钢结构设计复习题

钢结构设计复习题 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.mm mm t 2.485.15.1max == 取 mm h f 5min =mm mm t 2.762.12.1min =⨯ 取 mm h f 7max =因是贴边焊：mm mm mm t h f 6282max =-=-=所以取mm h f 6=合理。

mm mm t 7.4105.15.1max == 取 mm h f 5min =mm mm t 652.12.1min =⨯ 取 mm h f 6max =因是贴边焊且mm mm t 65 =取mm h f 5max =所以取焊脚尺寸mm h f 5=合理。

mm h f 10=，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mm FkN F M e ⋅==30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2f h ，故焊缝计算长度不考虑弧坑影响，w l ＝200mm 。

焊缝计算截面的几何参数：应力分量：：0，3571F2200mm N f w f =。

解得：kN F 7.450≤.因此该连接所能承受的最大静力荷载设计值为.条件：图5..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），θ＝60°，角焊缝的焊脚尺寸f h ＝8mm ，mm l w155='，钢材为Q235－B ，手工焊，焊条E43.要求：验算直角角焊缝的强度答案：查表得2160mm N f w t =1）解法1将N 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 σ和f τ2）解法2已知θ=60°＞280kN ，满足要求焊缝连接，N ＝667kN （静载设计值），角钢为101002⨯L ，节点板厚度为10mm ，钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊。

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2160mm N f w f =角钢肢尖处 mm h f 8~9)2~1(10max ,=-=角钢肢背处 mm h f 12102.1max ,=⨯=角钢肢背、肢尖都取mm h f 8=（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27716261211=+=+=f w h l l ，取280mm12816112222=+=+=f w h l l ，取130mmKn(静力荷载)，角钢为2L110×70×10（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mm mm mm t mm h f 9~8)2~1(10)2~1(8=-=-≤=;mm t h f 12102.12.1min =⨯= ;wf h ＝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：mm h f h N l f w ff 231816087.02104007.02311=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 取235mm mm h f h N l f w ff 97816087.02101607.02322=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 取100mm条件：两截面为40014⨯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4007⨯，于连接钢板截面面积相等，刚才也采用Q235.2)确定螺栓数目和螺栓排列布置。

2140mm N f b v =，2305mm N f b c =。

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：0.1185400109403min=⨯==b N N n 个， 取n=12个。

3）验算连件的净截面强度。

2215mm N f =。

连接钢板在截面I -I 受力最大的N,连接盖板则是截面33-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mm d 5.210=。

满足。

245.2cm A e =，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： 2140mm N f b v =，2170mm N f b t =，2305mm N f b c =单个螺栓的承载力为： ｜kN N kN N b c V 12226=≤=,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2160mm Nf w f =，考虑V 力对焊缝的偏心影响25.1=α，取mm h f 10=， mm h mm l f Vh f w w f f 101.9)102180(1607.021026025.17.023==⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯= α。

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5109.3⨯=N （静载）。

采用C 级螺栓，用60902⨯L 22120mm A =。

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60902⨯L 上的栓孔最大开孔直径为，线距e=50mm 。

据此选用M20螺栓，孔径为mm d 5.210=。

由螺栓的最大、最小容许距离queding 螺栓边距和中距。

顺内力方向边l ，mm t d l 48}48,86m in{}68,5.214m in{}8,4m in{0max ==⨯⨯==，mm d l 435.21220min =⨯==，故取端距为45mm中距（螺距）l ，mm t d l 72}72,172m in{}612,5.218m in{}12,8m in{0max ==⨯⨯==，mm d l 5.645.21330min =⨯==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b N 为所需螺栓数目n 为4.661000)5.211503901.1(109.35=⨯⨯-⨯==b N N n 个 取7个 故螺栓的承载力设计值应乘以折减系数η为得所需螺栓数为6.661000)5.211503901.1(109.35=⨯⨯-⨯==b N N n η个 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，mm d 5.210=，7个螺栓如图布置满足要求。

250142⨯-被两块盖板62025082⨯⨯-用M20的C 级螺栓拼接，螺栓孔径d 0d F B Q ⋅-235。

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mm d 220=。

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b N 为mm d mm l 33022151521001=⨯== 。

是短拼头，螺栓承载力不折减。

所以：N N N N c v b v b 85400},min{==所以螺栓能承受的最大拉力设计值1N 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1.1A主板1-1折线净截面积2.1A 为3A WEI所以232.11.12884},,min{mm A A A A n ==故N f A N n 62006021528842=⨯==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mm d 220=2.螺栓能承受的最大轴心拉力设计值1N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1N 为1N =N nN b v 651020.81011.99⨯=⨯⨯=3.构件能承受的最大轴心拉力设计值2N1.1A 对应的1.2N 为得215)925.01(1.11.2≤-A N主板1-1折线净截面2.1A 对应的2.2N 为盖板3-3净截面3.3A ,对应的1.3N 为主板毛截面A ，对应的1.4N 为}752500,760842,864042,697568m in{2=N =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 焊接工形等截面简支梁的强度、刚度验算kN P k 330=，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 21462.1208.01004.130cm A =⨯+⨯+⨯=度强轴x 轴的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，37850m kg=ρ为钢材质量密度，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—验算跨中截面受拉边缘纤维因截面无削弱，x nx W W 2=，翼缘厚t=14mm ，受压翼缘自由外伸宽度mm b 146)8300(21=-=，134.1014146 ==t b 05.1=x γ。

%9.03103109.312,3109.31210400605.11016.13162236=-==⨯⨯⨯=mm N f mm N W M nx x x γ基本满足要求。

（2） 梁支座截面处的抗剪强度 22433max max 1800.328102303421026291022.224mm N f mm N t I S V v w x x ==⨯⨯⨯⨯⨯== τ，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σ剪应力τ和局部压应力c σ分别为：折算应力：212222223413101.19.3229.1537.3213mm N f mm Nc c =⨯==⨯+=+⋅-+βτσσσσ ，满足要求。