西南大学网络教育土木工程专业《钢结构设计》计算题(完整版)

钢结构

1、如图所示试设计双角钢与节点板的角焊缝连接。钢材为Q235-B。焊条为E43型，手工焊。作用着轴心力N=1000KN（设计值），试采用三面围焊进行设计。

答：1、初选螺栓

①假设采用单行排列，根据螺栓的构造要求，在角钢2L90×6上的栓孔最大开孔直径为24mm，线距e=50mm 。我们选M20螺栓，孔径d0=22mm，由螺栓的最大、最小容许距离确定螺栓边距及中距为顺内力方向；

②端距：l1max=min{4d0,8t}=48mm , l1min=2 d0=44mm,取端距为45mm。 ③中距：l2max=min{8d0,12t}=72mm, l2min=3 d0=66mm,取中距为70mm。 2、螺栓数目的确定：

b

Nb=nv∏λ/4*fvv=2*（3.14*20/4）*140=87920N bNbc=d∑tfc=20*10*305=61000N bNmin=min{ Nbv, Nc}=61000N b

2

所需螺栓数目为：

N≧N/ Nmin=6.4个 ，取7个

螺栓之间的间距：l1=6*70=420mm>15 d0=330mm。 故螺栓的承载力设计值应乘以折减系数η

b

η=1.1-l1/150d0=1.1-420/(150*22)=0.972>0.7 所需螺栓数目为：

5

n≧N/ηNbmin=3.9*10/（0.972*61000）=6.58，取7个。

则螺栓布置如图所示。 3、构件净截面强度验算：

Ax=A-nd0t=2120-1*22*6*2=1856mm

σ=N/ Ax=3.9*105/1856=210.1N/mm2<f=215 N/mm2

所以该连接按M20，d0=22mm，7个螺栓布置满足要求。

2、某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图所示。柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为1000kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为E43系列，手工焊。试验算该柱的整体稳定性。

钢结构

参考资料： f=215N/mm2,

解：已知 lx=Iy=4.2m，f=215N/mm2。

计算截面特性：

A=2×25×1+22×0.6=63.2cm，

Ix=2×25×1×11.5+0.6×22/12=7144.9cm， Iy=2×1×25/12=2604.2cm， ix=

3

4

2

3

4

2

Ix/A= 10.63cm ， i

y

=

Iy/A = 6.42cm 。

λx = Ix/ix = 420/10.63=39.5<[λ]=150 λy = Iy /iy = 420/6.42=65.4<[λ]=150 φy = 0.807 -

（0.807 0.751）

×(65.4-60)=0.777

70 60

N1*106

=203.64N/mm2<f=215 N/mm2 鰕A0.777*63.2*102

、图示为Q235钢焊接工形截面压弯构件，承受轴压力设计值为N=800kN，在构件中央作用有一横向集中荷载P=200kN，构件两端铰接并在中央有一侧向支承点，要求验算构件平面内稳定性。

参考资料： f=215N/mm2, γx=1.05, γy=1.2,

bv

;

f

bv

b

c

钢结构

解：

解：计算截面特性：

A=2×12×250+12×760=15120mm2

Ix=12×7603/12+2×12×250×3862=1332952000mm4 W1x=Ix/392=1332952000/392=3400387.755mm3

ix

Ix1332952000 296.91mm A15120

验算构件平面内稳定性：

Mx=Pl/4=200×10/4=500kN m

l0x10 103(0.936 0.899)

(33.7 30) 0.9223 1 x 33.7， x 0.936

(40 30)ix296.91

2EA 2 206 103 15120

NE 27068174N 27068.174kN 22

x33.7

'

NEx

NE27068.174

24607.4kN1.11.1

E

，

mx 1 0.2N 1 0.2 800/27068.174 0.994

钢结构

mxMxN

'

xA xW1x(1 0.8N/NEx)

800 1030.994 500 106 0.92231 151201.05 3400387.755 (1 0.8 800/24607.4) 57.37 142.92

200.29Nmm2 f 215Nmm2