2015年秋西南大学钢结构设计作业计算题
西南2015钢结构设计作业及答案
1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。
2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。
3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。
4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。
5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。
6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。
7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。
8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。
9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。
10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。
11、对结构或构件进行正常使用极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。
12、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算13、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。
14、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。
15、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则16、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。
17、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。
18、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。
19、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。
4.轴心受压柱如图所示，钢材Q235B，f=215N/mm2，采用焊接组合截面，绕x轴的回转半径ix=18.1cm，绕y轴的回转半径iy=5.93cm，[λ]=150，试验算其局部稳定和刚度能否满足要求？3、如图所示，节点板与竖板采用8.8级高强度摩擦型螺栓连接，承受外界荷载F=200kN，螺栓M20，预拉力P=110kN，摩擦面抗滑移系数μ=0.35。
大工15秋《钢结构》大作业题目及要求
大连理工大学《钢结构》大作业学习中心：福建省广播电视大学武平县工作站奥鹏远程教育学习中心姓名：曾祥深学号：141012401878题目一：（必答的题目）螺栓连接。
此题目所占分值较高，请大家注意，一定要回答的题目。
试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。
其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。
采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。
验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。
螺栓要求为10.9级M22螺栓。
n1000解：Nv = N/n=600/40=15KNN1=MY1/mΣy12=800*103*160/2*（2*802+2*1602）=67.5KNNVb=0.9nμ P=0.9*1*0.5*155=69.75KNNCB=0.8P=0.5*155=124KN拉剪共同作用：NV/NVB+NT/NTB=15/69.75+67.5/124=0.759小于1所以上、下拼接接头需要的螺栓数目如图所示40颗是安全的。
题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。
钢材为Q235。
y yx x 122∟125×80×10解：（1）计算用数据由附表可得：f=215N/mm2,A=39.4cmix=3.98cm, iy=3.39cm2计算长细比λx= l0x/ix=240/3.98=60.30λy= l0y/iy=240/3.39=70.80绕y轴的长细比采用换算长细比λyz代替λyB2/t=8/1=8<0.48 * loy/b2=0.48*240/8=14.4λyz=λy(1+1.09b24)=70.80*(1.09*84/2402*12)=76.293) （3）验算整体稳定性对x、y轴均属于b类截面,且λyz大于λx,由附表得：Φyz=0.712N/ΦYZA=500*103/0.712*39.4*102=196.06N/MM小于215N/MM满足整体稳定性要求。
15秋西南交大《钢结构A》在线作业二答案
西南交《钢结构》在线作业二一、单选题（共20 道试题，共40 分。
）1. 反映钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力的指标为( )。
. 屈服强度. 伸长率. 冷弯性能. 韧性正确答案：2. 普通螺栓抗拉强度设计值ft与其钢材抗拉强度设计值f相比( ) 。
. ft>f. ft=f. ft<F正确答案：3. 规范规定钢结构所有承重构件都必须保证硫、磷的极限含量,对焊接结构还应保证极限含量的元素是( ) 。
. 铁. 碳. 锰. 硅正确答案：4. 搭接接头侧面角焊缝的受力状态主要是( ). 受拉. 受弯. 受剪. 受压正确答案：5. 对承重的焊接结构应特别保证的项目是( ) 。
. 屈服点. 伸长率. 硫、磷的极限含量. 碳的极限含量正确答案：6. 设计中应尽量避免截面突变目的是为了减少( ) 。
. 偏析. 应力集中. 裂纹和起层. 非金属杂质正确答案：7. 假定钢材为理想的弹塑性材料是指屈服点以前材料为( ) 。
. 非弹性的. 塑性的. 弹塑性的. 完全弹性的正确答案：8. 能够较显著的提高钢材的强度而不过多降低塑性和韧性的弱脱氧剂是( )。
. 硅. 锰. 硫. 磷正确答案：9. 钢材发生脆性破坏的主要原因之一是( ) 。
. 钢材强度. 异号应力场的存在. 钢材弹性性能. 应力集中正确答案：10. 缀板柱中,缀板与柱肢的连接焊缝应按下列内力计算( ). 剪力和弯矩. 剪力、弯矩和轴力. 剪力和轴力. 弯矩和轴力正确答案：11. 在钢的化学元素中,下列哪一种元素的有害作用主要是使钢在低温时韧性降低并容易发生脆性破坏( ) 。
. 硅. 锰. 硫. 磷正确答案：12. 钢板按厚度分组的原因是:不同的厚度的钢板,其( ). 承载力大小不同,厚钢板承载力大. 承载力大小不同,薄钢板承载力大. 强度大小不同,厚钢板强度大. 强度大小不同,薄钢板强度大正确答案：13. 冷作硬化的特点是( ). 强度提高、塑性降低. 强度、塑性都提高. 强度、塑性都降低. 强度降低、塑性提高正确答案：14. 可以提高钢材的强度和抗锈蚀的能力,在低温下使钢材变脆的元素是( ). 碳. 硅. 硫. 磷15. 在设计中应尽量避免可能出现的焊缝为( )。
2015年西南大学《钢结构设计》[0759]大作业最新标准答案
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解：αf=0.8.
W腹=Ix/(1444-30)=(8504×107)/(1444-30)=6014×104mm3
αf·Δσ=αf·Mkmax/W腹=0.8×5583.5×106/(6014×104)=74.3 N/mm2
4、简述柱间支撑布置的原则。
答：1）承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。
2）减少柱在平面外的计算长度。
3)保证厂房的纵向刚度。
5、一钢桁架的受压腹杆，采用填板连接而成的双角钢T形截面构件，角钢用2L50×5。腹杆的两端分别焊于上、下弦杆的节点板上，节点中心距为1.2m，角钢截面特性如图所示。确定在节点板间连接两角钢的填板数。
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二、计算题（每题10分，共20分）
1、次梁与主梁连接采用10.9级M16的高强度螺栓摩擦型连接，连接处钢材接触表面的处理方法为喷砂后涂无机富锌漆，其连接方式如图所示，考虑了连接偏心的不利影响后，取次梁端部剪力设计值V=110.2kN，求连接所需的高强度螺栓数量（个）？
解：根据《钢规》第7.2.2条第1款，式（7.2.2-1）及表7.2.2-1、表7.2.2-2，一个10.9级M16高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：
学号：1515452613003姓名：刘昊仑层次：专升本
类别：网教专业：土木工程2015年12月
课程名称【编号】：钢结构设计【0759】A卷
题号
一
二
三
四
五
总分
评卷人
得分
（横线以下为答题区）
一、问答题（每题10分，任选4题，共40分）
大工15秋《钢结构》大作业题目及要求和答案
大工15秋《钢结构》大作业题目一：（必答的题目）螺栓连接。
试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。
其截面为：翼缘—380mm ×20mm ，腹板—1000mm ×10mm ，钢号Q345。
采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN ·m ，V=600KN 。
验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。
螺栓要求为10.9级M22螺栓。
n1000题目二和题目三中，选一道计算题作答，二选一即可。
题目二：轴心拉杆截面设计某焊接桁架的下弦杆，承受轴心拉力设计值kN 600=N （静载），在桁架平面内的计算长度m 0.60=x l ，桁架平面外的计算长度m 0.90=y l ，采用双角钢组成的T 形截面，两角钢连接边背与背的距离为10mm ，Q235-BF 钢。
试设计此拉杆的截面尺寸。
题目三：双角钢屋架端斜杆截面整体稳定性验算已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。
钢材为Q235。
y12x x2∟125×80×10y题目四：如何设计单向受弯型钢梁？题目五：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点？大连理工大学《钢结构》大作业学习中心：厦门理工奥鹏学习中心姓名：吴生彦学号：题目一：螺栓连接试设计如下图所示的焊接工字形截面梁的工地拼接接头。
其截面为：翼缘—380mm×20mm，腹板—1000mm×10mm，钢号Q345。
采用摩擦型连接高强度螺栓，接触面喷砂处理，接头处的弯矩和剪力设计值为M=800KN·m，V=600KN。
验算，上、下翼缘的拼接接头需要的螺栓数目。
螺栓要求为10.9级M22螺栓。
钢结构计算题(有答案).doc
【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 Vf h l h V 2507.02101203=⨯⨯⨯=∑=τ在弯矩作用下：f f M fh W M 2507.06121501012023⨯⨯⨯⨯==σ代入基本公式f ff +22)()(τβσ1601068)9.342()22.11234(22≤=+fffh 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?=N2w 载。
已知h f 8=N f σM f =σ=σσ【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去h 2，求， kN f n N b v V bV 96.87101404243=⨯⨯⨯==-⑵一个螺栓的承压承载力设计值：kN f t d N b cb 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 b2.6834.858min=⨯== ⑷净截面强度验算：2233/215/9.2173136102.68314)5.214310(102.683mm N f mm N A N n =>=⨯=⨯⨯-⨯==σ不满足要求。
西南大学钢结构设计大作业
(2)荷载：梁上恒荷载标准值9kN/m，活荷载标准值13.5kN/m。恒荷的分项系数为γG=1.2，活荷的分项系数为γQ=1.4。
3、普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？
答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。
高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。
三、计算题
1、如图所示某连接板使用双面角焊缝与柱翼缘相连，hf=6mm，承受偏心剪力V的作用(静力荷载)，试确定此焊缝所能承受的V的最大值。已知钢材为Q235B级，手工焊，焊条为E43系列，fwf=160N／mm2。图中长度单位均为mm。
焊缝截面上的力有：V及M=50V。
焊缝截面单独在剪力和弯矩作用下产生的，任选2题，共20分）
1、塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性
2、摩擦型高强度螺栓：依靠螺帽和螺母之间的摩擦力来承受工作荷载的螺栓称为摩擦型高强度螺栓。
3、残余应力：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
书面作业题2015秋-修正
6-4. 如图所示，工字形截面焊接梁在距支座 5m 处拼接连接。已知钢梁和连接板钢材为 Q345B，采用手工焊，焊条为 E50 型， f fw 200 N / mm 2 ，F = 200kN。问： （1）腹板拼接板和角焊缝是否满足强度要求？ （2）确定翼缘拼接板焊脚尺寸和拼接板长度。
第 7 次作业（螺栓连接）
5-2. 构件的几何长度、约束条件同题 5-1，但承受轴向拉力 N = 1000kN，构件长度中央 集中力 F = 150kN，均为荷载设计值。钢材牌号和强度同题 5-1，选择能满足强度要求和稳 定性要求的宽翼缘 H 形钢截面，使其用钢量最小。
5-3. 一压弯构件的受力支承及截面如图所示 （平面内为两端铰支支承） 。 设材料为 Q235 （ f y 235N/mm ） ，计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。
2 80N/mm 2 ，B 点的正应力 1 20N/mm 2 ， 2 120N/mm 2 ，求该梁 A 点与 B
点的应力比和应力幅是多少？
1-4. 指出下列符号意义： (1) Q235AF (2) Q345D
(3) Q390E
(4) Q235D
1-5（补充题）. 按附表 1-4（见《钢结构基本原理》课本）所列数据，计算 Q345A 和 Q345D 的碳当量的上下限，并说明比较碳当量有何意义。
图 2-2 （a） 图 2-2（b） 注意：图 2-2（a）, （b）只表现了轴心拉杆的截面，未表示连接角钢。
2-3. 计算图示轴心受拉杆件的承载力设计值和极限承载力。假设焊缝、螺栓不破坏。 其中 A1 为 Φ40 圆钢制成的圆柱套筒，套筒外截面是正六边形，内螺纹为 M24，采用 45 号 钢材，fd = 310MPa，fy = 360MPa，fu = 500MPa；A2 为圆钢螺杆，采用 Φ25 圆钢，材质为 Q235B， 螺纹为 M24， 螺纹处有效直径 de = 21.1854mm， 有效面积 Ae = 352.5mm2， fd = 215MPa， fy = 235MPa，fu = 420MPa；A3 为 Q345 钢材，fd = 310MPa，fy = 345MPa，fu = 500MPa。 （设轴心拉力是施加在两端 A3 板的最外侧螺栓孔上。 ）
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2015年秋西南大学钢结构设计作业计算题
1、某机械厂单跨厂房，内有2台Q=20/5t软钩吊车，工作级别A6（重级工作制），每台吊车有4轮，横行小车重7.2t。
求：作用在一边吊车梁上所有的横向水平荷载标准值。
解：∑T k=2×2×0.1×(7.2+20)/4×9.8=26.66kN
2、一钢桁架的受压腹杆，采用填板连接而成的双角钢T形截面构件，角钢用2L50×5.腹杆的两端分别焊于上、下弦杆的节点板上，节点中心距为1.2m，角钢截面特性如图所示。
确定在节点板间连接两角钢的填板数。
解：用填板连接而成的双角钢T形截面受压构件，若按实腹式受压构件进行计算，则填板间距S≤40i，对于双角钢T形截面时，i取一个角钢与填板平行的形心轴的回转半径。
同时规定受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。
由于S≤40i=40i x=40×1.53=61.2cm，只需设置1块，而受压构件设置的最小数是2块，故该受压腹杆应设置2块。
3、如图所示上弦杆与腹杆之间的节点板，上弦杆为2L100×10，节点板厚t=12mm。
承受集中力P=37.44kN，弦杆内力差△N=421200N，为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板的上边缘可缩进肢背8mm，用塞缝连接。
求：上弦杆角钢趾部角焊缝的焊脚尺寸。
解：肢背：h f=t/2=6mm，l w=360-12=348mm。
承受集中力P=37.44kN，则：
τf=P/2×0.7h f×l w=37440/(2×0.7×6×348)=13 N/mm2<f f w=160N/mm2
肢尖：肢尖焊缝承担弦杆内力差421200N，偏心距e=10-2.5=7.5cm，偏心弯矩：M=△N e=421200×75=31590000N·mm，h f =8mm，则
τ△N =△N/(2×0.7 h f l w)=421200/(2×0.7×8×348)=108 N/mm2
σM=M/W W=6×31590000/(2×0.7×8×3482)=140 N/mm2
[τ2△N+(σM/1.22)2]1/2=[1072+(138/1.22)2]1/2=158 N/mm2<f f w=160N/mm2
满足强度要求。
4、次梁与主梁连接采用10.9级M16的高强度螺栓摩擦型连接，连接处钢材接触表面的处理方法为喷砂后涂无机富锌漆，其连接方式如图所示，考虑了连接偏心的不利影响后，取次梁端部剪力设计值V=110.2kN,连接所需的高强度螺栓数量（个）？
解：根据《钢规》第7.2.2条第1款，式（7.2.2-1）及表7.2.2-1、表7.2.2-2，一个10.9级M16高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：
N b v=0.9n fμP=0.9×1×0.35×100=31.5kN
高强度螺栓数量计算：n=V/ N b v =110.2/31.5=3.29，取4个。
5、某受压构件采用热轧H型钢HN700×300×13×24，其腹板与翼缘相接处两侧圆弧半径γ=28mm。
试问，进行局部稳定验算时，腹板计算高度h0与其厚度t w 之比值？
解：根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第4.1.3条注：
h0=700-2×(24+28)=596mm，h0/t w=596/13=45.8
6、写出下图人字形支撑内力N1和N2的公式。
H+W1=(N1-N2)cosθ
则：N1= N2=（H+W1）/2cosθ
式中：N1—斜拉杆承载力设计值；
N2—斜压杆承载力设计值；N2=- N1
7、如图所示吊车梁跨度10m，作用有两台吊车，求该吊车梁的绝对最大弯矩。
解：如图所示，绝对最大弯矩将发生在荷载F2或F3下面的截面。
1)梁上荷载的合力：F R=82×4=328KN
2)确定F R和F k的间距a
由于F1=F2=F3=F4，故其合力F R和F3的间距应相等，可求得a=1.5/2=0.75m。
3)确定F k作用点位置
由F k与F R合力应位于梁中点两侧的对称位置上，因而F k=F2距跨中为
a/2=0.375m。
4)计算绝对最大弯矩
M max=F R(l/2-a/2)21/l-M k=328×(5-0.375)2×1/10-(82×3.5)=414.6kN.m。