鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算題-答案完整

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理計(jì)算題【練習(xí)1】兩塊鋼板采用對接焊縫(直縫)連接。鋼板寬度1=250mm厚度t=10mmb鋼材采用Q 235,焊條 E43系列，手工焊，無引弧板，焊縫采用三級檢驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，ftw 185N/mm2。試求連接所能承受的最大拉力N ?.1k門：*11-N1-解：無引弧板時(shí)，焊縫的計(jì)算長度%取實(shí)際長度減去2t ,即250-2*10mm。根據(jù)公式一N ftw移項(xiàng)得：lw tN lw t ftw (250 2 10) 10 185 425500N 425.5kN【變化】若有引弧板，問 N ?解：上題中l(wèi)w取實(shí)際長度250,得N 462.5kN【練習(xí)2】兩截面為450 14mm勺鋼板，采用雙

2、蓋板焊接連接，連接蓋板寬300mm長度410mm力間留空10mm),厚度8mm鋼材Q 235,手工焊，焊條為 E43, ffw 160N /mm2 ,靜態(tài)荷載，hf 6mm。求最 大承載力N ?CO解：端焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力為：N30.7hflw3 f ffw2 0.7 6 300 1.22 160 491904N側(cè)焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力為：Ni0.7hflw1ffw 4 0.7 6 (200 6) 160 521472N最大承載力 N 491904 521472 1013376N 1013.4kN【變化】若取消端焊縫，問 N ?505.344kN解：上題中令N30, lwi 200 2 6,得N

3、Ni【練習(xí)3】鋼材為Q 235,手工焊，焊條為 E43, ffw 160N/mm2,靜態(tài)荷載。雙角鋼2L125X8采用三面圍焊和節(jié)點(diǎn)板連接，hf 6mm ,肢尖和肢背實(shí)際焊縫長度L.=均為250mm等邊角鋼的內(nèi)力分配系數(shù)k10.7, k2 0.3。求最大承載力 N解：端焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力為：N30.7hflw3 ff： 2 0.7 6 125 1.22 160 204960N肢背焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力為：Ni0.7hflwif： 2 0.7 6 (250 6) 160 327936N根據(jù) N1 k1N N 2/曰1M 1204960得：N (N13)(327936) 614880N 614.88k

4、NK120.72【變化】若取消端焊縫，問解：上題中令N33N ?0, lw1 250 2 6,得 N 456.96kN【練習(xí)4】鋼材為Q 235,手工焊，焊條為 E43, ffw 160N/mm2,靜態(tài)荷載。已知F 120kN ,求焊腳尺寸hf ?（焊縫有繞角，焊縫長度可以不減去2hf）解：設(shè)焊腳尺寸為hf ,焊縫有效厚度為he 0.7hf將偏心力移到焊縫形心處，等效為剪力V F及彎矩M=Fe在剪力作用下：v V 120 103fhelw 2 0.7hf 250在彎矩作用下：_ _3M M 120 10150342.9hf(N /mm2)Wf 2 1 0.7hf 25026fW 得:1234h

5、f，,2、(N /mm )(J黑)2(342.9)21.22hf hf1068 160hf可以解得：hf 6.68mm,取 hf 7mm。hf min1.5<14 5.6mm hf hfmax 1.2 12 14.4mm,可以?！咀兓可项}條件如改為已知hf 8mm ,試求該連接能承受的最大荷載N 2160N/mm ,靜態(tài)荷載?！揪毩?xí)5】鋼材為Q 235,手工焊，焊條為 E43, ffw已知hf 8mm,求連接能承受的最大荷載 N ?（焊縫無繞角）350解：偏心距e 100 75mm2彎距：M 75Nn NNfhelw2 0.7 8 (350 2 8)3740.8MWf75N10.7 8

6、6N(350 28)22776.5可以解得:3740.8311082N2776.5311.08kNfffw1.22 160195.2【變化】焊縫有繞角，焊縫長度可以不減去2hf ,求N【練習(xí) 6鋼板截面為310mm 14mm蓋板截面為310mm 10mm鋼材為 Q235,215N/mm2, C 級螺栓 M20,孔徑 21.5mm, fvb 140N/mm2 , fcb 305N/mm2 ,求該連接的最大承載力N解：一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值： ,22b d b 3.14 203Nv nV fv2 140 1087.96kN44一個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nb d t f:20 14 305 1

7、0 3 85.4kN cc(因?yàn)閠 14mm 2tl 2 10 20mm,故公式中取t 14)最大承載力N nN min 8 85.4 683.2kN凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：217.9N/mm2f 215N / mm2683.2 103683.2 103(310 4 21.5) 143136不滿足要求。最大承載力由凈截面強(qiáng)度控制：3N Anf 3136 215 10674.24kN【變化】上題條件如改為已知N=600kN試驗(yàn)算該連接是否安全 ？【練習(xí) 71鋼板截面為310mm 20mm蓋板截面為310mm 12mm鋼材為 Q235,f 215N/mm2 (t 16), f 205N/mm2 (t 16

8、)。8.8級高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接 M 20,孔徑22mm接觸面噴砂，=0.45 ,預(yù)拉力P 125kN。求該連接的最大承載力N ?解：一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值:NVb0.9nfP 0.9 2 0.45 125 101.25kN最大承載力N nN： 8 101.25 810kN凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算:(1 0.5 n1) n An毛截面強(qiáng)度驗(yàn)算：N 810 103A 310 203(1 0.5 力 810 108 (310 4 22) 202_ 2130.6N / mmf 205N/mm136.8N/mm2f 205N/mm2【變化】上題條件如改為已知N=800kN試驗(yàn)算該連接是否安全 ？【練習(xí)

9、8】 拉力F與4個(gè)螺栓軸線的夾角為 45°,柱翼緣厚度為24mm連接鋼板厚度16mm 鋼材為 Q235, f 215N/mm2 (t 16), f強(qiáng)度螺栓摩擦型連接 M20,孔徑22mm接觸面噴砂, 該連接的最大承載力 F ?解：斜拉力F的兩個(gè)分力為：V N Fsin45o, 每個(gè)螺栓同時(shí)承受的剪力和拉力為：F sin 45o2NvNt 八F48螺栓同時(shí)承受的剪力和拉力，用規(guī)范相關(guān)公式求解：Nv Nt 1b b 1Nv Nt205N / mm2 (t 16)。8.8 級高一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值:N； 0.9nf P 0.9 1 045 125 50.625kN一個(gè)高強(qiáng)度螺栓

10、的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：Ntb 0.8P 0.8 125 100kN代入規(guī)范公式：% * 1 即"F一 £匚 1NvNt8 50.625 8 100可以解得：N 190.13kN【變化】上題條件如改為已知N=190kN試驗(yàn)算該連接是否安全 ？【練習(xí)9鋼材為Q235,19.65mm ,孔徑 d0f 215N/mm2 (t 16)。C級螺栓M 22,有效直徑為 24mm , fvb 140N /mm2 , f： 305N / mm2 ,ftb170N / mm2 ,求該連接的最大承載力 F 解：斜拉力F的兩個(gè)分力為：V N Fsin45o, 每個(gè)螺栓同時(shí)承受的剪力和拉力為：NvNt

11、Fsin45o 2 F 48螺栓同時(shí)承受剪力和拉力，應(yīng)根據(jù)相關(guān)公式驗(yàn)算:|（上）2 （工）2 1 及:Nb，Nlb；一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值： 2-2" d .3.14 22NvnV fv 1 -44一個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nb d t fcb 22 16 305 ccNv14010 331053.2kN107.36kN一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：2一一 - 2b de ,b 3.14 19.652Ntb - ftb 443170 1051.6kN代入公式得:(Nv)2(Nl)2'Nb)(Nlb)«離2 M)21可以解得：F 209.5kN 廠再驗(yàn)算：Nv &

12、#39;Z 209.5 37.03kN N： 107.36kN ,可以。v8c【變化】上題條件如改為已知N=200kN試驗(yàn)算該連接是否安全 ？【練習(xí)10已知某軸心受壓實(shí)腹柱 AB, AB長L=5m中點(diǎn)L/2處有側(cè)向支撐。采用三塊鋼板焊成的工字型柱截面，翼緣尺寸為300mm< 12mm腹板尺寸為200mm< 6mm鋼材為Q2235 , f 215N /mm。求最大承載力 N ?解：按題意得：lox 5m, loy 2.5m解題思路：軸心受壓柱整體穩(wěn)定的驗(yàn)算公式為NA 式中要由查出上式中:ox匕其中:i yixIyAA為柱的截面積 A（按實(shí)計(jì)算）bh3 12，l 0xAa2、10y為柱在驗(yàn)算時(shí)將上述過程倒過來即可。截面積:慣性距:Ix2 30 1.230 22.43為方便計(jì)算，單位采用一 一 一 一 220 0.6 84cm12c 1.2 302 回轉(zhuǎn)半徑:ix長細(xì)比:心l oxixl oyiy穩(wěn)定系數(shù):b類截面,-Ix、y方向的計(jì)算長度。cmi29.4 20348498.56cm123- 5400cm12x-A10.0542508.0231.17150由最大長細(xì)比49.70查附表得:x 0.86149.7 49-(0.85650 490.861) 0.8575整體穩(wěn)定驗(yàn)算：N Af 0.8575 84 102 215