钢结构设计原理考试复习题及参考答案

一、计算题

f w f=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝L W2实际长度取cm整数)

2I32a组成，两肢件之间的距离300cm,如图所示，尺寸单位mm。试求该柱最大长细比。

注：一个I32a的截面面积 A=67cm2

惯性矩 I y=11080cm4

I X1=460cm4

支撑点，挠度不起控制作用，截面无削弱。整体稳定系数ϕb=0.44.

422347904.91)120(1.61)130()130(112

1

cm I w =⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯=

全部焊缝计算截面的抵抗矩 2271

.214790 4849.9479033cm y I W cm y I W b w b

w a w a

w ======

腹板焊缝计算截面的面积 2

291)130(cm A w w =⨯-=

二、验算焊缝强度

1.a 点

满足）(/185/9.9010

48410202202

23

4mm N f mm N W M w f a w a =<=⨯⨯⨯==σ 2.b 点

2

2

3

2

23

4b /9.75102910220(/185/8.19310

2271020220mm N A F mm N f mm N W M w w w f b w =⨯⨯==

=<=⨯⨯⨯==τσ满足）

折算应力

222222/5.2361.1/2.2349.7538.1933mm N f mm N w c =<=⨯+=+τσ

2.解：

kN N N x 7.33760sin 390sin =︒⨯==θ

kN N N y 19560cos 390cos =︒⨯==θ

23

/7.158)10200(87.02107.3372mm N l h N w e x f =-⨯⨯⨯==σ

23

/6.91)

10200(87.02101952mm N l h N w e y

f =-⨯⨯⨯==τ

满足）(1601596.91)22

.17.158()(22

22MPa f MPa w f f f f =<=+=+τβσ 3.解：

kN f L h N w f f w f 2.1311016022.116067.07.0333=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=-∑β

kN N N K N 7.3042/2.1315297.02

3

11=-⨯=-

=

kN N N K N 1.932/2.1315293.02

3

22=-⨯=-

=

mm f h N l w

f f 22716067.02107.3047.023

11=⨯⨯⨯⨯=⨯=

mm f h N l w f f 69160

67.02101.937.023

22=⨯⨯⨯⨯=⨯=

4．解：

端缝：kN f h b N w f f e 7.5241016022.167.03202231=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=-β 侧向：kN N N N 3.7257.524125012=-=-= cm mm f h N L w

f

f w 28275516067.04103.72557.043

22

==+⨯⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯= 盖板全长 cm cm L L w 571282122=+⨯=+= 5．解：

a)

[]kN f d n

N b v v

b

v

7.8110130204

24

322

=⨯⨯⨯⨯

==-π

π

[]kN f

t d N b c

b c

8.1091030518203=⨯⨯⨯==-∑

[]

KN N b

7.81min

=

b)

KN N N n b

3.77

.81600

][m in ===

取8个

c) 排列

中距 5.6430=d 取80

端距 0.4320=d 取50

边距

25.325.10=d

取40

d) 净截面验算

2210618)5.212160( mm A I I n =⨯⨯-=-

M P a

A N n 2852106

106003

=⨯==σ>215MPa 说明净截面强度不够，接头不能承受600kN 的拉力,经验算，盖板应采用12mm

厚钢板，被连接板应采用25mm 钢板。 e) 拼接板长

()mm l 690108035022=+⨯+⨯⨯=

6．解：

一、螺栓所能承受的最大轴心力设计值 单个螺栓受剪承载力设计值 )(6.8110

11304

224

min 2

2

b

b v

v

b v

N kN f d n N =⨯

⨯⨯⨯

==ππ

III-III 截面净截面面积为 2098.284.1)15.2225()(cm t d n b A III III n =⨯⨯-=-=

三个截面的承载设计值分别为

I －I 截面：kN N f A N I n 68868800021510322

==⨯⨯== II －II 截面：kN N f A N II n 4.6336334002151046.292

==⨯⨯==

III －III 截面：因前面I －I 截面已有n 1个螺栓传走了（n 1/n ）N 的力，故有f A N n

n II n =-

)1(1

kN N n

n f A N II n 701701000)9/11(2151098.28)

1(21==-⨯⨯=-=

构件所能承受的最大轴心力设计值按II －II 截面kN N 4.633= 三、连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V-V 截面确定）

kN

N f A N cm t d n b A v

n

V v n 1.6386381002151068.2968.298.02)15.2325()(2

2

0==⨯⨯===⨯⨯⨯-=-=