钢结构计算题-答案完整

《钢结构设计原理计算题》

【练习1】两块钢板采用对接焊缝（直缝）连接。钢板宽度Ｌ＝250mm ，厚度t=10mm 。钢材采用Ｑ235，焊

条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准，2

/185mm N f w t =。试求连接所能承受的最大

拉力?=N

解：无引弧板时，焊缝的计算长度w l 取实际长度减去2t ，即250-2*10mm 。

根据公式 w t w f t

l N

<⋅=

σ 移项得： 【变化】若有引弧板，问?=N

解：上题中w l 取实际长度250，得kN N 5.462= 【练习2】两截面为450⨯14mm 的钢板，采用双盖板焊接连接，连接盖板宽300mm ，长度410mm(中间留空10mm)，

厚度8mm 。

钢材Ｑ235，手工焊，焊条为E43，2/160mm N f w f =，静态荷载，mm h f 6=。求最大承载力?=N 解：端焊缝所能承担的内力为：

侧焊缝所能承担的内力为：

最大承载力kN N N 4.10131013376521472491904==+= 【变化】若取消端焊缝，问?=N

解：上题中令03=N ，622001⨯-=w l ,得kN N N 344.5051==

【练习3】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，2/160mm N f w f =，静态荷载。

双角钢2L125x8采用三面围焊和节点板连接，mm h f 6=，肢尖和肢背实际焊缝长度均为250mm 。等边角钢的内力分配系数7.01=k ，3.02=k 。求最大承载力?=N

解：

端焊缝所能承担的内力为： 肢背焊缝所能承担的内力为：

根据2

311N

N k N -=

得：kN N N N K N 88.614614880)2

204960327936(7.01)2(1311==+=+=

【变化】若取消端焊缝，问?=N

解：上题中令03=N ，622501⨯-=w l ，得kN N 96.456=

【练习4】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，2/160mm N f w f =，静态荷载。 已知kN F 120=，求焊脚尺寸?=f h （焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去f h 2）

解：设焊脚尺寸为f h ，焊缝有效厚度为f

e h h 7.0=

将偏心力移到焊缝形心处，等效为剪力V ＝F 及弯矩M=Fe 在剪力作用下： 在弯矩作用下： 代入基本公式W f f f

f f ≤+22

)()(

τβσ 得： 可以解得：mm h f 68.6≥，取mm h f 7=。

mm h h mm h f f f 4.14122.16.5145.1max min =⨯=<<==，

可以。

【变化】上题条件如改为已知mm h f 8=，试求该连接能承

受的最大荷载

?=N

【练习5】钢材为Ｑ235，手工焊，焊条为E43，2

/160mm N f w

f =，静态荷载。 已知mm h f 8=，求连接能承受的最大荷载?=N （焊缝无绕角）

解：偏心距mm e 751002

350

=-=

弯距：N M 75=

可以解得：kN N N 08.311311082=≤

【变化】焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去f h 2，求?=N

【练习6】钢板截面为310mm ⨯14mm ，盖板截面为310mm ⨯10mm ，钢材为Q235，2

/215mm N f =， C 级螺

栓20M ，孔径21.5mm ，2/140mm N f b v =，2

/305mm N f b c =，求该连接的最大承载力?=N

解：

⑴一个螺栓的抗剪承载力设计值： ⑵一个螺栓的承压承载力设计值：

(因为mm t mm t 201022141=⨯=<=,故公式中取14=∑t ) ⑶最大承载力

⑷净截面强度验算：

不满足要求。最大承载力由净截面强度控制：

【变化】上题条件如改为已知N=600kN ，试验算该连接是否安全?

【练习7】钢板截面为310mm ⨯20mm ，盖板截面为310mm ⨯12mm ，钢材为Q235，2

/215mm N f =（16≤t ），

2/205

mm N f =（16>t ）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接20M ，孔径22mm ，接触面喷砂，μ＝0.45，预拉力

kN P 125=。求该连接的最大承载力?=N

解：

⑴一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值： ⑵最大承载力

⑶净截面强度验算：

223

1/205/8.13620

)224310(10810)845.01()5.01(mm N f mm N A N n n n =<=⨯⨯-⨯⨯-=-=σ⑷毛截面强度验

算：

【变化】上题条件如改为已知N=800kN ，试验算该连接是否安全?

【练习8】 拉力F 与4个螺栓轴线的夹角为450

，柱翼缘厚度为24mm ，连接钢板厚度16mm 。钢材为Q235，

2/215mm N f =（16≤t ），2/2

05mm N f =（16>t ）。8.8级高强度螺栓摩擦型连接20M ，孔径22mm ，

接触面喷砂，μ＝0.45，预拉力kN P 125=。求该连接的

最大承载力?=F

解：

斜拉力F 的两个分力为：o

F N V 45sin ==，

每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：

螺栓同时承受的剪力和拉力，用规范相关公式求解： 一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值： 一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值： 代入规范公式：

1≤+b t

t

b v v N N N N 即1100

82625.5082≤⨯+⨯F

F

可以解得：kN N 13.190≤

【变化】上题条件如改为已知N=190kN ，试验算该连接是否安全? 【练习9】 钢材为Q235，2

/215mm N f =（16≤t ）。C 级螺栓22M ，有

效直径为mm d e 65.19=，孔径mm d 240=，2/140mm N f b v =，2/305mm N f b c =，2

/170mm N f b t =，

求该连接的最大承载力?=F 解：

斜拉力F 的两个分力为：o F N V 45sin ==， 每个螺栓同时承受的剪力和拉力为：

螺栓同时承受剪力和拉力，应根据相关公式验算：

1)()(

2

2≤+b l

l b v v N N N N 及 b c v N N ≤ 一个螺栓的抗剪承载力设计值：

kN f

d n N b v

V

b

V

2.53101404

2214.314

32

2

=⨯⨯⨯⨯==-π 一个螺栓的承压承载力设计值：

一个螺栓的抗拉承载力设计值：