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钢结构计算题精品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fw160N/mm123421f12—33确定焊脚尺寸：h12t121012mmh1.5it5.2mm，f,minmin，hf8mmf,maxmin1.512内力分配：N0.7hbw0.78125160273280N273.28KN3ff1.222ffN31273.28196.69KNN22N10002322273.28N3530.03KNN11N1000232（2）两面侧焊焊缝长度计算1.N530.031296mmlw10.7hf20.78160，心2968则实际焊缝长度为60h60480mm，取310mm。30f,lN196.692110mm1w20.7h20.78160f，则实际焊缝长度为lw21108118mm60hf608480mm，取120mm。确定焊脚尺寸：同上，取hf18mm，hf26mmN11N-1000667KN31内力分配：N22N-1000333KN，3焊缝长度计算:Ni1372mm0.7hfww1ff,则实际焊缝长度为20.781601w137282388mm60hf608480mm，取390mm。丿竺248mm,1ww20.7hfff20.76160则实际焊缝长度为1w124862260mm60hf608480mm，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hf8mm，e30cm。l?i3-81习E3.2焊脚尺寸：hf8mm2052055.62焊缝截面的形心:X245.6mm0511.25.622055.656则e20545.6162.2mm,2(1)内力分析：V=F，TF(eeJF(300162.2)462.2F(2)焊缝截面参数计算：I3284l5.6511.2322055.6(2502.8)22.09106mm4x122205274Iy5.6511.245.622055.6(162.2)1.4110mmIII2.23110mm64pxyhl511.25.622055.65158.72mm2ew(3)应力计算卩瞬晋5"T引起的应力：TXPTr462.2F166.2x3.36010*4*FTy2.231108VFV引起的应力:1.93810F4Vy"hX5158.72(1)内力分析：V=F=98KN，MFe980.1211.76KNm(2)焊缝截面参数计算：取hf10mm焊缝截面的形心:S3.82习3.3[S15073.52697(7123.5)21937(7127)75.5mm1507269721937712719375.5143.5mmy2丄319321507(75.53.5)122697(75.57123.5)271931937143.51222.25106mm78(3)应力计算My11.76106143.5M引起的应力:274.96N/mm2f,maxI2.25107x98103236.27N/mm9V引起的应力:2719374.96222w2(4)()36.2771.35N/mmff160N/mmy1.223.4习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③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。0.120.12F(KN/m)(3)应力计算274y166.6mm20012(145.4100)1.95610mm1501220012y221266.6145.4mm1329焊缝截面参数计算：2M讨0.12F106145.42M引起的应力：、20.892F(N/mm)max-7maxI1.956107VF103V引起的应力：0.417F(N/mnf)2A200121.1fweq1t222.(0.892F)3(0.417F)1.148F1.1ft1.1185203.5(N/mm)F177.3KN3.5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M1122kN.m，剪力V=374KN钢材为Q235B钢，焊条用试E43型，半自动焊，三级检验标准,验算该焊缝的强度。国工勢习趣塞Egg(1内力分析：V=374KNM1122kN.m)焊缝截面参数计算：丄81000329I2280145072.6810mmx124S2801450750082502987440wmmS280145071987440mm4w1(3)应力计算103挈7440些37452^/mmw22125N/mmmaxvIt2.681098xw腹板和翼缘交接处:My1122106500209.3N/mm21--1I9'2.68x10VS374103198744034.7N/mmw121It2.681089xw折算应力:232209.32334.72217.8N/mm21.1fw1.1185204N/mm2iit不满足3.6试设计图3.81的粗制螺栓连接，F=100KN（设计值），e30cm。lio205(1)内力分析：V=100KN，e1300402.5mm，12TVe1000.402540.25KNm（2）参数计算：单个螺栓M22)d2222N：n114053.2KN,v4tfbi20830567.1KNimincN；inmin53.2KNY2164000mm2i（3）内力计算425106160TY1°T引起的应力:N39.26KN1TxX22164000iYiT42510660X1°N14.73KN1Ty-2~Xi164000100V引起的应力:N10KN1Vy10(4)N、NNN39.262(14.7310)246.4KNN53.2KN11Tx(1Ty1Vy)min3.7试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B螺栓为粗制螺栓。①角钢与连接板的螺栓连接；②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1d2170mm。③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1150mm，d2190mm。S3.84习3.7①角钢与连接板的螺栓连接；单个螺栓抗剪承载力（M20）d2b87.9KNvnvtfb201430585.4KNmincNminminN：,N：85.4KNN350螺栓个数4.1个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）bN85.4min②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。d1d2170mm。内力分析N247.5KNNx247.5KN，由支托承担。Ny单个螺栓抗拉承载力（M20,A2.45cm2）bbNtAft24517041.65KNN2475螺栓个数nb5.9个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。bNt41.65③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1------------------------------------d1150mm，d2190mm。o0"朋0u247.5KNNNxN350—,0022Q0MNxe247.50.0204.95KNmJ亚247.5KNVNyN350—,由支托承担。22NM247.51034.95106120N—40.22KNNb41.65KN1229tn84(12040)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：①d!d2170mm:②d!150mm，d2190mm。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。bQ235钢，喷砂处理，M20,8.8级，P=125KN,尸0.45,Nt0.8P0.8125100KN①d1d2170mmN247.5KN,V247.5KN一个螺栓承担的拉力N247.5NN24.75KNN100KNbt1tin10tNi247.5KNtV247.5KN0.9n(nP1.25N)0.910.45(101251.25247.5)381.0KNfti②d1150mm,d2190mmN247.5KN,V247.5KN,MNxe247.50.0204.95KNm一个螺栓的最大拉力NMy247.5103便呼16030.94KNN1Nb100KN1—24(1602802)tnmyj1027.85KNN224.75KNN321.65KNN418.56KNN5N247.5KNiV247.5KN0.9n(nP1.25N)0.910.45(101251.25247.5)381.0KNfti第四章轴心受力构件4.1验算由2L635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。6352解：(1)强度查得L的面积A=6.14cm,iminix1.94cm,22(Adt)2(614205)1028mm,N=270KN270103262.6Mpa215Mpa，强度不满足,10283270103所需净截面面积为A1256mm2,21512562所需截面积为A代dt205728mm,2选636，面积A=7.29cm2729mm2728mm2(2)长细比I3000o154.6350i19.4min4.2一块-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N力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验定算？（3）拼接板的强度够否？TNi丨匚争164.38解：（1）钢板1-1截面强度验算:2A(b3d。)t(400322)206680mmn1min，N=1350KN1350103202.1Mpa205Mpa，强度满足。6680（2）钢板2-2截面强度验算:（a），种情况，（a）是最危险的。A2(l5d)t(40080,802802522)206463mm2，N=1350KNI(a)oN1350103208.9Mpa205Mpa，但不超过5%，强度满足。A164632对应图（d）的验算：A1(l5d)t(400522)205800mm22(d)0，1010NN13501038.5KN13131038.5103179.0Mpa205Mpa，强度满足。5800An2(3)拼接板的强度够否？因为拼接板厚度21224mm20mm,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)。亀-bN二.OO*，叫pxsoj*ffi4.39N600103178.6Mpa215Mpa，强度满足。A24014解:(1)净截面验算:A(b)t(240322)23d。min142436mm,600NNN0.53600-0.53500KN99N500103205.3Mpaf215Mpa，强度满2436(2)全截面验算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2L908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9082查表得L的面积A=13.94cm,iminix2.76cm,3870103312.1Mpa310Mpa，但不超过5%,强度满足。13942(2)刚度验算〔90003260350I27.64.5某车间工作平台柱高min2.6m，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16(16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)，116能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么

措施

《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施

就能满足要求？2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=26.1cm,ix6.57cm,iy1.89cml26000x40150,a类截面，查表得0.94165.7xl26000y138150,b类截面，查表得0.35318.9yAf0.3532610215198086N198.1KN(2)改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高?40a类截面，按4048查表得0.921xx，345164查表得138，b类截面，按1380.265y235yAf0.2652610310214411N214.4KN，承载力无太明显的提高。（3）如果轴心压力为330KN（设计值），116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？8距uuuuuuuuuuuujuu因为300KN198.1KN，所以整体稳定不满在侧向加一支撑，重新计算。足。l2600/20y69150，b类截面，查表得y0.75718.9iyAf0.7572610215424791N424.8KN300KN，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。要求设计型钢或焊接工字形截面柱。解：H型钢柱（1）初选截面600.807(b类)350001022l800028961mm289.61cm，i00.807215x133mm，60选HW4284072035其面积A361.4mm218.2cmi10.4cm，ixy，，（2）验算l80000x44150b类截面，查表得0.882xi182，xl0y800077150b类截面，查表得0.707y・104，ly35000102195.7Mpaf205Mpa，整体稳定满足。0.707361.4102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。计算参数(2)4203224001834080mm2hg1339mm4lx(4204643184003)3.410124.7132324203.95108mm4长度为Iy10m12的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载l?.95108107.7mm43.4109yi315.9mm,iA:34080x'A'、34080y(2)整体稳定验算l°X8000150,b类截面，查表得0.95325xix315.9l0y8000150,b类截面，查表得0.726y74yyiy107.7N5000103202.3Mpaf205Mpa，整体稳定满足。A0.72634080(3)局部稳定验算42018b26.28(100.174)17.4t3240022.2(250.574)62，局部稳定满足。18图4.40（a）、（b）所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为Q235钢。当用作3200KN解：计算(a)图截面(1)计算参数：A500202500824000mm2500(250出'2I5003220)21.435109mm4x122I22050034.17108mm4y12I1.4351094.1710131.8mm4lx244.5mm，iyxy24000A.24000(2)整体稳定验算l100000x41150,b类截面,查表得x0.895l244.5xl100000y76150,b类截面,查表得0.714131.8yly3200103186.7Mpaf205Mpa整体稳定满0.71424000足。(3)局部稳定验算5008奇123(1。0.176)17.6500hg62.5(250.576)63，局部稳定满足。8计算(b)图截面(1)计算参数：A24000mm212584I-104003225400(20025)26.56410mmx1212384Iy254002.6710mm12I9.564108199.6mm，lI2・67108105.5mmxyy4lyx2400024000(2)整体稳定验算l100000x50150,b类截面，查表得x0.856x7~i199.6xl100000y95150,b类截面，查表得y0.588y--105.5ly3200103226.8Mpaf205Mpa整体稳定不满0.58824000足。(3)局部稳定验算4001027.8(100.195)19.525h40040°(250.595)72.5，局部稳定满10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70y0.751(b类)33N150010229289mm292.89cm2,0.7512152选2:32a,，其面积A48.50297cm,iy12.44cm(2)验算实轴的整体稳定l75000y0.80760150，b类截面，查表得yy--124.4lyN1500103191.6Mpaf215Mpa，绕实轴的整体稳定满TA20.8079710足。(3)确定柱宽“60230252i仏750030xx144.2mm，52i竺327.7mmx取b=330mm如下图所示。0.440.44(4)验算虚轴的整体稳定4z2.24cm,11304.7cm,i12.51cm截面对虚轴的参数:25522I2[304.748.50()]16402cm41.64107mm4x2I1.64107l7500lx130mm,0xx58A48502l，x133了582302651500.780oxx1500103198.3Mpa2215Mpa，绕虚轴的整体稳定满足。A0.7809710x(5)缀板的设计|302.5175.3cm753mm101112601808l选用缀板尺寸为-，则1l01180753180933mm，取l1930mm，kf3003276mm3分支线刚度1畫I1(丄818032)30470mm3缀板线刚度kbb255.212则k30470b9.36k132679710221524535N横向剪力V85沁93044705N255.22245359305.704106Nmm取焊脚尺寸h8mm，采用绕角焊，则焊缝计算长度为l180mmfw4470565.704106验算焊缝：f44.4Mpa，f牙188.6Mpa0.781800.78180麗》()1.222160Mpa160Mpa244.42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2.0kN/m2。试选择次梁截面，钢材为Q345钢o解：1、普通工字形钢2.mxWxrfx(220)qkq(1.2228qlmxrxf91.262410.4kN圧1324939410.431324.939cm3Wx1.05295mm选I45aW1433cm3c32241CmI43x验算:、1强度)M410.4106x272.8Mpa295Mp「1.051433103axW2)x挠度545qj6660004v384EIx3842.061053224110416.77mmf[v]15mm重选I50al46472cm4x5ql456660004vkEI3842.0610546472104384X3）整稳：不必计算。4）局稳：因为是型钢，不必验算5.3解：图5.54（a）所示的简支梁，其截面为不对称工字形［图5.54（b）］，材料为Q235B钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160kN（设计值）的作用下，梁能否保证其整体稳定性？1计算梁自重0.8101104cm23018010410476.980.8kN/m彳2qI2PIc0.812160121.2.水4497NmmaxG—计算中和轴位置82、80°8也5101810.5y33.2ci1800.810130m1I0.8803(82/233.2)2800.8301(33.20.5)101(48.80.5)2293440cm412l93440Wx2810cmXy33.2313、求b1.75查附表3.1b丄（1334I30110)2330cmy12[一I:2330y4.7cmi.104y■AMy600/4127.7y31(130)/12b/(lI)0.96b1I)223300.8(21)0.8(20.961)0.74bb24320Aht2351y1b厂bW4.4hy<筒10482127.712351.750.7428104.4822352.5f0.61.07化1.070.282b0.9572.5b4、梁整体稳定计算497.3106184.9Mpapf215Mpa(满足)W0.95728101035.4解：设计习题5.1的中间主梁(焊接组合梁)缝、，包括选择截面、计算翼缘焊确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢,E50型焊条(手工焊)。解：66KN/mqk91.2KN/m666396KN91.26547.2KN5—547.213682KN1368547.2(63)7387.2KNm7387.2106MWx23849103mm3x1.05295(1)试选截面:l2295hmin101.34106[V]1.34640018000T1585mmhe2W0.4103)0.4x(23849仃86mm取梁腹板高h1700mm°V1368103whfmax1.25.7mmt1.2Ov1700170t/3.511.8wmm取t12mmwt23849103鱼迴10629mm翼缘wh061700bh~h1700〜1700(340〜567)mmf5353取b500mmf则t1062921.2mmf500取t24fmm(2)强度验算:1700170073S(1250024862)1.468107mnfx24—(5001748488170()2.271010mm4121700Ix?10需73%2.27742.59710mmwx50024217001244400mm2A7387.2106270.9Mppf295mMp,1.05M7ax2.59710371368101.4681073.7Mppf170MpVma