钢结构设计原理 平时作业
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
b v
Nt=28.6+15=43.6kN<0.8P=80kN
N 0.9n f (P 1.25Nt )
0.9×1×0.4(100-1.25×43.6)=16.4kN>Nv=10kN
方法一
方法二 b t
b v
N 0.8P 0.8 100=80KN
Nt Nv 43.6 10 b 0.823 1.0 b Nt N v 80 36
两端铰接缀板式格构柱L=6m，受设计轴心压力N=2600kN， 钢材为Q345，f=310N/mm2，验算整体稳定（b类）。
一个槽钢32b的截面特性：A=54.90cm2 Iy=8057cm4
iy=12.11cm
I1=335.6cm4
i1=2.47cm
l 600 49.5 对实轴 y i y 12.11
1）基本数据准备
hy t r 16.5 12.5 29 mm, la a 5hy 90 5 29 235 mm
h0 h 2hy 400 2 29 342 mm, y1 h / 2 hy 171 mm
自重设计值
g 1.2 67.6 9.8 103 0.795 kN / m
P 1 160 1 支座反力（剪力） Vmax R 2 2 gl 2 2 0.795 6 82.4 kN 跨中弯矩 M x R l 1 gl 2 82.4 6 1 0.795 62 243.6 kN m 2 8 2 8
跨中剪力
1 V P 80 kN 2
2）跨中抗弯强度验算
Mx 243.6 106 2 2 200 213.6 N / mm ≤ f 215 N / mm xWn x 1.05 21 720 104
3）支座抗剪强度验算
max
Vmax S x 82.4 103 23 N / mm 2 ≤ f v 125 N / mm 2 I x tw 34.110 10.5
（3）焊缝强度验算
f
安全。
查表φ=0.807
N 2600000 293N / m m2 <f=310N/mm2 A 0.807 2 5490
l1 60 24.3 对虚轴 1 i1 2.47
Ix=2I1+2A(32/2-2.2)2=2×335.6+2×54.9(32/22.wk.baidu.com)2=21581cm4
单栓受力
N 150 N V 100 10 kN 拉力 N n 10 15kN 剪力 N n 10 M=ve=100×0.2=20kN· m
v
NM
Myi 20 106 140 28571 N 28.6kN 2 2 2 yi 2 2(70 140 )
造自重)。截面无削弱，试对该柱进行验算。
（ [λ]=150，f=215N/mm2）。 宽厚比限值：
b1 235 (10 0.1 ) 翼缘 t fy
h0 235 腹板 (25 0.5 ) tw fy
一、计算截面几何特征 A=2×250×12+350×10=9500mm2
I x 2.32310 mm
A=2×50×1.6+2×46×1.6=307.2cm2 Ix=1/12(50×49.23−46.8×463=116621cm4 Iy=1/12(49.2×503−46×46.83=119571cm4 ������������ ix= iy= λx=l0/ix=600/19.48=30.8 λy=l0/iy=600/19.73=30.4
！双面焊缝
解：（1）焊缝内力计算 竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN， 水平轴心力H=Fcos450=353.55kN 弯矩M=He=353.55×0.1=35.36kN.m （2）各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算
V 353.55103 353.55103 f 66.46MPa Aw 2 0.7 10 (400 2 10) 5320 H H f 66.46MPa Aw
4）局部承压强度验算
1 160 103 c 64.8 N / mm 2 ≤ f 215 N / mm 2 tw la 10.5 235 Mx 243.6 106 2 y 171 191.8 N / mm 5）折算应力验算 1 I 1 21 720 104 x 由于型钢表中没有给出S ，近似取 1 23 80 / 82.4 22.3
λmax=30.8<[λ]=150，刚度合格。
翼缘板b0/t=468/16=29.25≤ h0/tw=460/16=28.8≤ =40 =40，局部稳定合格
整体稳定合格。 最大承载力设计值
改为Q345钢材，f=310N/mm2
已知某楼盖次梁I40a（Q235B），跨中承受集中静力 荷载设计值P＝160kN，试进行各项强度验算。集中荷 载在跨度方向的分布长度为a＝90mm，计算跨度l＝ 6m，梁自重67.6kg/m。（已知f=215MPa,fv=125MPa)
M f
M 35.36106 35.36106 104.95MPa 1 Ww 2 0.7 10 (400 2 10) 2 336933 6
H f M f 2 66 . 46 104 . 95 2 66.462 155.43MPa f fw f 1.22 2
角钢与厚为 12mm 的节点板用两条侧面角焊缝相连，
64mm=8hf1<lw1=240mm<60hf1=480mm
48mm=8hf2<lw2=140mm<60hf2=360mm
角钢背的角焊缝强度
角钢趾的角焊缝强度
1.如图牛腿用10.9级M16摩擦型高强螺栓与钢柱相连， 螺栓预拉力P=100kN，接触面为喷砂后涂无机富锌漆 μ=0.4，钢材为Q345,验算连接是否安全（仅要求计算 最大拉力螺栓）。
16
N
1
300
N
221.16( N / mm ) f
2
N
N
1
不满足要求!
3 1000 103 1 0.5 221.16( N / mm2 ) 9 (300 16 3 16 21.5)
（2011考题）验算下图所示角焊缝连接的强度。已知： 静力荷载作用力设计值F＝500kN，e=100mm，hf=10mm， 钢材为Q235，焊条为E43型，
1
P
eq 12 c2 1 c 3 12
191.82 64.82 191.8 64.8 3 22.32 173.3 N / mm 2 ≤ 1 f 1.1 215 236.5 N / mm 2
强度满足要求。
如图所示的摩擦型高强度螺栓连接轴心受力，连接钢 材的钢号为Q235B，板的厚度为16mm，板的宽度为300mm， 钢材的抗拉强度设计值f=215MPa，轴心力N=1000（KN）， 高强螺栓的直径d=20mm，孔径d0=21.5mm，计算连接构 件的强度（1-1截面）。
有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，Q235 钢材，翼缘为焰切边，对x、y轴均属于b类截面。截面 尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=12mm，腹板高度 为h0=350mm，厚度为tw=10mm，计算长度为lox=12m， loy=4m，承受的轴心压力设计值为1200kN (含柱身及构
某轴心拉杆由2∠90×8（A=27.89cm2）组成，每只 lw1=240mm ， hf1=8mm ， lw2=140mm ， hf2= 6mm ，钢材
为 Q235-B ， f=215N/mm2 ， fwf= 160N/mm2 ，拉杆承 受最大荷载设计值 N=560KN, 验算此轴心受拉杆其 连接焊缝是否安全。
l 600 Ix 21581 .5 ix 14cm x i 14 43 x 2A 2 54.9
2 2 2 0 x 2 43 24 . 3 49.4 查表φ=0.807 x 1 N 2600000 293N / m m2 <f=310N/mm2 A 0.807 2 5490
8
4
I y 3.12810 mm
7
4
Ix ix 156.37mm A
iy
Iy A
57.38mm
二、截面验算
1.强度因截面无削弱，可不进行强度验算 2.刚度
lx 12000 x 76.74 [] 150 ix 156 .37 l y 4000 y 69.71 [ ] 150 iy 57.38
三.整体稳定验算，截面对x轴和y轴均为b类
fy
235 76.74 235 76.74 235
x 0.7088
N 1200 10 3 178 .21N / mm 2 f 215N / mm 2 A 0.7088 9500
所以整体稳定满足要求。 四.局部稳定验算 b1 125 5 235 10 (10 0.1 76.74) 17.67 t 12 235 h0 350 235 35 (25 0.5 76.74) 63.37 tw 10 235 故构件的强度、刚度、整体稳定和局部稳定均满足要求。
N 0.9n f P 0.9 1 0.4 100=36KN
2、图示连接，采用4个高强摩擦型螺栓连接， 钢材为Q345B（������ =310MPa），8.8级M20螺栓， 一个螺栓的预拉力为������ = 125������������，螺栓孔径������0= 21.5������������，抗滑移系数������ = 0.45，承受荷载设计 值������ = 400������������。 要求：验算此 连接（包括板 件和螺栓）是 否合格？
图示焊接箱形截面轴心受压柱，柱截面无削弱，承 受轴向压力设计值N=6160KN，柱高6m，两端铰接。 钢材为Q235，f= 215N/mm2，λ=【150】，要求： （1）验算此柱是否合格； （2）计算此柱最大承载力设计值Nmax（不考虑柱身 及构造自重）； （3）若钢材改用Q345钢 （f= 310N/mm2），按整体 稳定要求确定此柱最大承 载力设计值Nmax。 （宽厚比限值为：翼缘板 b0/t≤ ， 腹板 h0/tw≤ ������ ） （图中单位为毫米）
Nt=28.6+15=43.6kN<0.8P=80kN
N 0.9n f (P 1.25Nt )
0.9×1×0.4(100-1.25×43.6)=16.4kN>Nv=10kN
方法一
方法二 b t
b v
N 0.8P 0.8 100=80KN
Nt Nv 43.6 10 b 0.823 1.0 b Nt N v 80 36
两端铰接缀板式格构柱L=6m，受设计轴心压力N=2600kN， 钢材为Q345，f=310N/mm2，验算整体稳定（b类）。
一个槽钢32b的截面特性：A=54.90cm2 Iy=8057cm4
iy=12.11cm
I1=335.6cm4
i1=2.47cm
l 600 49.5 对实轴 y i y 12.11
1）基本数据准备
hy t r 16.5 12.5 29 mm, la a 5hy 90 5 29 235 mm
h0 h 2hy 400 2 29 342 mm, y1 h / 2 hy 171 mm
自重设计值
g 1.2 67.6 9.8 103 0.795 kN / m
P 1 160 1 支座反力（剪力） Vmax R 2 2 gl 2 2 0.795 6 82.4 kN 跨中弯矩 M x R l 1 gl 2 82.4 6 1 0.795 62 243.6 kN m 2 8 2 8
跨中剪力
1 V P 80 kN 2
2）跨中抗弯强度验算
Mx 243.6 106 2 2 200 213.6 N / mm ≤ f 215 N / mm xWn x 1.05 21 720 104
3）支座抗剪强度验算
max
Vmax S x 82.4 103 23 N / mm 2 ≤ f v 125 N / mm 2 I x tw 34.110 10.5
（3）焊缝强度验算
f
安全。
查表φ=0.807
N 2600000 293N / m m2 <f=310N/mm2 A 0.807 2 5490
l1 60 24.3 对虚轴 1 i1 2.47
Ix=2I1+2A(32/2-2.2)2=2×335.6+2×54.9(32/22.wk.baidu.com)2=21581cm4
单栓受力
N 150 N V 100 10 kN 拉力 N n 10 15kN 剪力 N n 10 M=ve=100×0.2=20kN· m
v
NM
Myi 20 106 140 28571 N 28.6kN 2 2 2 yi 2 2(70 140 )
造自重)。截面无削弱，试对该柱进行验算。
（ [λ]=150，f=215N/mm2）。 宽厚比限值：
b1 235 (10 0.1 ) 翼缘 t fy
h0 235 腹板 (25 0.5 ) tw fy
一、计算截面几何特征 A=2×250×12+350×10=9500mm2
I x 2.32310 mm
A=2×50×1.6+2×46×1.6=307.2cm2 Ix=1/12(50×49.23−46.8×463=116621cm4 Iy=1/12(49.2×503−46×46.83=119571cm4 ������������ ix= iy= λx=l0/ix=600/19.48=30.8 λy=l0/iy=600/19.73=30.4
！双面焊缝
解：（1）焊缝内力计算 竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN， 水平轴心力H=Fcos450=353.55kN 弯矩M=He=353.55×0.1=35.36kN.m （2）各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算
V 353.55103 353.55103 f 66.46MPa Aw 2 0.7 10 (400 2 10) 5320 H H f 66.46MPa Aw
4）局部承压强度验算
1 160 103 c 64.8 N / mm 2 ≤ f 215 N / mm 2 tw la 10.5 235 Mx 243.6 106 2 y 171 191.8 N / mm 5）折算应力验算 1 I 1 21 720 104 x 由于型钢表中没有给出S ，近似取 1 23 80 / 82.4 22.3
λmax=30.8<[λ]=150，刚度合格。
翼缘板b0/t=468/16=29.25≤ h0/tw=460/16=28.8≤ =40 =40，局部稳定合格
整体稳定合格。 最大承载力设计值
改为Q345钢材，f=310N/mm2
已知某楼盖次梁I40a（Q235B），跨中承受集中静力 荷载设计值P＝160kN，试进行各项强度验算。集中荷 载在跨度方向的分布长度为a＝90mm，计算跨度l＝ 6m，梁自重67.6kg/m。（已知f=215MPa,fv=125MPa)
M f
M 35.36106 35.36106 104.95MPa 1 Ww 2 0.7 10 (400 2 10) 2 336933 6
H f M f 2 66 . 46 104 . 95 2 66.462 155.43MPa f fw f 1.22 2
角钢与厚为 12mm 的节点板用两条侧面角焊缝相连，
64mm=8hf1<lw1=240mm<60hf1=480mm
48mm=8hf2<lw2=140mm<60hf2=360mm
角钢背的角焊缝强度
角钢趾的角焊缝强度
1.如图牛腿用10.9级M16摩擦型高强螺栓与钢柱相连， 螺栓预拉力P=100kN，接触面为喷砂后涂无机富锌漆 μ=0.4，钢材为Q345,验算连接是否安全（仅要求计算 最大拉力螺栓）。
16
N
1
300
N
221.16( N / mm ) f
2
N
N
1
不满足要求!
3 1000 103 1 0.5 221.16( N / mm2 ) 9 (300 16 3 16 21.5)
（2011考题）验算下图所示角焊缝连接的强度。已知： 静力荷载作用力设计值F＝500kN，e=100mm，hf=10mm， 钢材为Q235，焊条为E43型，
1
P
eq 12 c2 1 c 3 12
191.82 64.82 191.8 64.8 3 22.32 173.3 N / mm 2 ≤ 1 f 1.1 215 236.5 N / mm 2
强度满足要求。
如图所示的摩擦型高强度螺栓连接轴心受力，连接钢 材的钢号为Q235B，板的厚度为16mm，板的宽度为300mm， 钢材的抗拉强度设计值f=215MPa，轴心力N=1000（KN）， 高强螺栓的直径d=20mm，孔径d0=21.5mm，计算连接构 件的强度（1-1截面）。
有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，Q235 钢材，翼缘为焰切边，对x、y轴均属于b类截面。截面 尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=12mm，腹板高度 为h0=350mm，厚度为tw=10mm，计算长度为lox=12m， loy=4m，承受的轴心压力设计值为1200kN (含柱身及构
某轴心拉杆由2∠90×8（A=27.89cm2）组成，每只 lw1=240mm ， hf1=8mm ， lw2=140mm ， hf2= 6mm ，钢材
为 Q235-B ， f=215N/mm2 ， fwf= 160N/mm2 ，拉杆承 受最大荷载设计值 N=560KN, 验算此轴心受拉杆其 连接焊缝是否安全。
l 600 Ix 21581 .5 ix 14cm x i 14 43 x 2A 2 54.9
2 2 2 0 x 2 43 24 . 3 49.4 查表φ=0.807 x 1 N 2600000 293N / m m2 <f=310N/mm2 A 0.807 2 5490
8
4
I y 3.12810 mm
7
4
Ix ix 156.37mm A
iy
Iy A
57.38mm
二、截面验算
1.强度因截面无削弱，可不进行强度验算 2.刚度
lx 12000 x 76.74 [] 150 ix 156 .37 l y 4000 y 69.71 [ ] 150 iy 57.38
三.整体稳定验算，截面对x轴和y轴均为b类
fy
235 76.74 235 76.74 235
x 0.7088
N 1200 10 3 178 .21N / mm 2 f 215N / mm 2 A 0.7088 9500
所以整体稳定满足要求。 四.局部稳定验算 b1 125 5 235 10 (10 0.1 76.74) 17.67 t 12 235 h0 350 235 35 (25 0.5 76.74) 63.37 tw 10 235 故构件的强度、刚度、整体稳定和局部稳定均满足要求。
N 0.9n f P 0.9 1 0.4 100=36KN
2、图示连接，采用4个高强摩擦型螺栓连接， 钢材为Q345B（������ =310MPa），8.8级M20螺栓， 一个螺栓的预拉力为������ = 125������������，螺栓孔径������0= 21.5������������，抗滑移系数������ = 0.45，承受荷载设计 值������ = 400������������。 要求：验算此 连接（包括板 件和螺栓）是 否合格？
图示焊接箱形截面轴心受压柱，柱截面无削弱，承 受轴向压力设计值N=6160KN，柱高6m，两端铰接。 钢材为Q235，f= 215N/mm2，λ=【150】，要求： （1）验算此柱是否合格； （2）计算此柱最大承载力设计值Nmax（不考虑柱身 及构造自重）； （3）若钢材改用Q345钢 （f= 310N/mm2），按整体 稳定要求确定此柱最大承 载力设计值Nmax。 （宽厚比限值为：翼缘板 b0/t≤ ， 腹板 h0/tw≤ ������ ） （图中单位为毫米）