钢结构考前复习题(计算答案)

注意：一定要自己先动手做题，不要只看不动手。考试时一定要带计算器。1．设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度L1及L2，已知：采用三面围焊：hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(静载设计值)解：（1）计算端缝承担的拉力：（书上68页公式）16028067.022.17.033wfwffflhNKNN131131174（2）计算肢背焊缝L1：（内力分配系数见68页表）KNN6.278)131529(7.01mmfhNlwfew6.41416067.0106.278311mmhllfw3.213626.414211（3）计算肢尖焊缝L2：KNN4.119)131529(3.02mmfhNlwfew7.17716067.0104.119322mmhllfw9.94627.177222（4）构造要求：mmhmmhff36060,48836048,3604821ll均满足构造要求。2、如图所示双角钢2L50×5和钢板的连接，钢板厚度t=12mm，受轴心力(静载)N=500kN作用，采用侧面角焊缝连接，手工焊，试设计此焊缝。(wff=160N／mm2)（1）选择焊脚尺寸：（书上58页公式）肢背：mm2.5125.1，且mm652.1，取6mm，肢尖：因为是贴着板边施焊，且65t，所以取mmhf5（2）计算肢背焊缝L1：（内力分配系数见68页表）KNN3505007.01mmfhNlwfew8.52016067.010350311mmhllfw4.2726228.5202211（3）计算肢背焊缝L2：KNN1505003.02mmfhNlwfew9.26716057.010150322mmhllfw1445229.2672222（4）构造要求：（同上题，此处略）3、焊接工字形梁（如图所示）在板与翼缘处设置一条工厂拼接的对接焊缝，拼接处承受的M=150kN·m,V=350kN,试验算拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，施焊时采用引弧板。（2/185mmNfwt2/125mmNfwv）-260*16-380*12-260*16解：（1）计算焊缝截面几何特征值4633W1027381.2380248412260121Imm36W11082.019816260Smm36W1W1004.19512190SSmm（2）计算焊缝强度：2/185mmNfwt2/125mmNfwv最大正应力：266max/05.8110227.38120610150mmNIMy小于2/185mmNfwt，满足。最大剪应力：22663max/125/6.791210227.3811004.110350mmNmmNtIVS满足。折算应力：26611/75.7410227.38119010150mmNIMy266311/7.621210227.3811082.010350mmNtIVS22222121/1851.1/767.62375.743mmNmmN满足。4、设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N＝1250kN，（静载设计值），钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值ƒ=215N/mm2，fwf=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝LW2实际长度取cm整数)解：（1）端缝（正面角焊缝）承担的力：)(7.524160232067.022.1'1KNflhNwfwef（2）侧面角焊缝承担的力：)(3.7257.52412502KNN（3）所需侧面角焊缝的总长度：mmfhNlwfew3.107916067.0103.72532（4）一条侧面角焊缝的长度：mmhllfww276643.107942（5）构造要求：（同2题，此处略）所以，一条侧面角焊缝的实际长度为28cm。5、试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN（设计值），与焊缝之间的夹角60。钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值wff=160N/mm2。解：（利用书上63页公式3.20进行计算）（1）力的分解：KNNNx75.3373902323KNNNy1953902121（2）求应力：23/9.1632)28200(87.01075.337mmNlhNwexf23/6.942)28200(87.010195mmNlhNweyf（3）验算：22222/3.1646.94)22.19.163()(mmNfff大于160，所以不安全。（此题若采用引弧板施焊，则不用减弧坑缺陷，结果安全）6、两截面为-400×12的钢板，采用双盖板，C级普通螺栓拼接，螺栓采用M20，钢板为Q235，承受轴心拉力设计值N=870KN，试设计此连接。（2/130mmNfbv2/305mmNfbcmmd5.210）解：（1）选定连接盖板截面采用双盖板截面，强度不低于被连接构件，故选截面为-400×6，Q235钢。（2）计算所需螺栓数目和排列布置单个螺栓抗剪承载力设计值：NfdnNbvvbV813811304202422单个螺栓抗压承载力设计值为：NftdNbcbc73200305122088.1173200850000minbNNn取n=12(3)验算连接板件的净截面强度连接钢板与盖板受最大内力相同，均为N，且两者在最大内力处的材料、净截面均相同。按螺栓孔径d0=21.5mm计算203768125.214400mmtndbAn22/215/89.2303768870000mmNmmNANn（不满足要求）7、有一轴心受压实腹式柱，柱截面为焊接工字形，属b类截面，如图所示，钢材为Q235，已知∶lmlmfNmmoxoy108362152.,.,/,试求此柱能承受的最大轴心力N?(按整体稳定要求)解：（1）求截面惯性矩：4337.244230826320230121352240121mmIx4336864000224016121mmIy（忽略腹板对y轴的惯性矩）（2）求回转半径：21088010320216240mmAmmAIixx8.149108807.244230826mmAIiyy2.581088036864000（3）求长细比：1.728.149108.1030xxxil86.612.58106.330yyyil（3）查稳定系数：由长细比1.72x查表得到：739.0（4）最大承载力：)(7.172810880215739.0KNfAN（此题计算时可以用cm作为长度单位，减少数字的位数）8、已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m，截面由2I32a组成，两肢件之间的距离300mm,如图所示，尺寸单位mm。试求该柱绕虚轴的换算长细比。注：一个I32a的截面面积A=67cm2惯性矩Iy=11080cm4IX1=460cm4解：（书上143页公式4.57，或者144页表内公式）（1）计算对虚轴的长细比x：（长度单位用cm）42213107015672460223022cmAIIxxcmAIixx2.152673107028.652.1510102xoxxil（2）单肢的长细比x：（长度单位用cm）cmAIixx62.2674601153.3062.28011xoil（3）换算长细比：5.7253.308.65222120xx9、某双轴对称焊接工字型截面压弯构件，其受力状态、支撑布置和截面尺寸如图所示。承受的荷载设计值为kNN880，跨中横向集中力为kNF180。构件长度ml10，材料用Q235－B﹒F钢。试校核截面的强度、刚度。50005000NNF100004001450014xxyy'b8解：跨中截面：mkNFlM450101804141（1）截面几何特征：21522cmthbtAwwn43382327)(121121cmhtbbhIwwx43149331212cmtbIycmAIinxx27.23cmAIinyy91.9在弯矩作用平面内：mlmlcmhIWyxxx5,103118/20031翼缘板为剪切的焊接工字型截面，对x轴屈曲时属b类截面，对y轴屈曲时属c内截面。4.065.065.021MMtxQ235钢的强度设计值2/215mmNf（2）强度验算：1323513142/)('ywfttbtb，故0.1x2236231/215/2021031180.1104501015210880mmNfmmNWMANxxxn满足要求。（3）刚度验算长细比：0.437.23/101020xxxil5.5091.9/5000yyyil构件的最大长细比1505.50,maxmaxyx满足要求。10、焊接组合截面轴心受压柱如图所示，钢材Q235B，f=215N/mm2，试验算其局部稳定能否满足要求。解：腹板：ywfth/2354039124680满足。翼缘中间部分：yftb/2354025164000满足。翼缘悬伸部分：yftb/2351313.316501满足。11、简述柱头和柱脚的传力途径。书上，柱头：154页，155页柱脚：158页