钢结构设计原理的计算题题库文档.docx
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钢结构设计原理的计算题题库文档
1.试验算图中所示柱牛腿中钢板与柱翼缘节点的连接焊缝的强度（说明验算点）。
图中荷载为静力荷载设计值。
钢材为Q235-A?
F。
手工焊，焊条E43型。
ffw=160N/mm2，ftw=185N/mm2，fvw=125N/mm2。
2.试验算图示节点摩擦型高强螺栓群的强度。
图中荷载为静力荷载设计值，高强螺栓为级M20，预拉力P=110KN，被连接板件钢材Q235-A?
F（=125N/mm2，=215N/mm2），板件摩擦面间作喷砂处理（μ=）。
3.某简支梁截面如图所示，梁的跨度为6m，荷载为静力荷载设计值，试验算梁的强度是否满足要求。
判定梁的局部稳定是否满足要求（腹板判定是否需设加劲肋，如需设加劲肋，请按构造要求设置加劲肋，并画出加劲肋的布置图）。
梁采用Q235-A钢材，fd=215N/mm2，fvd=125N/mm2，fy=235N/mm2。
计算时可忽略梁的自重。
4.某压弯构件截面如图所示，荷载为静力荷载设计值，试验算整体稳定是否满足要求。
材质：
Q235-A钢材，fd=215N/mm2，fvd=125N/mm2，fy=235N/mm2，E=×105N/mm2。
，
；；
平面内稳定验算：
平面内稳定验算：
；；
1.试验算图中所示柱牛腿中钢板与柱翼缘节点的连接焊缝的强度。
图中荷载为静力荷载设计值。
钢材为Q235-A?
F。
手工焊，焊条E43型。
ffw=160N/mm2，ftw=185N/mm2，fvw=125N/mm2。
2.试验算图示节点摩擦型高强螺栓群的强度（不需验算连接板的强度）。
图中荷载为静力荷载设计值，高强螺栓为级M20（孔d0=21.5mm），预拉力P=155kN，被连接板件钢材Q235-A?
F（=125N/mm2，=215N/mm2），板件摩擦面间作喷砂处理（μ=）。
3.某简支梁截面如图所示，梁的跨度为6m，所受荷载为静力荷载设计值，试验算梁的强度是否满足要求。
判定梁的局部稳定是否满足要求（腹板判定是否需设加劲肋，如需设加劲肋，请按构造要求设置加劲肋，并画出加劲肋的布置图）。
梁采用Q235-A钢材，fd=215N/mm2，fvd=125N/mm2，fy=235N/mm2。
计算时可忽略梁的自重。
4.某压弯构件截面如图所示，荷载为静力荷载设计值，试验算整体稳定是否满足要求。
材质：
Q235-A钢材，fd=215N/mm2，fvd=125N/mm2，fy=235N/mm2，E=×105N/mm2。
，
；；
平面内稳定验算：
平面内稳定验算：
；；
平面外稳定不满足要求。
1.两钢板截面为—18×400，两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N=1181kN，采用M22普通C级螺栓连接，d0=23.5mm，按图示连接。
试验算节点是否安全。
已知：
。
（1）螺栓强度验算
（2）单个螺栓抗剪承载力设计值
单个螺栓承压承载力设计值
故取。
每侧12个螺栓，承载力为
（2）验算被连接钢板的净截面强度
2.简支梁受力及支承如图所示，荷载标准值P=180kN，分项系数，不计自重，Q235钢，fy=235N/mm2。
1）验算该梁的强度。
2）如不需验算该梁的整体稳定，问需设几道侧向支承?
设强轴为x轴。
（1）强度验算
最大正应力强度验算：
因为翼缘
所以可以考虑部分塑性。
最大剪应力强度验算：
腹板与翼缘交界处折算应力验算：
所以强度均满足。
（2）整体稳定性保证
如不需验算梁的整体稳定性，则需受压翼缘自由长度与其宽度的比满足要求：
所以在梁跨中设一道侧向支承点就能保证梁的整体稳定性。
3.一工字形截面轴心受压柱如图所示，l0x=l=9m，l0y=3m,在跨中截面每个翼缘和腹板上各有两个对称布置的d=24mm的孔，钢材用Q235AF，f=215N/mm2，翼缘为焰切边。
试求其最大承载能力N。
局部稳定已保证，不必验算。
截面几何特性：
按强度条件确定的承载力：
按稳定条件确定的承载力：
因x轴为弱轴，且，因而对y轴的稳定承载力小于对x轴的稳定承载
力，由查表得所以
所以此柱的最大承载力为2160kN。
4.验算图示端弯矩（计算值）作用情况下压弯构件的承载力是否满足要求。
已知构件截面为普通热轧工字钢I10，Q235AF，假定图示侧向支承保证不发生弯扭屈曲。
I10截面的特性：
A=14.3cm2，Wx=49cm3，ix=4.15cm。
热轧工字钢截面对x轴属于a类。
因而，当时，
得。
由平面内稳定计算公式：
由截面强度计算公式：
因为平面外稳定通过侧向支承得到保证，所以本题承载力由强度、平面内稳定
计算均满足要求。
1、如图所示一钢板与工字形柱的角焊缝T形连接。
手工焊，E43型焊条，hf=8mm。
设钢板高度为2a=400mm，钢板与一斜拉杆相连，拉杆受力F。
钢材采用Q235钢，试求两条焊缝能传递的静载设计值F。
已知
解、将拉力F分解为垂直于焊缝长度的分力和沿焊缝长度的分力，则
由公式得，求得
2、如图2所示一牛腿，用C级螺栓连接于钢柱上，牛腿下设有承托板以承受剪力。
螺栓公称直径M20，孔径d0=22mm，螺纹处有效直径de=17.65mm，螺栓布置如图3。
竖向荷载设计值F=×105N（静载），距柱翼缘表面200mm。
轴心拉力设计值N=×105N。
试验算螺栓强度已知、
解：
用C级螺栓（承托承受剪力）
1.螺栓承载力设计值。
一个C级螺栓在杆轴方向受拉的承载力设计值为
2.螺栓的拉力计算及螺栓强度验算
先假定被连接构件绕螺栓群的形心转动，此时弯矩的设计值
故连接中螺栓最小拉力值为
由于，说明被加构件应偏安全地认为绕底排螺栓转动，由对底排螺栓取矩，取顶排螺栓最大拉力值为
所以连接满足要求
3、某简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载，恒载标准值为m（不包括梁自重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，钢材为Q235钢，梁的容许挠度为l/250。
若选用型钢Ⅰ36b，其单位长度质量为65.7kg/m，梁的自重荷载为m，Ix=16574cm4，Wx=921cm3，Ix/Sx=30.6cm，tw=12.0mm，试验算该受弯构件设计是否合理。
已知、
解、梁上的均布荷载标准值
梁上的均布荷载设计值
跨中的最大弯矩标准值
跨中的最大弯矩设计值
支座处的最大剪力设计值
强度验算
弯曲正应力
支座处最大剪力
强度满足要求。
刚度验算
刚度满足要求。
对于型钢截面无须进行局部稳定验算；另外梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，整体稳定得到保障。
综上所述该受弯构件设计合理。
4、某焊接工字形截面压弯构件，翼缘板截面－300×14；腹板截面－560×10，截面翼缘为剪切边（对x轴为b类截面，对y轴为c类截面），钢材为Q345钢。
两端铰接，长度为15m，承受的轴心压力设计值为N=900kN，在杆的中央有一横向集中荷载设计值P=120kN，在弯矩作用平面外位于杆的三分点处各有一个支撑点，如图4所示。
假设构件的局部稳定满足要求，试验算此构件其他方面是否满足要求。
已知、，弯矩平面内整体稳定计算公式、，；弯矩平面外整体稳定计算公式、，。
解、1.构件截面特性
2.强度计算
跨中最大弯矩
强度满足要求。
3.弯矩平面内稳定计算
柱在框架平面内的计算长度为
由，查轴心受力稳定系数表得
（焊接、剪切边，属于b类截面）
平面内仅一跨集中力作用，
平面内稳定性满足。
4.弯矩平面外稳定计算
因柱平面外三分点有侧向支撑，故柱平面外的计算长度为
由，查轴心受力稳定系数表得
（焊接、剪切边，属于c类截面）
AB段最大弯矩
弯矩系数（一端弯矩为零）
BC段最大弯矩
弯矩系数（有弯矩和横向荷载，同向曲率）
故应对BC段计算即可
平面外稳定性满足。
b类截面轴心受压构件的稳定系数?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
60
70
c类截面轴心受压构件的稳定系数?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
70
80
90
b类截面轴心受压构件的稳定系数
λ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
40
50
60
70
1.试验算图示结构AB杆是否满足要求。
已知B点作用的集中力设计值
，AB杆截面由HW100×100制成，其截面参数为：
，
，
，
，
，钢材Q235-B（
），b类截面，
，局部稳定满足要求，截面无削弱，不计自重。
解：
AB杆为轴压杆，内力为：
，
由
查表的
由于截面无削弱，强度不需计算；
题1图
2.某工作平台梁，用I36a型钢制成，梁截面无削弱，承受均布可变荷载，如图所示。
钢材Q235，（
，
，
），
，
（全部荷载作用下），梁的整体稳定可以保证，荷载分项系数
，不计自重。
试确定该梁所能承担的最大荷载标准值
I36a截面参数：
，
，
，
，
（半个截面面积矩）
。
解：
该梁所能承担的最大荷载标准值为
3.如图所示两端铰支格构式构件，截面由两个[32a型钢组成，单系缀条采用
角钢，柱的计算长度
，承受轴心压力设计值
，跨中横向荷载设计值
，Q235钢材，（
），b类截面，已知构件的截面参数为：
，
，
，单个
角钢的截面面积
，
。
试验算该柱弯矩作用平面内的整体稳定是否满足要求。
解：
整体稳定满足要求
4.图示侧面角焊缝连接，承受轴心拉力设计值
，焊脚尺寸
mm，钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型（
），焊缝的内力分配系数：
（肢背），
（肢尖），不考虑焊口影响，试验算该角焊缝连接的承载力和构造是否满足要求。
解：
构造验算：
，满足
，
，满足
承载力验算：
第一种解答
肢背焊缝：
肢背焊缝：
，满足
第二种解答：
，满足
，满足
第三种解答：
，满足
，满足
5.试验算图示连接是否满足承载力要求。
钢材Q235（
），采用高强度螺栓摩擦型连接，高强度螺栓为级M20，孔径
，连接处构件接触面喷砂处理，
，静力荷载设计值
。
满足要求
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