钢结构计算题(含答案)

1、某6m跨度简支梁的截面和荷栽（含梁自重在内的设计值）如图所示。在距支座2.4m处有翼缘和腹板的拼接连接，实验算其拼接的对接焊缝。已知钢材为Q235，采用E43型焊条，手工焊，三级质量标准，施焊时采用引弧板。解：①计算焊缝截面处的内力mkNmkNqabM8.1036)]4.20.6(4.224021[21kNkNalqV1444.2324021②计算焊缝截面几何特征值：4643310289810002401032250121mmmmIW363610616.5516102898mmmmWW363110032.250816250mmmmSW363110282.325010500mmmmSSWW③计算焊缝强度查附表得2/185mmNfwt2/125mmNfwv2266max/185/6.18410616.5108.1036mmNfmmNWMwtW22663max/125/3.161010289810282.310144mmNfmmNtIVSwv2max01/9.1786.18410321000mmNhh266311/1.101010289810032.210144mmNtIVS折算应力：22222121/5.2031851.11.1/8.1791.1039.1783mmNfmmNwt2、设计图示双盖板对接连接。已知钢板宽a=240mm，厚度t=10mm，钢材为Q235钢，焊条为E43，手工焊，轴力设计值N=550kN。解：（1）确定盖板尺寸为了保证施焊，盖板b取为b=240mm-40mm=200mm按盖板与构件板等强度原则计算盖板厚度mmt62002102401取t1=6mm(2)计算焊缝按构造要求确定焊角高度hfmmthf74.45.1maxmint1=6mmhfmaxt1=6mm因此取hf=6mm①若只设侧面角焊缝，则每侧共有四条焊缝，每条角焊缝长度为mmmmmmfhNlwffw2051016067.0410550107.043取mmmmlw200210所需盖板全长mmmmllw430102②若采用三面围焊，则端缝承载力为KNNfbhNwffe32832793616022.167.0200221每条焊缝的长度为：mmmmmmfhNNlwffw88516067.0410)328550(57.0431取mmlw90所需盖板全长mmmmllw1901023、如图所示支架，支柱的压力设计值kN1600N，柱两端铰接，钢材为Q235（2mmN215f），容许长细比150。截面无孔眼削弱。支柱选用焊接工字形截面，已知面积cm6.63,cm13.12,cm902yxiiA。验算此支柱的整体稳定。0123456789400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861【解】：整体稳定和长细比验算长细比1505.493.12160000xxxil（2分）1502.476.6330000yyyil（2分）取长细比较大值，故由x计算得859.0，于是（2分）2223215)(0.2071090859.0101600mmNfmmNAN（4分）截面无孔眼削弱，不必验算强度。4、图示简支梁，不计自重，Q235钢，不考虑塑性发展，密铺板牢固连接于上翼缘，均布荷载设计值为45kN/m，荷载分项系数为1.4，f=215N/mm2。问是否满足正应力强度及刚度要求，并判断是否需要进行梁的整体稳定验算。已知：25N/mm1006.2,3845,250][EEIqllx6000xx-10×150-10×150－8×500解：（1）正应力强度验算梁的跨中最大弯矩为：2211456202.588MqlkNm23412151.025.50.8502784112xIcm32.027841107126xxIWcmh22333max/215/1.18910107110105.202mmNfmmNWMx所以，正应力强度满足。（2）刚度验算4454554560009.53841.43842.06102784110xqlmmEI124250mm所以，刚度满足要求。（3）整体稳定性验算由于密铺板牢固连接于上翼缘，所以不必进行整体稳定性验算。5、图3所示简支梁长12m，钢材为Q235（2mmN215f,2mmN125vf）采用如图所示焊接工字形截面，已知单位长度得质量为149.2kg/m，梁的自重为149.2×9.8＝1463N/m，截面积A=158.4cm2，268193xIcm4，5128nxWcm3，2987xScm3，8wtmm。梁上集中荷载如图所示（单位kN）。试验算此梁的正应力和支座处剪应力。荷载分项系数为1.2，截面塑性发展系数05.1x，20.1y。（15分）【解】：梁自重产生的弯矩为：316001214632.18121MN·m（2分）外荷载在跨中产生的最大弯矩为：4.109139.181685.2722MkN·m（2分）总弯矩为：11236.314.1091xMkN·m（1分）验算弯曲正应力：97.20410521805.110112336nxxxWMN/mm2＜f＝215N/mm2（4分）验算支座处最大剪应力：支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，V＝181.9×2×103+1463×1.2×6＝374300N（2分）剪应力为：1.5281026819310298737430043wxItVSN/mm2＜vf＝125N/mm2（4分）6、某双轴对称焊接工字型截面压弯构件，其受力状态、支撑布置和截面尺寸如图所示。承受的荷载设计值为kN880N，跨中横向集中力为kN180F。构件长度m10l，材料用Q235－B.F钢。试校核截面的强度、刚度。50005000NNF100004001450014xxyy'b8解：跨中截面：mkNFlM450101804141（1）截面几何特征：21522cmthbtAwwn43382327)(121121cmhtbbhIwwx43149331212cmtbIycmAIinxx27.23cmAIinyy91.9在弯矩作用平面内：mlmlcmhIWyxxx5,103118/20031翼缘板为剪切的焊接工字型截面，对x轴屈曲时属b类截面，对y轴屈曲时属c类截面。4.065.065.021MMtxQ235钢的强度设计值2/215mmNf（2）强度验算：1323513142/)('ywfttbtb，故0.1x2236231/215/2021031180.1104501015210880mmNfmmNWMANxxxn满足要求。（3）刚度验算长细比：0.437.23/101020xxxil5.5091.9/5000yyyil构件的最大长细比1505.50,maxmaxyx满足要求。