鋼結(jié)構(gòu)計算題集

1、精品鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理計算題第3章連接1 、試計算題1 圖所示角焊縫連接的焊腳尺寸。已知：連接承受靜力荷載設(shè)計值P300kN ，N240kN ，鋼材為 Q235BF ，焊條為 E43 型， f fw160 N mm2 ，設(shè)計算焊縫長度為實際焊縫長度減去 10mm。1題 1 圖2 、計算如 2 題圖所示角焊縫連接能承受的最大靜力設(shè)計荷載 P 。已知：鋼材為Q235BF ，焊條為E43 型，f fw160N / mm2 ，考慮到起滅弧缺陷，每條角焊縫計算長度取為 290mm。2 解： N4P,V 3P,M 3P 120555感謝下載載題 2 圖精品N4 p103N50.33pA e20.76290N3

2、p103N50.25pA e20.76290M3 p120103M50.61pWf1220.766290NM(0.33P0.61P)2(1.22) 2( V)2(0.25P) 2f fw160 N / mm 21.22P197.5kN3 、圖示角焊縫連接，承受外力N 500kN 的靜載， h f8mm ， f fw160 N mm2 ，沒有采用引弧板，驗算該連接的承載力。題 3 圖3 解： N x400kN ,N y300kN感謝下載載精品fN x2 0.740010390.65 N2hel w8 (410 28)mmfN y20.730010367.98 N2he l w8(410 28)m

3、mf22(90.65)267.982100.7 Nw( )f1.222f ffmm4 、計算圖示角焊縫連接中的hf 。已知承受動荷載，鋼材為Q235-BF ，焊條為E43 型，f fw160 N mm2 ，偏離焊縫形心的兩個力F1180kN ， F2240kN ，圖中尺寸單位：mm ，有引弧板。4 解：將外力F1， F2 移向焊縫形心O ，得：NF1180kN ； V F2240kNMF1120F290180120240 90 0kNfN180103536hel w20.7h f240h ffV240103714he l w20.7h f240h ff 1.0 則：f)22536)2714)2

4、w160(f(f ffhfh f解得 h f5.58mm取 hf6mm題 4 圖構(gòu)造要求：h f max1.2tmin1.289.6mmh f min1.5 t max1.5 104.74mmh f minhf6mmh f max 滿足要求。感謝下載載精品5 、驗算圖示角焊縫連接的強度。已知承受靜荷載，鋼材為Q235-AF ，焊條為E43 型，f fw160 N mm2 ，偏離焊縫形心的力F500kN ， e100mm， h f10mm ，圖中尺寸單位：mm ，無引弧板。題 5 圖5 解：將外力 F 移向焊縫形心，得：NF； VFFe； M222f NN250010366.47 N / mm2

5、he l w2 0.710(400 20)V5001032fhe l w22 0.7 10 (400 20)66.47 N / mmf MM2650010310020) 2104.95N / mm2W20.710(400f)22104.9566.47266.472155.44 N / mm2w160N / mm2(f(1.22)f ff6 、驗算題 6 圖所示摩擦型高強度螺栓連接的強度是否滿足設(shè)計要求。已知：初連接構(gòu)件鋼材為Q235BF ，8.8 級 M20高強度螺栓的設(shè)計預(yù)拉力P=110kN，接觸面噴砂后涂無機富鋅漆，抗滑移系數(shù)感謝下載載精品為 0.35 。6 解 V=F=180kN； M=

6、F ×150N .6kN22(7021402 )N t38.60.8P0.8 110 88kNN vb0.9n f(p1.25 N t )0.910.35(1101.2538.6)19.45kNN vV18018N vb19.45kNn107 、圖示牛腿采用摩擦型高強度螺栓連接，0.45 ，設(shè)計預(yù)拉力 P125kN ， N20kN ， F280kN ，驗算螺栓的連題 6 圖接強度。7 解：方法 1： Nt 1NMy12028010016037kN 0.8P 100kNnmyi2102 2(1602802 )N t 2N8019.5kN35160nN t 32

7、kNN ti( Nt1N t 2N t 3 ) 58.52117kNN vb0.9n f(nP1.25Nti )0.91 0.45(10 1251.25117)447kNV280kN感謝下載載精品方法 2 ： N tb0.8P 100kNNt1NMy120280100160n m yi2102 2(160237kN 0.8P 100kN802 )N v28028kNN vb0.9n f( P1.25 N t1 ) 31.89kN10N t1N tb ， N vN vb 滿足要求8 、驗算圖示普通螺栓連接時的強度，已知螺栓直徑d20mm， C 級螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為Q235 ，外力設(shè)計值 F1

8、00kN ， fvb140 N mm2 ， f t b170 N mm2 ，f cb305 N mm2 ， Ae2.45cm2 。8 解： N tbAe ft b245 170 10-341.65kNbnvd 2b13.14202344kNNv4f v4140 10Ncbdt f cb22 30510 1122kN題 8 圖受力最大的號螺栓所受的剪力和拉力分別是：感謝下載載精品N vN10012.5kNn8NtMy110025030026.78kNmyi22(300220021002 )(N v)2(Nt212.52(26.7820.703 1bb )()N vNt4441.65N v12.5

9、kNN cb122kN螺栓連接強度滿足要求。9 、驗算圖示普通螺栓連接時的強度。已知螺栓直徑d22mm，C 級螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為Q235 ，外力設(shè)計值F150kN ， f vb140 N mm2 ， ft b170 N mm2 ， f cb305 N mm2 ， Ae3.03cm2 。題 9 圖9 解：bAe f tb3.03 102170 10 351.51N tkN感謝下載載精品N vbnvd 2f vb13.14 22214010 353.19kN44Ncbdt f cb2218 30510 3120.78kN受力最大的號螺栓所受的剪力和拉力分別是：N vF15018.75kNn8N

10、tMy115020024040.18kNmyi22 (80216022402 )(N v)2(Nt218.75240.18)20.86 1bb )()(N vNt53.1951.51N v18.75kNN cb120.78kN螺栓連接強度滿足要求。10 試驗算圖示高強度螺栓連接的強度。采用8.8 級 M20摩擦型螺栓， P=125kN，u=0.45 ，F(xiàn)300kN 。題 10圖10 解： V=300kN， T=300×0.25=75kNm ，b0.9 10.45 125 50.625KNNv 0.9n f p感謝下載載精品N1TxT56kNxi2yi2106

11、024120242402Tx16N1Ty751060 13.89kNxi2yi2324000N1 FV30030kNn10N1(N1TX )2( N1TyN1F)255.562(13.89 30)270.8kNNVb50.625KN該螺栓連接的強度不滿足。第5章梁的設(shè)計1 、焊接工字形截面簡支梁跨度6m ，上翼緣受集中荷載作用，設(shè)計值如題1 圖所示， 鋼材為 Q345B ，f310N / mm2 ， f y345N / mm2 。忽略梁自重，受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，試驗算梁的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。已知I x6.14 108 mm4， I y3.125 107 mm4 ， A9456 mm2 ，

12、 Wx2.05 106 mm3 ，iy57.5mm ， b0.824320Ah1 (1t1)2 2351.070.2822Wx0.68 ，b。y4.4hf yb題 1 圖感謝下載載精品1 解 (1) 整體穩(wěn)定計算：最大彎矩 M x 2002400kN m ； b0.680.6,b0.64；M x / ( b Wx )400106 / (0.64 2.05106 )305N / mm2f 滿足要求（ 2 ）驗算局部穩(wěn)定翼緣 b0122mm,t12mm, b0 / t 10.213235 / f y10.7 滿足要求腹板 h0/ tw 576/ 69680 235/ f y66 ； h0 / t

13、w96170235/ f y 140應(yīng)布置橫向加勁肋2 、如題 2 圖所示一焊接組合截面板梁，截面尺寸為：翼緣板寬度b =340mm，厚度為 t =12mm ；腹板高度為 h0 =450mm，厚度為 t w =10mm ，Q235 鋼材。梁的兩端簡支，跨度為6m ，跨中受一集中荷載作用，荷載標準值為：恒載40kN ，活載 70kN( 靜力荷載 )。試對梁的抗彎強度、抗剪強度、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定性和撓度進行驗算。f215N / mm2 ， fv 125N / mm 2 ， E2.06 105 N / mm2 ,x 1.0 ，vFl3/ 48EI x ， b4320Ah1 (y t2 235b =

14、0.81 ，當計算出的 b0.6 按b2Wx)，其中，y4.4hf yb1.07 0.282 進行修正。注意， 為降低計算量， 這里已給出構(gòu)件截面部分幾何特性參數(shù)：A= 126.6cm 2 ，bIx= 51146cm 4 ，Iy= 7861cm4，W x= 2158cm3，Sx=1196cm3，Sx1 =942cm 3（不考慮局部壓應(yīng)力的影響） 。題 2 圖感謝下載載精品2 解：荷載設(shè)計值計算。Pl146 6PP=1.2 ×40+1.4 ×70=146kN ； M=219kN·m ； V= =73kN442(1) 構(gòu)件截面幾何特性計算：I y7861l oy600

15、i y7.88cm； yi y76.1A126.67.88(2) 強度驗算：M max219 106=101.5N/mm2<f抗彎強度 =3Wx2158 10VSx73103 1196103=17.1N/mm 2<f v抗剪強度 max =5144610410I xtw折算應(yīng)力1maxh0450=96.4N/mm2= ·=101.5 ×h474VSx173 103942 10321=51146104=13.4N/mmI xtw1022232=99.2N/mm2<1.1f13196.413.4(3) 整體穩(wěn)定性驗算：因 l1600=17.6>13，故需

16、要驗算整體穩(wěn)定性。b1344320Ahyt2 2354320126.6 47.476.11.221bb21 ()= 0.8121 ()Wx4.4hf y21584.447.4y76.1=1.834>0.61.070.2820.282b1.070.916b1.834M219 106bWx3 =111N/mm 2 <f0.916 2158 10感謝下載載精品(4) 撓度驗算：vPkl 2(40 70) 103600021vl48EI x48 2.06 10551146 10 41277l故剛度條件能夠滿足。3 、題 3 圖所示樓蓋梁跨度4.8m ，采用焊接工字形截面，承受的均布荷載為恒

17、載標準值(包括自重 ) 8kN / m+ 活載標準值 qk ，如果樓板可保證梁的側(cè)向穩(wěn)定性，鋼材為 Q235BF ， f215N / mm2，f v125N / mm2，試計算活荷載 qk 的最大值。已知容許撓度vl 250，9.511 1074，I xmmWx53，53 ，5ql4/ 384EI x，E2.06 105 N / mm2。6.3 10 mmSx3.488 10 mmx 1.05 v題 3 圖3 解 (1) 按抗彎強度計算最大彎矩 M x(1.2 81.4qk )4.82 / 82.88 (9.61.4qk )kN mM x / ( xWx )2.88(9.61.4qk )106

18、 / (1.05 6.3 105 ) 215N / mm2q k=28.4kN/m(2) 驗算抗剪強度剪力 V (1.281.4 28.4)4.8/ 2118.5kN ；VSx / I xtw118500 348800 / (9.511 1076)72.4 N / mm2f v ，滿足要求感謝下載載精品（ 3 ）驗算撓算荷載標準值q828.436.4 kN / m ； v536.44800 4 / (3842060009.511 10 7 )12.8mm v4800 / 25019.2mm 滿足要求；整體穩(wěn)定無需計算，活荷載最大標準為28.4kN/m4 、試驗算圖示簡支梁的整體穩(wěn)定性。已知作用

19、在梁上的荷載設(shè)計值F 300kN ，梁自重設(shè)計值4320Ahyt122352.0 kN m ，采用 Q235 鋼材， f215 N mm2， b1b2Wx4.4hb，跨中yf y有側(cè)向支撐，b1.20 ， b 1.070.2821.0，A228cm 2 ， I x413683cm4 ， I y 17067cm4 。by6FkN/m12.000x0101616m6m400題 4 圖I x413683 28017cm3； i yI y170674 解： Wx103.2A8.65cm；h / 2228loy60069.36； M maxql 2Fl 2.0122300 12yi y8.6584893

20、6kN m44320Ahyt12235bb2Wx1bf yy4.4h感謝下載載精品2= 1.24320228103.2169.36160 235= 3.26 0.669.36280174.410322350.282b 1.070.9833.26M x936 106118.8N2fbWx0.9838017103mm另解 :l16001516 ,整體穩(wěn)定無需驗算,滿足要求。b1405 、圖示焊接工字鋼梁，均布荷載作用在上翼緣，Q235 鋼，驗算該梁的整體穩(wěn)定。已知：yt12A 13200mm2，Wx5016.4cm3 ，4，b4320Ah1235，I y45019392mmb2wx4.4hbyf

21、yb 0.71 ， b1.070.2821.0 ， f215 N mm2 。by0180kN/m1002x16016m300題 5 圖5 解 i yI y4501939258.4mmA13200loy6000ql2180 62102.74 ， M x810kN myi y58.488感謝下載載精品4320Ahyt12235bb214.4hbywxf y20 235= 0.7143201320012201102.7410= 0.95 0.6102.7425016.41034.412202350.282b 1.070.7730.95M x810 106209 N2f215 N2 ；滿足要求bWx0

22、.773 5016.4 103mmmm6 、圖示焊接工字鋼梁，鋼材Q345，承受次梁傳來的集中荷載（作用在上翼緣），次梁可作為主梁的側(cè)向支撐點，驗算該梁的整體穩(wěn)定。已知：F300KN ， A15840mm2 ， Wx4.17 106 mm3 ，4320Ah223584yt1I y 0.51 10 mm ， bb21b， b 1.20，ywx4.4hf yb 1.070.2821.0 ， f 310 N mm2 。b題 6 圖6 解： i yI y0.5110856.74mmA15840yloy400070.50， M xFa 300 4 1200kN mi y56.744320Ahyt1223

23、5bb214.4hbywxf y感謝下載載精品20 235= 1.20432015840828170.514= 3.40 0.670.524.171064.48282350.282b 1.070.9873.40M x1200 106291.6 N2f310 N2 ；滿足要求b'Wx0.9874.17106mmmm7 、試驗算圖示簡支梁的整體穩(wěn)定性。已知作用在梁跨中的荷載設(shè)計值F=300kN，忽略梁自重產(chǎn)生的4320 Ahy t12235內(nèi)力，采用 Q235鋼材， fy=235N/mm，f=215N/mm 22, bb2Wx1b，y4.4hf yb =1.20 ， b = 1.070.2

24、82跨中有兩等距離側(cè)向支撐，1.0 ，b截面幾何特性： A=158.4cm 2 ，Ix=268206cm4 ， Iy=5122cm 4。題 7 圖7 解（ 1 ）截面幾何特性WxI x 22682065218 cm 3 i yI y5.69cmh102.8A2Fl300 12900 kNm（ 2 ）內(nèi)力計算 M x44（ 3 ）整穩(wěn)計算l 0 y40070.3y5.69i y感謝下載載精品4320 Ah2235yt1bb214.4hbf yyWx1.204320158.4 102.8 1( 70.3 1.4 )23.35 0.670.3252184.4102.8b =0.2820.2820.9

25、861.071.073.35bM x900 106175N/mm 2 f =215N/mm2 滿足bWx0.986 5218 103另解 :l1400014.316 ,整體穩(wěn)定無需驗算,滿足要求。b1280柱的設(shè)計計算題1 、有一實腹式雙軸對稱焊接工字形截面軸心受壓柱，如題1圖所示， Q235 鋼材，翼緣為焰切邊，對x， y 軸均屬于b 類截面。截面尺寸為：翼緣板寬b=250mm，厚度為t=12mm，腹板高度為 h 0=350mm ，厚度為 t w =10mm，計算長度為 lox =12m，loy =4m ，承受的軸心壓力設(shè)計值為1200kN。試對該柱進行驗算。已知f 215N / mm2，

26、A95cm2，I x 23237cm4，I y3125cm4。題 1 圖感謝下載載精品1 、解： (1) 構(gòu)件截面幾何特性計算：A=25 ×1.2 ×2+35×1.0=95cm2； Ix=1 25 ×37.4 3 -(25-1)×35 3 =23237cm4；12Iy=13=3125cm4 ； ix=I x23237=15.64cm×2 ×1.2 ×25A9512yI y3125xl ox1200yl oy400i=5.74cm ； =i x15.64=76.7 ； =69.7A95i y5.74感謝下載載精品(2

27、) 強度驗算：因截面無削弱，所以這里無需驗算強度。(3) 整體穩(wěn)定性驗算：截面對 x、 y 軸彎曲屈曲都屬于b 類截面，故整體穩(wěn)定性由繞x 軸屈曲控制。由 x=76.7 查表得：x=0.709N1200 103x A2 =178.2N/mm 2 <f0.709 95 10整體穩(wěn)定性能夠保證。(4) 局部穩(wěn)定性驗算：翼緣 b1120=10<(10+0.1)235 =10+0.1×76.7=17.67t12f y腹板 h0350=35<(25+0.5)235=25+0.5×76.7=63.35t w10f y局部穩(wěn)定性能夠保證。2 、如題 2 圖所示軸心受壓格

28、構(gòu)柱承受軸力設(shè)計值N=800k ，計算長度 lox =l oy =10m ，分肢采用 25a ：A=2 ×34.91 69.82cm2 ，iy =9.81cm ， I1=175.9cm4，i 1=2.24cm，y 1=2.07cm，鋼材為 Q235BF ，綴條用L45 ×4 ， A d =3.49cm 2 。綴條柱換算長細比為2Aoxx27，試按照等穩(wěn)定原則確定兩分肢平行A 1于 X 軸的形心軸間距離b 。題 2 圖2 解等穩(wěn)定條件為oxy ；l oy10 102yiy101.9；9.81感謝下載載精品2A2A2A22769.82xox27 =y27y27101.92100

29、.6；A1A12 Ad3.49ixlox10 1029.94cm ；I x2I 1A ( b)2 ；b2 i x22 I 12i x2I 12 ix2i1219.4cmx100.62AA / 23、題 3圖所示為一軸心受壓柱的工字形截面，該柱承受軸心壓力設(shè)計值N=4500kN ，計算長度為lox7m,l oy3.5m, 鋼材為 Q235BF ， f205N / mm2，驗算該柱的剛度和整體穩(wěn)定性。已知A27500mm2， I x1.5089109 mm4， I y4.1667 108 mm4， 150。152025303540450.9830.9700.9530.9360.9180.8990.8783 解i xI x234.2mmAi yI y123.1mmA（ 1 ）剛度驗算：l ox7000l oy350028.4xi x234 .229.9y123 .1i ymax29.9 150題 3 圖（ 2 ）整體穩(wěn)定算：當29.9 時，0.936N4500103192.3N / mm 2f 205 N / mm 2A0.936275004 、圖示焊接工字形截面軸壓柱，在截面有兩個M20的 C 級螺栓孔，并在