钢结构习题答案.docx

第3章 连接
1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值，，钢材为Q235BF，焊条为E43型，，设计算焊缝长度为实际焊缝长度减去。
题1图
1

2、计算如2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载。已知：钢材为Q235BF，焊条为E43型，，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为。
题2图
2 解：

3、图示角焊缝连接，承受外力的静载，，，没有采用引弧板，验算该连接的承载力。
题3图

3 解：

4、计算图示角焊缝连接中的。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF，焊条为E43型，，偏离焊缝形心的两个力，，图中尺寸单位：mm，有引弧板。

4解：将外力，移向焊缝形心O，得：
；

题4图

则：

解得取
构造要求：

满足要求。

5、验算图示角焊缝连接的强度。已知承受静荷载，钢材为Q235-AF，焊条为E43型，，偏离焊缝形心的力，，，图中尺寸单位：mm，无引弧板。
题5图

5解：将外力移向焊缝形心，得：
；；

6、验算题6图所示摩擦型高强度螺栓连接的强度是否满足设计要求。已知：初连接构件钢材为Q235BF，8.8级M20高强度螺栓的设计预拉力P=110kN，接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数为0.35。

题6图
6解V=F=180kN；M=F×150

7、图示牛腿采用摩擦型高强度螺栓连接，，，，，验算螺栓的连接强度。
7解：方法1：

题7图

方法2：

题8图
，满足要求

8、验算图示普通螺栓连接时的强度，已知螺栓直径，C级螺栓，螺栓和构件材料为Q235，外力设计值，，，，。

8解：

受力最大的１号螺栓所受的剪力和拉力分别是：

螺栓连接强度满足要求。
9、验算图示普通螺栓连接时的强度。已知螺栓直径，C级螺栓，螺栓和构件材料为Q235，外力设计值，，，，。（12分）
题9图

9解：

受力最大的１号螺栓所受的剪力和拉力分别是：

螺栓连接强度满足要求。

10．试验算图示高强度螺栓连接的强度。采用8.8级M20摩擦型螺栓，P=125kN，u=0.45，。

题10图

10解：V=300kN，T=300×0.25=75kNm，

该螺栓连接的强度不满足。
第5章 梁的设计
1、焊接工字形截面简支梁跨度6m，上翼缘受集中荷载作用，设计值如题42图所示，钢材为Q235BF，，。忽略梁自重，试验算梁的整体稳定性和局部稳定性。已知，，，，，，。
题1图

1解 (1)整体稳定计算：
最大弯矩；；
满足要求
（2）验算局部稳定
翼缘满足要求
腹板；
应布置横向加劲肋

2、如题2图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm，厚度为t=12mm；腹板高度为h0=450mm，厚度为tw=10mm，Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m，跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载40kN，活载70kN(静力荷载)。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。(，，，，其中，，当计算出的按进行修正。注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数：A=126.6cm2，Ix=51146cm4，Iy=7861cm4，Wx=2158cm4，Sx=1196cm3，Sx1=942cm3。
题2图

2解：荷载设计值计算。
P=1.2×40+1.4×70=146KN；M==219KN·m；V==73KN
(1)构件截面几何特性计算：
iy==7.88cm；λy==76.1
(2)强度验算：
抗弯强度σ==101.5N/mm2<f
抗剪强度τmax==17.1N/mm2<fv
折算应力
σ1=σmax·=101.5×=96.4N/mm2
τ1==13.4N/mm2
=99.2N/mm2<1.1f
(3)整体稳定性验算：
因=17.6>16，故需要验算整体稳定性。
=0.81×
=1.834>0.6
=0.898
=113N/mm2<f
(4)挠度验算：

故刚度条件能够满足。

3、题3图所示楼盖梁跨度4.8m，采用焊接工字形截面，承受的均布荷载为恒载标准值(包括自重)+活载标准值，如果楼板可保证梁的侧向稳定性，钢材为Q235BF，，，试计算活荷载的最大值。已知容许挠度，，，，，。
题3图

3解．(1)按抗弯强度计算
最大弯矩

qk=28.4kN/m
(2)验算抗剪强度
剪力；
，满足要求
（3）验算挠算
荷载标准值；
满足要求；整体稳定无需计算，活荷载最大标准为28.4kN/m
4、试验算图示简支梁的整体稳定性。已知作用在梁上的荷载设计值，梁自重设计值，采用Q235钢材，，，跨中有侧向支撑，，，，，。
题4图

4解：；；
；

==

5、图示焊接工字钢梁，均布荷载作用在上翼缘，Q235钢，验算该梁的整体稳定。已知：，，，，，，。（10分）
题5图

5解
，

==

；满足要求

6、图示焊接工字钢梁，钢材Q345，承受次梁传来的集中荷载，次梁可作为主梁的侧向支撑点，验算该梁的整体稳定。已知：，，，，，，，。（10分）
题6图

6解
，

==

；满足要求

7、试验算图示简支梁的整体稳定性。已知作用在梁跨中的荷载设计值F=300kN，忽略梁自重产生的内力，采用Q235钢材，fy=235N/mm2，f=215N/mm2,，跨中有两等距离侧向支撑，=1.20，=≤1.0，
截面几何特性：A=158.4cm2，Ix=268206cm4，Iy=5122cm4。

题7图

7解（1）截面几何特性
cm3cm
（2）内力计算kNm
（3）整稳计算

=
N/mm2＜f=215N/mm2满足
题1图
柱的设计计算题
1、有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，如题43图所示，Q235钢材，翼缘为焰切边，对x，y轴均属于b类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=12mm，腹板高度为h0=350mm，厚度为tw=10mm，计算长度为lox=12m，loy=4m，承受的轴心压力设计值为1200kN。试对该柱进行验算。已知，，，。

1、解：(1)构件截面几何特性计算：
A=25×1.2×2+35×1.0=95cm2；Ix=［25×37.43-(25-1)×353］=23237cm4；
Iy=×2×1.2×253=3125cm4；ix==15.64cm
iy==5.74cm；λx==76.7；λy==69.7
(2)强度验算：
因截面无削弱，所以这里无需验算强度。
(3)整体稳定性验算：
截面对x、y轴弯曲屈曲都属于b类截面，故整体稳定性由绕x轴屈曲控制。
由λx=76.7查表得：y=0.709
=178.2N/mm2<f
整体稳定性能够保证。
(4)局部稳定性验算：
翼缘=10<(10+0.1λ)=10+0.1×76.7=17.67
腹板=35<(25+0.5λ)=25+0.5×76.7=63.35
局部稳定性能够保证。

题2图
2、如题2图所示轴心受压格构柱承受轴力设计值N=800kＮ，计算长度lox=loy=10m，分肢采用２［25a：A=2×34.91＝69.82cm2，iy=9.81cm，I1=175.9cm4，i1=2.24cm，y1=2.07cm，钢材为Q235BF，缀条用L45×4，Ad=3.49cm2。缀条柱换算长细比为，试按照等稳定原则确定两分肢平行于X轴的形心轴间距离b。
2解．等稳定条件为；；；；；

3、题3图所示为一轴心受压柱的工字形截面，该柱承受轴心压力设计值N=4500kN，计算长度为钢材为Q235BF，，验算该柱的刚度和整体稳定性。已知，，，。

15
20
25
30
35
40
45

0.983
0.970
0.953
0.936
0.918
0.899
0.878

题3图
3解

（1）刚度验算：

（2）整体稳定算：当时，

4、图示焊接工字形截面轴压柱，在截面有两个M20的C级螺栓孔，并在跨中有一侧向支撑，该杆能承担多大外荷载？已知：钢材Q235-AF，，，，。

题4图

4解：，查表；
；
；所以

5、某缀板式轴压柱由2[28a组成，Q235-AF，，外压力，验算该柱虚轴稳定承载力。已知：，，，，。

题5图
5解
；；
查表
满足要求

6、某缀板式轴压柱由两槽钢2[20a组成，Q235-AF，柱高为7m，两端铰接，在柱中间设有一侧向支撑，，，试确定其最大承载力设计值（已知单个槽钢[20a的几何特性：，，，φ值见附表）。
题6图

6解
；
；查表；

7、图示焊接工字形截面轴压柱，在柱1/3处有两个M20的C级螺栓孔，并在跨中有一侧向支撑，试验算该柱的强度、整体稳定？已知：钢材Q235-AF，，，，，。
题7图

7解：，查表；
；

拉弯和压弯构件计算题
1、由热扎工字钢I25a制成的压弯杆件，两端铰接，杆长10m，钢材Q235，，，，已知：截面，，b类截面，作用于杆长的轴向压力和杆端弯矩如图，试由弯矩作用平面内的稳定性确定该杆能承受多大的弯矩？（13分）
题1图

1解 ，；查表
；

2、试验算图示压弯构件平面外的稳定性，钢材为Q235，，，
，，跨中有一侧向支撑，，，，（10分）

题2图

2解 ；；
；查表
；

3、试验算图示压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定性，钢材为Q235，，（设计值），偏心距，，，，跨中翼缘上有一侧向支撑，，，对x轴和y轴均为b类截面（φ值见附表）。（13分）
题3图

3解 ；
；
；
查表

4、试验算图示压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定性，钢材为Q235，，（设计值），偏心距，，，，跨中有一侧向支撑，，，对x轴和y轴均为b类截面。（13分）
题4图

4解：

查表