鋼結構設計復習題

1、例5.5.7按構造要求計算焊腳的尺寸15tmax1.5.8mm 4.2mm取hfmin5mm1.2tmin1.26mm 7.2mm取hf max 7mm因是貼邊焊：hf max t 2mm8 2mm6mm所以取hf6mm合理。1 5. tmax1.5.10mm 4.7mm取hfmin 5mm1.2tmin1.25mm 6mm取h f max6mm因是貼邊焊且t 5mm 6mm取hf max 5mm所以取焊腳尺寸hf 5mm合理。hf 10mm，鋼材為 Q345,焊條E50型，手工焊。要求：確定焊縫所能承受 的最大靜力荷載直F。答案：將偏心力F向焊縫 群形心簡化，則焊縫同時 承受彎矩M Fe 3

2、0FkN mm 和剪力V = FkN，按最危險 點A或B確定焊腳尺寸。 因轉角處有繞角焊縫5.540（單位:mni）2hf，故焊縫計算長度不考慮弧坑影響，lw = 200mm焊縫計算截面的幾何參數(shù):應力分量:0， 3571Fffw200解得：F 450.7kN.因此該連接所能承受的最大靜力荷載設計值為450.7kN.條件：圖5.5.16所示，一豎立鋼板用有鋼柱上。已知焊縫承受的靜態(tài)斜向力 N=280N （設計值），=60°,角焊縫的焊腳尺寸hf = 8mm, lw 155mm ,鋼材為Q235B,手工焊，焊條E43.要求：驗算直角角焊縫的強度答案：查表得ftw 16021）解法1將N

3、力分解力垂直于焊縫和平行于焊縫的分力，即焊縫同時承受f和f2）解法2已知=60°> 280kN，滿足要求焊縫連接，N = 667kN （靜載設計值），角鋼為2L100 10， 節(jié)點板厚度為10mm，鋼材為Q235,焊條為E43型，手工要求：試確定所需焊縫的厚度和施焊長度答案：角焊縫的強度設計值160角鋼肢尖處hf,max 10 （12） 98mm角鋼肢背處hf,max 1.2 10 12mm角鋼肢背、肢尖都取hf 8mm （角鋼肢背和肢尖可采用相同的焊腳尺寸，也可使肢背的焊腳尺寸比肢尖的大2mm）。所需焊縫計算長度為側面焊縫實際施焊長度為11 lw1 2hf 261 16 27

4、7，取 280mm12 lw2 2hf 112 16 128，取 130mmKn（靜力荷載），角鋼為2L110X 70x 10 （長肢相連），連接板厚度為12mm,剛 才Q235,焊條E43型，手工焊。要求：試確定所需焊腳尺寸和焊縫長度。答案：設角鋼肢背、肢尖及端部焊腳尺寸相同，取hf 8mm t (1 2)mm 10(1 2)mm 89mm;hf1.2tmin1.2 10 12mm;hW = 160N/m。端縫能承受的內里為：肢背和肢尖分擔的內力為：肢背和肢尖焊縫需要的實際長度為:11N12 0.7hf ffwhf400 1032 0.7 8 160231mm 取 235mmN22 0.7h

5、fffWhf160 1032 0.7 8 16097mm取 100mm條件：兩截面為14 400的鋼板，采用雙蓋板和C級普通螺栓連接，螺栓M20，剛才 Q235,承受軸心拉力設計值 N=940Kn.要求：試設計此鏈接。答案：1）確定連接 蓋板截面。采用雙蓋板拼接，截 面尺寸選7 400，于 連接鋼板截面面積ffl 5.5.26 (單悅：仙)相等，剛才也采用Q235.2）確定螺栓數(shù)目和螺栓排列布置。305 N mm2。單個螺栓受剪承載力設計值:單個螺栓承壓承載力設計值: 則連接一側所需螺栓數(shù)目為:Nbimin940 1038540011.0 個,取n=12個。3）驗算連件的凈截面強度。215m2

6、0lmin 2d02 21.5 43mm，故取端距為 45mm連接鋼板在截面受力最大的N,連接蓋板則是截面3 3受力最大也是N,但是因兩者剛才、截面均相同，故只驗算連接鋼板。設螺栓孔徑do 21.5mm。滿足。A 2.45cm2，焊條采用E43系列，手工焊。要求：按可拆卸的和永久性的兩種情況分別設計此連接。 最上排螺栓承受的拉力最大，按下列公式計算： 每個螺栓承受的剪力為：fvb 140N 2，ftb 170 N 2，fcb 305n 2/ mm/ mm/ mm單個螺栓的承載力為：丨NV 26kN Nb 122kN，滿足要求。最上一排單個螺栓承受拉力為：支托和柱翼緣的連接用側面角焊縫，查表得

7、ffw 160 N 2，考慮V力對/ mm焊縫的偏心影響1.25，取hf 10mm，hfV2 0.7ffwlw1.25 260 1032 0.7 160 (180 2 10)9.1mm hf10mm。條件：有一角鋼和節(jié)點板搭接的螺栓連接，鋼材為 Q235- B F鋼。承受的軸心 拉力設計值計值N 3.9 105 （靜載）。采用C級螺栓，用2L90 60 A 2120mm2要求：確定螺栓數(shù)量和布置答案：1.栓直徑確定根據(jù)在角鋼上設置螺栓的構造要求，在角鋼 2L90 60上的栓孔最大開孔 直徑為23.5mm,線距e=50mm。據(jù)此選用M20螺栓，孔徑為d021.5mm。由螺栓的最大、最小容許距離q

8、uedi ng螺栓邊距和中距。順內力方向邊 I，lmaxmin 4d0,8t min 4 21.5,8 6 min86,48 48mm，I min 3do 3 21.564.5mm 故取端距為 65mm螺栓數(shù)目確定：一個C級螺栓受剪承載力設計值Nb為所需螺栓數(shù)目n為3.9 105Nb6.4個取7個"斫訂）61000故螺栓的承載力設計值應乘以折減系數(shù)為得所需螺栓數(shù)為56.6個Nb(1.1 ) 61000150 21.53.9 10所以取7個螺栓滿足螺栓抗剪要求。3.構建凈截面強度驗算所以該連接按M20，d。21.5mm，7個螺栓如圖布置滿足要求。2 14 250被兩塊蓋板2 8 250

9、 620用M20的C級螺栓拼接，螺栓孔徑 dd0 Q235 B F。要求：試確定此拼接所能承受的最大軸心拉力設計值N （靜載）。答案：1螺栓的排列距離校核C級螺栓的M20，應取栓空d0 22mm。螺栓中心間距、中心至構件邊緣距離均 符合螺栓排列距離的最大、最小要求。2.螺栓能承受的最大軸心拉力設計值一個螺栓抗剪承載力設計值N b為l1210mm15d015 22330mm。是短拼頭，螺栓承載力不折減。所以：Nb min NN：85400 N所以螺栓能承受的最大拉力設計值 N1為3.構件能承受的最大軸心拉力設計值主板1-1正交凈截面積A, 主板1-1折線凈截面積A.2為A3WEI所以 An mi

10、n A1.1, A-i.2, A32884mm2故 N2 Anf 2884 215620060 N所以，該連接所能承受的最大拉力設計值N (靜載)為由上計算表明，該連接多能承受的最大拉力設計值N是由主板凈截面強度條件控制。要求：試確定此拼接所呢個承受的最大拉力值N。答案：1.螺栓距離校核取 d0 22mm2. 螺栓能承受的最大軸心拉力設計值N1在抗剪連接中，每個高強度摩擦型螺栓的承載力設計值為所以N1為b56NnNv 9 9.11 108.20 10 N3. 構件能承受的最大軸心拉力設計值N2A1.1對應的N2.1為得(1 0.5%) N%”215主板1-1折線凈截面A12對應的N2.2為蓋板

11、3-3凈截面A3.3,對應的N3.1為主板毛截面A，對應的N4；i為N2 min 697568,864042,760842,752500 =697568N所以，該連接所能承受的最大拉應力設計值N為由上計算表明，該連接多能承受的最大拉力設計值N是由主板凈截面強度條件控制。例5.2.3焊接工形等截面簡支梁的強度、剛度驗算Pk 330kN，為間接動力荷載，其中可變荷載效應占一半，多用正在梁的頂面,其沿梁跨度方向的支承為130mm。 要求：驗算該梁的強度和剛度 答案：Q235鋼強度設計值樓蓋主梁的撓度容許值1. 截面幾何特性計算面積A 30 1.4 100 0.8 20 1.2146cm2度強軸x軸的

12、慣性矩式中略去不及翼緣板對自身形心軸的慣性矩。對受壓纖維的截面模量對受拉纖維的截面模量受壓翼緣板對x軸的面積矩ffi 5.2.4受拉翼緣板對x軸的面積矩x軸以上（或以下）截面對x軸的面積矩2. 梁的內力計算（1）荷載計算梁自重標準值式中1.2為考慮腹板加勁肋等附加構造用鋼材 使梁自重增大的系數(shù)，7850%3為鋼材質量密度，9.807為重力加速度取值。梁自重設計值集中荷載設計值跨中截面彎矩設計值 支座截面剪力設計值跨度中點截面處剪力設計值3. 截面強度計算（1）抗彎強度一驗算跨中截面受拉邊緣纖維因截面無削弱,Wnx W2x，翼緣厚t=14mm，受壓翼緣自由外伸寬度1 b 146b (300 8)

13、 146mm，10.413 x 1.05。2 t14求。M x 1316.16 1061.05 4006 103312%310Nmm2基本滿足要312.9 3103100.9%(2) 梁支座截面處的抗剪強度maxVmaxSx1 xtw224.22 103 2629 103230342 104 832.0N 2/mmfv180N/ mm'滿足要求。(3) 腹板局部承壓強度由于在跨度中點固定集中荷載作用處金額支座反力作用處設置支承加勁肋，因而不被驗算腹板局部承壓強度。(4) 折算應力由跨度中點截面腹板計算高度下邊緣處控制，該處的正應力剪應力和局部壓應力c分別為：1 f 1.1 310341

14、 %吊折算應力:.321.723 15.92322.9N 2/ mm，滿足要求?？缰凶畲髶隙葷M足要求。該梁的強度剛度均滿足要求gk = 2.45kN/m (標準值)。梁上翼緣有3個集中荷載F= 500kN (設計值)分別作用于跨度的四分點處，跨度中點有一個側向支承，鋼材為Q343鋼要求：試驗算此梁的整體穩(wěn)定性。答案：(1)判斷是否要進行整體穩(wěn)定計算梁受壓翼緣側向自由長度h與其寬度的比值l1 b 6000360 16.7(2) 求最大彎矩設計值(3) 梁截面幾何特性(4) 鋼材強度設計值f 295N 2 。mmMyW85 120fy5 120；25 99，可以用規(guī)范（B.5-1）式計算b295n

15、2，滿足要求./ mm3035 1063265N20.83 13893 10 根據(jù)截面組成條件，從規(guī)范表 5.1.-1知，對x軸屬b類，對y軸屬c 類，查規(guī)范表C-2，C-3 得： 滿足要求。要求：驗算實腹桂腹板和翼緣的局部穩(wěn)定。答案：腹板高度ho 250mm，厚度tw 8mm ;長細比50.4，翼緣外仲寬度 b 125.mm，厚度 t 12mm。腹板和翼緣的局部穩(wěn)定均能得到保證。mm用規(guī)范（B 1.1 ）公式計算b按規(guī)范表B.1跨度中點有一個側向支承點的情況，但 3個集中荷載不全5,即按均布荷載作用在上翼緣上位于跨中央附近，故根據(jù)注3,應取表中項次的b 1.15。雙軸對稱截面整體穩(wěn)定系數(shù)為整

16、體穩(wěn)定性滿足要求。答桑：根據(jù)題意可知lo6m, loy4.5m o1775cm4 （忽略要求：驗算整體穩(wěn)定性l）計算截面特征值。 毛截面面積：截面慣性：1 223Iy212截面回轉半徑：柱的長細比和剛度驗算。整體穗定驗緝。腹板）圖 S3.12要求：試設計此支柱的截面：采用 普通軋制工字鋼；(1 )試選截面假定 =90,對于軋制工字鋼，當 繞x軸失穩(wěn)時屬于a類截面，由規(guī)范 表c-1查得x 0.714繞y軸失穩(wěn)時屬于b類截面，由規(guī)范表C 2查得y 0.621。需要的截面面積和回轉半徑為：不可能選出同時滿足A,ix,iy的型 號，可適當照顧到A和iy進行選擇?，F(xiàn)試選2I 56a, A 135cm ,

17、ix 22.0cm,i y 3.18cm(2)截面驗算因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚, 可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行整體穩(wěn)定和剛度驗算。長細比：y遠大于x，故由y查規(guī)范表C-2得 0.591。232a )組成，柱肢的中心距為260mm，綴條采用單角鋼(L45 4)。荷載的設計值為軸心壓力N=1750kN，柱的計算長度為 G l°y 6m，鋼材為Q235,截面無削弱。要求：驗算柱肢和綴條的強度、穩(wěn)定和剛度 答案：1.截面特性：柱截面面積 A 2 48709740mm2單肢計算長度 l01520mm單肢回轉半徑 ix 125mm繞虛軸慣性矩I y 2 (3

18、05 48.7 132) 1.707 108mm4虛軸回轉半徑匚(1.707 1 08 一iy vV 132mmy . A9740長細比l°x 600048Xix125綴條截面面積2 2A12 3.496.98cm698mm換算長細比' 2A'297400yy 27 45.42749.4A16982.截面驗算oyx，只需要計算繞虛軸的穩(wěn)定性，查規(guī)范表 C-2，當 49.4時,0.859，于是滿足整體穩(wěn)定要求；因截面無削弱不需要驗算凈截面強度。 局部穩(wěn)定：因柱肢為型鋼，局部穩(wěn)定能夠保證。4.剛度驗算綴條軸力4V12.46 104 /24 KlNt11.74 104 Ncos.2/2綴條長度lt 260 2367.64mm綴條最小回轉半徑i08.9mm綴條長細比00.9l1/i00.9 367.64/8.937.18單角鋼強度這件系數(shù)0.6 0.00150.6 0.0015 37.1