钢结构计算题.docx
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钢结构计算题
三、填空
1.钢材
2.脆性破坏
3.塑性破坏
4.脆性破坏
5.力学性能
6.抗拉强度
7.屈服点
8.韧性
9.冷弯性能
10.疲劳强度
11.概率极限状态
12.铆钉
13.高强度螺栓连接
14.粗制螺栓
15.角焊缝
16.斜缝
17.部分焊透
18.斜角角焊缝
19.残余变形
20.施工要求
21.受剪螺栓
22.受拉螺栓
23.钢梁
24.组合梁
25.热轧型钢梁
26.临界荷载
27.局部稳定
28.经济条件
29.建筑高度
30.拼接
31.工厂拼接
32.工地拼接
33.刚接
34.滚轴支座
35.桁架
36.高度
37.弯矩
38.轴心力
39.节点板
40.构件详图
41.结构布置图
42.结构布置图
43.构件详图
44.施工导流闸门
45.弧形闸门
46.液压式
47.螺杆式
48.卷扬式
49.水头的大小
50.闸门的尺寸
. 六、计算题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分）
如图所示的角钢截面为 2∠100×12 与厚度 14mm 的节点板用角焊缝相连，已
知角钢承受轴心拉力 460kN，钢材为 Q235-B·F，焊条为 E43 型。
试采用两侧
角焊缝，设计角钢肢背和肢尖的焊缝尺寸（注意角钢有两个）。
（选取角钢肢背焊
角尺寸 hf 1 = 12mm ；肢尖焊角尺寸 hf 2 = 10 mm 。
等肢角钢的内力分配系数为：
k1 = 0.7，k2 = 0.3）
肢背焊缝
肢尖焊缝
解：
肢背焊缝长度为：
lw1 =
k1N
2 ⨯ 0.7h f 1 f fw
=
0.7 ⨯ 460 ⨯103
2 ⨯ 0.7 ⨯12 ⨯160 ⨯101
= 11.98 cm （4 分）
取lw1 =15 cm（大于 8h f 1 = 8 ⨯1.2 = 9.6 cm ）（1分）
肢尖焊缝长度为：
lw2
=
k2 N
2 ⨯ 0.7h f 2 f fw
=
0.3 ⨯ 460 ⨯103
2 ⨯ 0.7 ⨯10 ⨯160 ⨯101
= 6.16 cm （4 分）
取lw2 =9 cm（大于 8h f 2 = 8 ⨯1.0 = 8.0 cm ）（1分）
2．某桁架腹杆设计内力 N=-430kN（压力），l0x=l0y=250cm，选用
2∠100×80×10 的角钢与厚度为 12mm 的节点板用长肢相连，用 Q235 钢，试
验算杆件的稳定性。
解：
查表 ix = 3.12 cm （相当于表上 iy ）， iy = 3.61cm （考虑了节点板厚度 12mm），
f=215 N/mm2
截面面积为：
A=2×17.2=34.4 cm2
λx =
λy =
l0x
ix
l0y
iy
=
=
250
3.12
250
3.61
= 80.13
= 69.25
查表得：
ϕ x = 0.687 、 ϕ y = 0.756
取 ϕmin = ϕ x = 0.687
验算杆件的稳定性：
N
ϕmin A
=
430 ⨯103
0.687 ⨯ 34.4 ⨯102
= 181.95 N / mm2 < f = 215 N / mm2
满足稳定性要求
3. 等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算。
已知：
l
=6m ， M m a x=370 KN.m ，材料 Q235， f =215N/mm 2,Ix=6604cm 4,Iy=209
1cm 4,I1=1613cm 4,I2=478cm 4（I1、 I2 分别为受压翼缘和受拉翼缘对y 轴
的贯性矩 ）
解：
l 1/ b1=600/24=25>13需进行稳定计算
l t
b1h
600 ⨯1.4
24 ⨯ 62.8
= 0.557 < 0.2 （1 分 ）
所以
β = 0.73 + 0.18 ⨯ 0.557 = 0.830
A = 24 ⨯1.4 + 16 ⨯1.4 + 60 ⨯ 0.8 = 104 cm 2
（1 分 ）
iy =
I y
A
=
2091
104
= 4.48cm
（1 分 ）
l
iy
600
4.48
= 133.9
（1 分 ）
Wx =
I x
y1
=
66043
2091
= 2350cm3
（1 分 ）
ab =
I1
I1 + I 2
=
1613
2091
= 0.771
（1 分 ）
ηb = 0.8（2ab - 1） = 0.8 ⨯ （2 ⨯ 0.771 - 1） = 0.434
（1 分 ）
∴ϕb = 0.830 ⨯
4320
133.92
⨯
⎢ 1 + ç ⎪ + 0.434⎥ = 0.913 > 0.6
⎣ ⎦
2
（1
分 ）
对 ϕb 进行修正
'
ϕb = 1.07 -
0.282
ϕb
= 1.07 -
0.282
0.913
= 0.761
（1 分 ）
∴
M max
ϕbWx
=
370 ⨯102
0.761⨯ 2350
= 20.7kN / cm2 = 207N / mm2 < f = 215N / mm2
（安全 ）
最大弯应力：
σ max =
M max
γ xWmi
=
370 ⨯102 ⨯ 34.7
1.05 ⨯ 66043
= 18.5kN / cm2 = 185N / mm2 < f = 215N / mm2 （安
全 ）（1 分 ）
4.计算焊接工字形等截面简支梁的整体稳定系数 φb。
已知：
梁长 6m，材料
Q235，双轴对称，跨中无侧向支承，集中荷载作用在上翼缘，腹板选用（截面）
-800×8，翼缘选用（截面）-280×12，Ix=144900cm4，Iy=4390cm4？
解：
已知：
梁长 l1=600 cm，翼缘厚 t1=1.2 cm，梁高 h=80+2×1.2=82.4 cm
ξ =
l1t1
b1h
=
600 ⨯1.2
28 ⨯ 82.4
= 0.312 < 2.0
按集中荷载作用在上翼缘，查表
βb = 0.73 + 0.18ξ = 0.73 + 0.18 ⨯ 0.312 = 0.786
截面面积：
A = 80 ⨯ 0.8 + 2 ⨯ 28 ⨯1.2 = 131.2 cm2
（1 分）
截面模量：
Wx =
I x
h / 2
=
2I x
h
=
2 ⨯144900
82.4
= 3517.0 cm3
（1 分）
回转半径：
iy =
I y
A
=
4390
131.2
= 5.784 cm
（1 分）
长细比：
λy =
l1
iy
=
600
5.784
= 103.73
（1 分）
双轴对称，所以ηb = 0
fy=235 N/mm2 （1 分）
梁的整体稳定系数为：
ϕb = βb
2
⋅
⎡
⎣
⎡ λyt1 ⎤
⎥
2
⎦
235
（2 分）
= 0.786 ⨯
4320
103.732
⨯
131.2 ⨯ 82.4 ⎡ 103.73 ⨯1.2 ⎤
3517
2
+ 0⎥
⎥ 235
= 1.026
（2 分）
因ϕb > 0.6 所以要对ϕb 进行修正，得：
'
ϕb = 1.07 -
0.282
ϕb
= 1.07 -
0.282
1.026
= 0.795
（1 分）
5. 验算图示焊接工字形等截面简支梁的整体稳定。
已知：
采用钢材 Q345 钢，
梁跨度 L=6m，跨中无侧向支承，集中荷载作用在上翼缘。
M max = 5433 kN ⋅ m ，Ix=1564336cm4，Iy=28395cm4，fy =325N/mm2（Q345 钢材
厚度大于 16mm 时）。
解：
因为 l1
b1
= 600
44
= 13.6 > 13 故须验算梁的整体稳定性。
查表：
ξ =
l1t1
b1h
=
600 ⨯ 2
44 ⨯164
= 0.166 < 2
y 440í┴20
βb = 0.73 + 0.18ξ = 0.73 + 0.18 ⨯ 0.166 = 0.76 （1 分）
1600í┴12
A = 2 ⨯ 44 ⨯ 2 + 160 ⨯1.2 = 368 cm2
（1 分）
x x
iy =
I y
A
=
28395
368
= 8.784
（1 分）
λy =
l1
iy
=
600
8.784
= 68.3
（1 分）
y
440í┴20
Wx =
I x
ymax
=
1564336
82
= 19077.27 cm3
（1 分）
由题已知：
f y = 325 N / mm2 、查表：
ηb = 0 、 f = 295 N / mm2
梁的整体稳定系数为：
ϕb = βb
4320
λ2
∙
⎡
⎣
2
⎦
= 0.76 ⨯
4320
2
⨯
⎣ ⎦
2
⎪ + 0⎥
= 1.638
（2 分）
因为ϕb > 0.6 需要修正
'
ϕb = 1.07 - 0.282 /ϕb = 1.07 - 0.282 /1.638 = 0.898
验算梁的整体稳定性：
（1 分）
M max
'
ϕbWx
=
5433 ⨯105
0.898 ⨯19077.27
= 31713.7 N / cm2 ≈ 317.1 N / mm2 > f = 295 N / mm2
（2 分）
所以稳定性不符合要求
6. 有一焊接连接如图所示，钢材为 Q235 钢，焊条采用 E43 系列，角钢为
2∠100x 8，采用手工焊接，承受的静力荷载设计值 N＝600kN。
试计算两侧面
所需角焊缝的长度。
7.
试计算焊缝强度，并指出焊缝最危险点的位置。
如仅将 P 变为压力，最不利点位置和应力大小有无变化
（每式 2 分，共 6 分）
（每式 2 分，共 4 分）
8.如图所示连接集中荷载 P=100KN 的作用。
被连接构件由 A3 钢材制成，焊条为
T422 型。
已知焊缝厚度（焊脚尺寸）：
试验算连接焊缝的强度能否满足要求。
解：
将外力 P 向焊缝形心简化，得：
8.
（4 分 ）
（2 分）
（2 分）
（2 分）
9.
解：
（2 分）
（2 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
（3 分）
10.
（3 分）
（2 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
11、如图 1 所示角钢两边用角焊缝与柱相连,钢材用 Q345B,焊条 E50 手工焊,静
力荷载设计值 F=390kN,请确定焊角尺寸（转角处绕焊 2 h f ，可不计对焊缝计算
的长度的影响）。
f fw =200N/ mm2
（1 分）
（1 分）
（2 分）
（2 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
（1 分）
升级会员 