钢结构复习题全部

1、如图所示两截面为－14x400的钢板，采用双盖板和C 级普通螺栓连接，单盖板厚度为7mm 。

螺栓为M22，螺栓孔径d 0=24mm 。

2140mm N f b v =，2305mm N f b c =；钢材为Q235，承受轴心拉力设计值N ＝700KN 。

试验算此连接。

解：单个螺栓抗剪承载力设计值：22222140106.444b bv v v d N n f ππ==⨯⨯=kN单个螺栓承压承载力设计值：221430594b b c c N d tf ==⨯⨯=∑ kN连接一侧所需螺栓数目为12：{}min ,min b b b v c N N N ==94 kNF=min12b N ⨯=1127.3 kN>700 kN 验算连件的净截面强度。

连接钢板在截面I -I 受力最大的N,连接盖板则是截面33-受力最大也是N ，但是因两者钢材、截面均相同，故只验算连接钢板。

210()(400424)144256n A b n d t mm =-=-⨯⨯=32270010164.52154256n N N N f mm mm A σ⨯===<= 满足要求2、图示双角钢与节点板三面围焊缝连接，受静态轴心拉力N ，角钢为2∟125×80×10长肢相拼，焊脚尺寸h f =8 mm ，，钢材为Q235，焊条E43型，手工焊；肢背焊缝实际长度1l =300 mm ，焊缝力分配系数1K =0.65，2K =0.35，正面焊缝的强度增大系数f β=1.22，角焊缝强度设计值w f f =160 N/mm 2。

试确定此连接能承受的最大静力荷载设计值F 及肢尖焊缝的长度2l 。

（15分）解：由题意得 3125w l =mm正面焊接：3320.7wf w f f N h l f β=⨯⨯⨯⨯ 220.78125 1.22160/mm mm N mm =⨯⨯⨯⨯⨯=273.3kN肢背侧焊缝： 1120.7()wf f f N h l h f =⨯⨯-⨯ 220.78(3008)160/mm mm mm N mm =⨯⨯⨯-⨯=523.26 kN又 311 2N N k N =- 31127328052326022 0.65N N N K +⨯∴===1015.24 kN 322 2N N k N =-=218693N （3分） '22221869381228130220.78160W f W e f N l h h f ≥+=+=+=⨯⨯⨯mm3、如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T 形连接，h f ＝8mm ，其它尺寸已在图中给出，钢板承受一个斜向拉力F ＝500 kN 的作用（静力荷载），钢材Q235B ，焊条E43系列，2/160mm N f w f =。

面积A=4300mm 2，抵抗矩W=2.75×105mm 3。

试验算此连接能否满足强w f f ≤ 工字形柱8 F 345 200 200 50解： 力系分解：水平轴心力 KN F N 30053500sin =⨯==θ 剪力 KN F V 40054500cos =⨯==θ 弯 矩 mm KN Fe M ⋅=⨯⨯==150005053500sin θ 在水平轴心力作用下：2/75.698.4300300000mm N A N N f ===σ 在弯矩作用下： 25/50.54107525.2100015000mm N W M M f =⨯⨯==σ 在剪力作用下：2/00.938.4300400000mm N A V V f ===τ 所以：()()160/9.13700.9322.150.5475.6922222=<=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+w f V f f M f Nf f mm N τβσσ 4、如图所示的两端铰接且在中点有侧向支撑的轴压柱。

钢材为Q 235 ，截面无削弱，静载轴力设计值N =1600kN ，柱为焊接工字型截面，翼缘为焰切割边（[λ ] = 150 ，对、x − x 、y − y 轴均属b 类截面）。

已知A ＝9000mm 2，I x = 1.325×108mm 4，I y = 3.65×107mm 4。

试对该支柱进行截面验算。

（注：长细比计算精确到小数点后一位）（15分）。

0(250.1w h t λ≤+(100.1b tλ≤+解：1）刚度验算x x I i A ==121.3mm yy I i A ==63.7 mm 600049.5[]121.3ox x x l i λλ===<300047.1[]63.7oy y y l i λλ===< 2)整体稳定性验算：因为截面对X 轴、Y 轴属b 类截面，用x λ查附表得0.8582x ϕ=3222160010207.2/215/0.85829010x N N mm f N mm A mmϕ⨯∴==<=⨯⨯ 满足要求3)局部稳定验算：max (2508)'23523528.6(100.1(100.149.5)1514235y b t f λ-==<+=+⨯=max 25023523531.25(250.5)(250.549.5)508235o w y h t f λ==<+=+⨯=满足要求 4) 截面无孔洞削弱，故不进行强度验算。

例、 竖立钢板用角焊缝连接于钢柱上的焊缝计算（拉、剪）条件：图5..5.16所示，一竖立钢板用有钢柱上。

已知焊缝承受的静态斜向力N=280N （设计值），θ＝60°，角焊缝的焊脚尺寸f h ＝8mm ，mm l w155='，钢材为Q235－B ，手工焊，焊条E43.要求：验算直角角焊缝的强度答案：查表得2160mm Nf w t =1）解法1将N 力分解力垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即kN N N x 5.2422328060sin =⨯=⋅= kN N N y 1402128060cos =⨯=⋅=23155)82155(87.02105.2422mm N l h N w e x f =⨯-⨯⨯⨯⨯==σ 2390)82155(87.02101402mm N l h N w e yf =⨯-⨯⨯⨯⨯==τ 焊缝同时承受f σ和f τ作用，可用《规》式（7.1.3-3）验算 222222160156)90()22.10155()()(mm N f mm N w f f f f =≤=+=+τβσ例、角钢和节点板连接计算（两边侧焊连接）条件：如图所示，角钢和节点板采用两面侧焊焊缝连接，N ＝667kN （静载设计值），角钢为101002⨯L ，节点板厚度为10mm ，钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊。

要求：试确定所需焊缝的厚度和施焊长度答案：角焊缝的强度设计值2160mm N f w f =2min ,5105.1mm h f ==角钢肢尖处 mm h f 8~9)2~1(10max ,=-=角钢肢背处 mm h f 12102.1max ,=⨯=角钢肢背、肢尖都取mm h f 8=（角钢肢背和肢尖可采用相同的焊脚尺寸，也可使肢背的焊脚尺寸比肢尖的大2mm ）。

kN N k N 9.4666677.011=⨯=⨯=kN N k N 1.2006673.022=⨯=⨯=所需焊缝计算长度为mm f h N l w f f w 261)16087.02(109.4667.02311=⨯⨯⨯⨯=⨯=mm f h N l w f f w 112)16087.02(101.2007.02322=⨯⨯⨯⨯=⨯=侧面焊缝实际施焊长度为27716261211=+=+=f w h l l ，取280mm12816112222=+=+=f w h l l ，取130mm例4、 角钢和节点板连接计算（三面围焊连接）条件：图5.5.20所示角焊缝与连结板的三面围焊连接中，轴心力设计值N=800Kn(静力荷载)，角钢为2L110×70×10（长肢相连），连接板厚度为12mm ，刚才Q235，焊条E43型，手工焊。

要求：试确定所需焊脚尺寸和焊缝长度。

答案：设角钢肢背、肢尖及端部焊脚尺寸相同，取mm h f 8=;由《规》表3.4.1－3查的角焊缝强度设计值wf h ＝160N ／m 。

端缝能承受的里为：kN f b h N w f f f 24016022.111087.027.023=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=β肢背和肢尖分担的力为：kN N N K N 400224080065.02311=-⨯=-= kN N N K N 160224080035.02322=-⨯=-= 肢背和肢尖焊缝需要的实际长度为：mm h f h N l f wf f 231816087.02104007.02311=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 取235mm mm h f h N l f w ff 97816087.02101607.02322=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= 取100mm例、角钢和节点板的搭接连接（用螺栓连接〉条件：有一角钢和节点板搭接的螺栓连接，钢材为Q235－B ·F 钢。

承受的轴心拉力设计值计值5109.3⨯=N （静载）。

采用C 级螺栓，用60902⨯L 的角钢组成T 形截面（见图5.5.33），截面积22120mm A =。

要求：确定螺栓数量和布置答案：1.栓直径确定根据在角钢上设置螺栓的构造要求，在角钢60902⨯L 上的栓孔最大开孔直径为23.5mm ，线距e=50mm 。

据此选用M20螺栓，孔径为mm d 5.210=。

端距为45mm中距（螺距）为65mm螺栓数目确定：一个C 级螺栓受剪承载力设计值b N 为kN N f d n N bvv b v 92.878792014042014.32422==⨯⨯⨯==π kN N tf d N b c b c 61610003051020∑==⨯⨯==N N N N c v b v b 61000},min{==所需螺栓数目n 为4.661000)5.211503901.1(109.35=⨯⨯-⨯==b N N n 个 取7个 螺栓布置如图5.5.33所示。

7个螺栓6个空mm d mm l 5.3225.21151539065601=⨯==⨯=故螺栓的承载力设计值应乘以折减系数η为7.0979.05.211503901.11501.101 =⨯-=-=d l η 得所需螺栓数为6.661000)5.211503901.1(109.35=⨯⨯-⨯==b N N n η个 所以取7个螺栓满足螺栓抗剪要求。

3.构件净截面强度验算mm t d n A A n 1862265.211212001=⨯⨯⨯-=-=2252155.2091862109.3mm N f mm N A n n ==⨯== σ所以该连接按M20，mm d 5.210=，7个螺栓如图布置满足要求。