τ在弯矩作用下： f f M f h W M 2507.06 12150101202 3????==σ 代入基本公式f f f +22 )()( τβσ
1601068)9.342()22.11234(22≤=+f f f h h h 可以解得：mm h f 68.6≥，取mm h f 7=。 mm h h mm h f f f 4.14122.16.5145.1max min =?=<<==，可以。 【变化】上题条件如改为已知mm h f 8=，试求该连接能承受的最大荷载 ?=N 2w 载。 已知h f =N f σ M f = σ=σ【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去h 2，求?=N ， kN f n N b v V b V 96.87101404 243=???==- ⑵一个螺栓的承压承载力设计值：
钢结构设计练习题
钢结构设计练习题 一、填空题 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1／20—1／8），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈曲后强度）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）。 9、拉条的作用是（防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点）。 10、实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是（为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性）。 11、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是（0.9L）。 12、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的K形）焊缝。 13、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。 14、屋盖支撑可以分为（上弦横向水平支撑）、（下弦横向水平支撑）、（下弦纵向水平支撑）、（垂直支撑）、（系杆）五类。 15、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（）。
16、屋架上弦杆为压杆，其承载能力由（）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（）确定。 17、梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度Lox=（）L，在屋架平面外的计算长度Loy=（）L，其中L为杆件的几何长度。 18、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即（），（）和（）。 19、能承受压力的系杆是（）系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是（）系杆。 20、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作级别为Al～A5的吊车梁，可采用（）的办法，用来承受吊车的横向水平力。当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置（）或（），用以承受横向水平荷载。 21、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（）焊缝。 22、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（）。 23、桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取（）之间的距离。 24、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于 （）个。 参考答案： 1、1／20—1／8 2、屋盖横向支撑 3、刚性 4、受压屈曲，屈曲后强度 5、隅撑 6、2， 3 7、双向受弯 8、20mm 9、防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点 10、为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性
钢结构计算题-答案完整
《钢结构设计原理计算题》 ，厚度t=10mm 。 。 kN 5. N f l h N w f w f 521472160)6200(67.047.011=?-???=∑= 最大承载力kN N N 4.10131013376521472491904==+= 【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==
解：上题中令03=N ，622501?-=w l ，得kN N 96.456= 已知F =V f =τM f σ 可以解得：mm h f 68.6≥，取mm h f 7=。 mm h h mm h f f f 4.14122.16.5145.1max min =?=<<==，可以。 【变化】上题条件如改为已知mm h f 8=，试求该连接能承受的最大荷载?=N
已知h f =N f σ M f = σ=σ， ， kN f n N v V V 96.87101404 24 =???== ⑵一个螺栓的承压承载力设计值： kN f t d N b c b c 4.851030514203 =???=?∑=- (因为mm t mm t 201022141=?=<=,故公式中取14=∑t ) ⑶最大承载力 kN nN N b 2.6834.858min =?== ⑷净截面强度验算： 223 3/215/9.2173136 102.68314)5.214310(102.683mm N f mm N A N n =>=?=??-?==σ 不满足要求。最大承载力由净截面强度控制： kN f A N n 24.6741021531363 =??==- 【变化】上题条件如改为已知N=600kN ，试验算该连接是否安全?
钢结构设计原理考试复习题及答案
1. 钢结构计算的两种极限状态是承载能力极限状态和正常使用极限状态。 2. 钢结构具有轻质高强、材质均匀，韧性和塑性良好、装配程度高，施工周期短、密闭性好、耐热不耐火、易锈蚀。等特点。 3. 钢材的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏。 4. 影响钢材性能的主要因素有化学成分、钢材缺陷、冶炼，浇注，轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用 5. 影响钢材疲劳的主要因素有应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）、应力循环次数 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷 弯性能。 7. 钢结构的连接方法有焊接连接、铆钉连接、螺栓连接。 8. 角焊缝的计算长度不得小于8h f，也不得小于40mm 。 侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于60 h f。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏、螺栓弯曲破坏。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与螺栓材质和螺栓有效面积有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲 12. 轴心受压构件的稳定系数 与残余应力、初弯曲和初偏心和长细比有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘、和增加侧向支承点。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、 侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比、的方法来保
证，而腹板的局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决。一、问答题 1钢结构具有哪些特点？1．钢结构具有的特点：○1钢材强度高，结构重量轻○2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性○3钢结构装配化程度高，施工周期短○4钢材能制造密闭性要求较高的结构○5钢结构耐热，但不耐火○6钢结构易锈蚀，维护费用大。 2钢结构的合理应用范围是什么？○1重型厂房结构○2大跨度房屋的屋盖结构○3高层及多层建筑○4轻型钢结构○5塔桅结构○6板壳结构○7桥梁结构○8移动式结构 3钢结构对材料性能有哪些要求？钢结构对材料性能的要求：○1较高的抗拉强度f u 和屈服点f y○2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能○3良好的加工性能 4钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？是屈服点、抗拉强 度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率由一次静力单向均匀拉伸试验得到；冷弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。 5影响钢材性能的主要因素是什么？影响钢材性能的主要因素有：○1化学成分○2钢材缺陷○3冶炼，浇注，轧制○4钢材硬化○5温度○6应力集中○7残余应力○8重复荷载作用6什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？钢材在连续反复荷 载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。影响钢材疲劳的主要因素是应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）以及应力循环次数。 7选用钢材通常应考虑哪些因素？选用钢材通常考虑的因素有：○1结构的重要性○2荷载特征○3连接方法○4结构的工作环境温度○5结构的受力性质 8钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。 焊接的优点：○1不需打孔，省工省时；○2任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；○3 气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性能较好。 焊接的缺点:○1焊缝附近有热影响区，材质变脆；○2焊接的残余应力使结构易发生脆性破