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1、钢结构计算题精品答案第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接图3.80。钢材为Q235B,焊条为E43型,手工焊,轴心力N=1000KN设计值,分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。解：1三面围焊 确定焊脚尺寸：, , 内力分配：焊缝长度计算：,则实际焊缝长度为 ,取310mm。,则实际焊缝长度为 ,取120mm。2两面侧焊确定焊脚尺寸：同上,取, 内力分配：, 焊缝长度计算：,则实际焊缝长度为:,取390mm。,则实际焊缝长度为:,取260mm。3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B,焊条为E43型,手工焊,角焊缝焊脚尺寸,。焊脚尺寸：焊缝截面的形心
2、：则1内力分析：V=F, 2焊缝截面参数计算：3应力计算T引起的应力：V引起的应力：43.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝、。钢材为Q235B,焊条为E43型,手工焊。1内力分析：V=F=98KN, 2焊缝截面参数计算：取焊缝截面的形心： 3应力计算M引起的应力：V引起的应力：43.4 习题3.3的连接中,如将焊缝及焊缝改为对接焊缝按三级质量标准检验,试求该连接的最大荷载。1内力分析：V=F, 2焊缝截面参数计算：3应力计算M引起的应力：V引起的应力：43.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝图3.83,拼接处作用有弯矩,剪力V=374KN,钢材为Q235B钢,焊条用E4
3、3型,半自动焊,三级检验标准,试验算该焊缝的强度。1内力分析：V=374KN, 2焊缝截面参数计算： 3应力计算腹板和翼缘交接处：折算应力： 不满足3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接,F=100KN,。1内力分析：V=100KN, ,2参数计算：单个螺栓抗剪承载力M22,3内力计算T引起的应力：V引起的应力：43.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B,螺栓为粗制螺栓。角钢与连接板的螺栓连接；竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。,。角钢与连接板的螺栓连接；单个螺栓抗剪承载力M20螺栓个数 个,取5个螺栓,按规范规定间距排列图省略。竖向连接板与柱的翼
4、缘板的螺栓连接。内力分析,由支托承担。单个螺栓抗拉承载力M20,螺栓个数 个,取6个螺栓,排2排,按规范规定间距排列图省略。竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。,。,由支托承担。3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接取消承托板,且分别考虑：；,。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。Q235钢,喷砂处理,M20,8.8级,P=125KN,=0.45, 一个螺栓承担的拉力, , 一个螺栓的最大拉力第四章 轴心受力构件4.1 验算由2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Q
5、235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 的面积A=6.14cm2 , , N=270KN,强度不满足,所需净截面面积为,所需截面积为,选,面积A=7.29cm22长细比4.2 一块-的钢板用两块拼接板-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：, N=1350KN,强度满足。2钢板2-2截面强
6、度验算：a,种情况,a是最危险的。, N=1350KN,但不超过5%,强度满足。对应图d的验算：,强度满足。3拼接板的强度够否？因为拼接板厚度,所以不必验算拼接板。4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm,孔径22mm,钢材为Q235AF,承受轴心拉力N=600KN设计值。解：1净截面验算：,强度满足。2全截面验算,强度满足。4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件,长9m,截面由2组成的肢尖向下的T形截面,问是否能承受设计值为870KN的轴心力？解：1强度验算查表得 的面积A=13.94cm2 ,但不超过5%,强度满足。2刚度验算4.
7、5 某车间工作平台柱高2.6m,按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I1616号热轧工字钢,试经过计算解答：1钢材采用Q235钢时,设计承载力为多少？2改用Q345钢时,设计承载力是否显著提高？3如果轴心压力为330KN设计值,I16能否满足要求？如不满足,从构造上采取什么措施就能满足要求？解：1钢材采用Q235钢时,设计承载力为多少？查表得I16的面积A=26.1cm2 ,a类截面,查表得,b类截面,查表得。2改用Q345钢时,设计承载力是否显著提高？,a类截面,按查表得,b类截面,按查表得,承载力无太明显的提高。3如果轴心压力为330KN设计值,I16能否满足要求？如不满足,从构造上采取
8、什么措施就能满足要求？8距uuuuuuuuuuuujuu因为,所以整体稳定不满足。在侧向加一支撑,重新计算。,b类截面,查表得,整体稳定满足。4.6 设某工业平台柱承受轴心压力5000KN设计值,柱高8m,两端铰接。要求设计一H型钢或焊接工字形截面柱。解：H型钢柱1初选截面设b类则,选,其面积,2验算,b类截面,查表得,b类截面,查表得,整体稳定满足。焊接工字形1初选截面根据H型钢截面,初选焊接工字形截面,如图所示。2计算参数,2整体稳定验算,b类截面,查表得,b类截面,查表得,整体稳定满足。3局部稳定验算,局部稳定满足。4.7 图4.40a、b所示两种截面焰切边缘的截面积相等,钢材均为Q23
9、5钢。当用作长度为10m的两端铰接轴心受压柱时,是否能安全承受设计荷载3200KN。解：计算a图截面1计算参数：,2整体稳定验算,b类截面,查表得,b类截面,查表得,整体稳定满足。3局部稳定验算,局部稳定满足。计算b图截面1计算参数：,2整体稳定验算,b类截面,查表得,b类截面,查表得,整体稳定不满足。3局部稳定验算,局部稳定满足。4.8 设计由两槽钢组成的缀板柱,柱长7.5m,两端铰接,设计轴心压力为1500KN,钢材为Q235B,截面无削弱。解： 1初选截面：设b类则,选232a,其面积,2验算实轴的整体稳定,b类截面,查表得,绕实轴的整体稳定满足。3确定柱宽 设,取b=330mm,如下图
10、所示。4验算虚轴的整体稳定,截面对虚轴的参数：130, ,绕虚轴的整体稳定满足。5缀板的设计选用缀板尺寸为-,则,取,分支线刚度缀板线刚度则横向剪力取焊脚尺寸,采用绕角焊,则焊缝计算长度为验算焊缝：,第五章5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示,铺板为预制钢筋混凝土板,焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值不包括梁自重为2.0。试选择次梁截面,钢材为Q345钢。解：1、普通工字形钢3、验算：1强度 2挠度 重选I50a3整稳：不必计算。4局稳：因为是型钢,不必验算。5.3解：图5.54a所示的简支梁,其截面为不对称工字形图5.54b,材料为Q235B钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载未包括
11、梁自重F=160的作用下,梁能否保证其整体稳定性？5.4解：设计习题5.1的中间主梁焊接组合梁,包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢,E50型焊条手工焊。解：1试选截面：2强度验算：3整稳验算：4刚度验算：5翼缘和腹板的连接焊缝计算：6主梁加劲肋设计区格：区格：区格：区格：横向加劲助尺寸：中部支承加劲助：第六章6.1 有一两端铰接长度为4m的偏心受压柱子,用Q235钢的HN400200813做成,压力的设计值为490kN,两端偏心距均为20cm。试验算其承载力。M1=98kN.mM1=98kN.mN=490kNN=490kN4000解：查型钢表得：A=83.37c
12、m2,Ix22775cm4 ,ix16.53cm,iy4.56cm,Wx=1139cm3。M= 4900.2=98kN.m强度验算：平面内整体稳定验算：mx=1NEx/=2E Ix/=3.1422.0610522775104/=26283KNx= l0x/ix=4000/165.3=24.2,属于a类截面,查表,得x=0.974 N/+mxMx/1x W1x=490103/+1.098106/1.051139103=60.3+83.2=143.5N/mm2f=215 N/mm2平面外整体稳定验算：y= l0y/iy=4000/45.6=87.7,属于b类截面查表,得y=0.637 b=1.07
13、-y2/44000=1.07-87.72/44000=0.8951.0tx=1.0 N/+txMx/ =490103/+1.098106/0.8951139103=92.3+96.1=188.4N/mm2 f=215 N/mm2该构件强度、平面内整体稳定、平面外的整体稳定均满足要求。62 如图所示悬臂柱,承受偏心距为25cm的设计压力1600kN,弯距作用平面外有支撑体系对柱上端形成支点,要求选定热轧H型钢或焊接工字形截面,材料为Q235钢注：当选用焊接工字形截面时,可试用翼缘240020,焰切边,腹板46012。解：选用选用焊接工字形截面时,可试用翼缘240020,焰切边,腹板46012平面
14、内计算长度l0x14000mm,平面外计算长度l0y7000mm承受均匀弯距M=16000.25=400kN.m计算截面特性：A=400202+46012=21520mm2WxIx/=1.019109/=4.076106mm3ix=1/2= 1/2=217.6mmiy=1/2= 1/2=99.6mmx=lox/ ix=14000/217.6=64.3=150y=loy/ iy=7000/99.6=70.3=150 刚度满足要求强度验算：平面内整体稳定验算：mx=1NEx/=2E Ix/=3.1422.061051.019109/=9599KNx= l0x/ix=14000/217.6=64.3=150属于b类截面,查表,得x=0.784 N/+mxMx/1x W1x=1600103/+1.0400106/1.054.076106=94.8+107.8=202.6N/mm2f=215 N/mm2平面外整体稳定验算：y= l0y/iy=7000/99.6=70.3=150属于b类截面查表,得y=0.749 b=1.07-y2/44000=1.07-70.32/44000=0.9581.0tx=1.0 N/+txMx/ =1600103/+1.0400106/0.9584.076106=99.3+102.4=201.7N/mm2 f=215 N/mm2局部稳定验算：腹板：翼缘：
