钢结构考试题库计算题版.docx
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钢结构考试题库计算题版
1、试验算图示焊缝连接的强度。
已知作用力F=150kN(静力荷载),手工焊,E43型焊条,=160N/mm2。
(12分)
截面内力:
故该连接可靠
2、如图所示一梁柱的端板连接,钢材为Q235,采用M20C级普通螺栓,该连接所受的偏心力F=150kN,试验算其连接的强度是否满足要求。
(,)(12分)
解:
偏心距e=80mm,核心距:
,为小偏心…
3、图示简支梁,不计自重,Q235钢,,受压翼缘有做够约束能保证整体稳定,均布荷载设计值为50kN/m,荷载分项系数为1。
4,f=215N/mm2。
问该梁抗弯强度及刚度是否满足要求。
已知:
(16分)
解:
截面几何特征值:
…截面抗弯强度:
取
,满足要求
梁刚度不满足要求…
1、试设计如图所示角钢与连接板的连接角焊缝。
轴心力设计值N=900kN(静力荷载)。
钢材Q235,焊条E43系列。
(采用三面围焊)(12分)
解:
由构造要求,定…正面角焊缝受力
肢背焊缝所能承担的内力为:
得:
,取,满足构造要求
肢尖焊缝所能承担的内力为:
得:
,取,满足构造要求
2、钢板截面为310mm20mm,盖板截面为310mm12mm,钢材为Q235,(),()。
级高强度螺栓摩擦型连接,孔径22mm,接触面喷砂,=0.45,预拉力.求该连接的最大承载力(12分)
解:
⑴一个螺栓的抗剪承载力设计值:
连接的抗剪承载力为:
……………….5分
(2)连接板件净截面强度验算:
可得:
…
最大承载力由连接的抗剪控制:
1、(本题12分)试验算图中所示柱牛腿中钢板与柱翼缘节点的连接焊缝的强度(说明验算点)。
图中荷载为静力荷载设计值。
钢材为Q235—A•F。
手工焊,焊条E43型。
ffw=160N/mm2,ftw=185N/mm2,fvw=125N/mm2.
3、图示焊接工字钢梁,均布荷载作用在上翼缘,Q235钢,验算该梁的整体稳定。
已知:
,,,,。
(可不计梁自重)(16分)
解:
截面几何特征值:
,
,,
整体稳定系数计算:
………….2分
截面最大内力:
整体稳定验算:
满足条件
1、
如图连接,尺寸为mm,受静载拉力,,钢材为Q235BF,E43焊条,手工焊无引弧板,.
试验算焊缝强度。
(12分)
焊缝截面承受内力:
轴心拉力:
强度验算:
故该焊缝连接强度不满足要求.
2、下图所示某钢板的搭接连接,采用c级普通螺栓M22,孔径=23。
5mm,承受轴心拉力,钢材Q235,试验算此连接是否可靠。
()(12分)
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…
⑶最大承载力…
⑷净截面强度验算:
满足要
3、一工字形截面梁绕强轴受力,截面尺寸如图,当梁某一截面所受弯矩M=400kN·m、剪力V=580kN时,试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。
已知钢材为Q235B,f=215N/mm2,fv=125N/mm2。
(16分
解:
…
折算应力计算:
强度满足要求
2。
(本题12分)试验算图示节点摩擦型高强螺栓群的强度。
图中荷载为静力荷载设计值,高强螺栓为8.8级M20,预拉力P=110KN,被连接板件钢材Q235—A•F(=125N/mm2,=215N/mm2),板件摩擦面间作喷砂处理(μ=0。
45)。
3.(本题16分)某简支梁截面如图所示,梁的跨度为6m,荷载为静力荷载设计值,试验
算梁的强度是否满足要求。
判定梁的局部稳定是否满足要求(腹板判定是否需设加劲肋,如需设加劲肋,请按构造要求设置加劲肋,并画出加劲肋的布置图)。
梁采用Q235-A钢材,fd=215N/mm2,fvd=125N/mm2,fy=235N/mm2。
计算时可忽略梁的自重。
验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度。
,其他条件如图所示。
无引弧板。
(12分)解:
该连接安全可靠
1.某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。
构件材料为Q345钢,螺栓采用M20,强度等级为8。
8级,接触面喷砂处理.试确定此连接所能承受的最大拉力N。
(预拉力P=125Kn,摩擦系数为0.5,钢材强度设计指标f=295N/mm2)(12分)
解:
一个螺栓的抗剪承载力:
故(2分)
净截面验算:
2、图示焊接工字钢梁,钢材Q345,承受次梁传来的集中荷载,次梁可作为主梁的侧向支撑点,验算该梁的整体稳定。
已知:
,,
,,,
解:
(1分)
(1分),(2分)
==(4分)
(1分)
(3分)满足要求
3、图示焊接工字形截面轴压柱,在柱1/3处有两个M20的C级螺栓孔,并在跨中有一侧向支撑,试验算该柱的强度、整体稳定?
已知:
钢材Q235—B,,
(16分)。
Q235钢b类截面轴心受压构件稳定系数
λ
30
35
40
45
50
55
60
φ
0.936
0.918
0。
899
0。
878
0.856
0.833
0.807
解:
(3分)
,(2分)
(1分),查表(1分)
(1分)
(2分)
(3分)
(2分)
不满足要求。
故应按钢板的抗拉强度设计。
(2分)
故该连接最大承载力为1088KN
2、如图所示的简支梁,其截面为不对称工字形,材料为Q235-B,钢梁的中点和两端均有侧向支承,承受集中荷载(未包括梁自重)F=160kN(设计值)的作用,是验算该梁抗弯强度是否满足?
(12分)
解:
1.计算梁的自重(2分)
(76。
98KN/m2为钢的重力密度)
跨中最大弯矩设计值:
(2分)
2、计算截面几何特征值:
(2分)
截面抵抗矩:
3、强度(4分抗弯强度不满足要求
3、有一轴心受压实腹式柱,柱截面为焊接工字型,两主轴方向均属b类截面,如图所示,钢材Q235,已知:
1500kN,,,,试验算此柱的整体稳定性。
(16分)
Q235钢的轴心受压构件稳定系数值
…5060708090100…
b类
…0.8560.8070.7510.6880。
6210.555…
解:
截面几何特征值:
A=10880mm2,
,长细比:
,
查表得:
整体稳定验算:
,整体稳定满足要求
局部稳定:
(5分)腹板的高厚比(可以)
翼缘的宽厚比:
局部稳定满足要求
1、下图所示某钢板的搭接连接,采用c级普通螺栓M22,孔径=23。
5mm,承受轴心拉力,钢材Q235,试验算此连接是否可靠。
,
、解:
(1)螺栓连接计算
单个螺栓抗剪设计承载力
单个螺栓的承压设计承载力
所需螺栓个数:
单面搭接,螺栓实际用量应为:
个
该连接采用了8个螺栓,符合要求
(2)构件净截面验算
因为师错排布置,可能沿1-2—3-4直线破坏,也可能沿1-2—5-3-4折线破坏
1-2—3—4截面的净截面面积为:
1-2-5-3-4截面的净截面面积为:
故:
该连接是可靠的。
2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN。
已知:
钢材为Q235BF,焊条为E43型,,是判断该连接是否可靠。
(12分)
解:
故该连接可靠。
3。
一工字形截面轴心受压柱如图所示,l0x=l=9m,l0y=3m,在跨中截面每个翼缘和腹板上各有两个对称布置的d=24mm的孔,钢材用Q235AF,f=215N/mm2,翼缘为焰切边。
试求其最大承载能力N。
局部稳定已保证,不必验算。
(16分)
截面几何特性:
按强度条件确定的承载力:
按稳定条件确定的承载力:
因x轴为弱轴,且,因而对y轴的稳定承载力小于对x轴的稳定承载力,由查表得所以
所以此柱的最大承载力为2160kN。
图示为摩擦型高强螺栓的对接接头,钢板材料为Q235B,用8。
8级高强螺栓M20,孔径为21.5mm,预拉力P=110kN,接触面喷砂处理μ=0。
45,求接头所能承受的最大拉力N?
(12分)
解:
1.确定摩擦型高强度螺栓所能承受的最大轴心力设计
故取。
单个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值:
故……………。
.(4分)
2.构件所能承受的最大轴心力毛截面:
……………..(2分)
Ⅰ—Ⅰ截面:
由得
由此可见,接头所能承受的最大轴心力设计值。
2、验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度.,其他条件如图所示。
无引弧板。
解:
3。
简支梁受力及支承如图所示,荷载标准值P=180kN,分项系数1。
4,不计自重,Q235钢,fy=235N/mm2.1)验算该梁的强度。
2)如不需验算该梁的整体稳定,问需设几道侧向支承?
设强轴为x轴。
(1)强度验算
…
最大正应力强度验算:
因为翼缘所以可以考虑部分塑性。
…
最大剪应力强度验算:
…
腹板与翼缘交界处折算应力验算:
所以强度均满足.
(2)整体稳定性保证
如不需验算梁的整体稳定性,则需受压翼缘自由长度与其宽度的比满足要求:
所以在梁跨中设一道侧向支承点就能保证梁的整体稳定性.
版本二
1.如图所示,钢牛腿与钢柱采用对接焊缝进行连接。
已知钢牛腿的截面尺寸为:
翼缘板宽b=250mm,厚度为t=14mm;腹板高度h0=300mm,厚度为tw=12mm。
作用于牛腿上的偏心荷载设计值为250KN(静力荷载),偏心距为e=170mm。
钢材为Q235,采用手工焊,焊条为E43型,采用引弧板,焊缝质量等级为二级,试对此连接进行验算。
(15分)(已知fwv=125N/mm2,fwt=fwc=215N/mm2)注意:
为降低计算量,这里已给出构件截面的部分几何特性参数:
对接焊缝截面形心轴距翼缘外边缘距离为y0=86.6mm,y1=y0=86.6mm,y2=227。
4mm,
Ix=7074cm4,Aw=36cm2。
2.有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱,Q235钢材,翼缘为焰切边,对x,y轴均属于b类截面。
截面尺寸为:
翼缘板宽b=250mm,厚度为t=12mm,腹板高度为h0=350mm,厚度为tw=10mm,计算长度为lox=12m,loy=4m,承受的轴心压力设计值为1200KN。
试对该柱进行验算.(20分)(f=215N/mm2)
3.如图所示一焊接组合截面板梁,截面尺寸为:
翼缘板宽度b=340mm,厚度为t=12mm;腹板高度为h0=450mm,厚度为tw=10mm,Q235钢材。
梁的两端简支,跨度为6m,跨中受一集中荷载作用,荷载标准值为:
恒载40KN,活载70KN(静力荷载)。
试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。
(f=215N/mm2,fv=125N/mm2,[]=)(25分)
b=βb·=0.81′b=1.1-注意,为降低计算量,这里已给出构件截面部分几何特性参数:
A=126.6cm2Ix=51146cm4,Iy=7861cm4,Wx=2158cm4,Sx=1196cm3,Sx1=942cm3
计算题答案1。
解:
由于翼缘处剪应力很小,可以认为全部剪力由腹板处的竖直焊缝均匀承受,而弯矩由整个T形截面焊缝承受。
荷载设计值计算:
V=F=250KN
M=250×0.17=42。
5KN·m
验算正应力:
σM1==52N/mm2〈fwt
σM2==136。
6N/mm2〈fwc
验算剪应力:
τ==69。
4N/mm2 验算2点折算应力 =182N/mm2<1。 1fwt 验算表明: 连接安全。 2.解: (1)构件截面几何特性计算: A=25×1.2×2+35×1.0=95cm2 Ix=[25×37.43—(25-1)×353]=23237cm4 Iy=×2×1.2×253=3125cm4 ix==15.64cm iy==5.74cm λx==76.7 λy==69。 7 (2)强度验算: 因截面无削弱,所以这里无需验算强度. (3)整体稳定性验算: 截面对x、y轴弯曲屈曲都属于b类截面,故整体稳定性由绕x轴屈曲控制. 由λx=76。 7查表得: y=0。 709 =178。 2N/mm2〈f 整体稳定性能够保证。 (4)局部稳定性验算: 翼缘=10<(10+0。 1λ)=10+0。 1×76。 7=17.67 腹板=35〈(25+0。 5λ)=25+0。 5×76。 7=63。 35 局部稳定性能够保证. 3。 解: 荷载设计值计算. P=1.2×40+1.4×70=146KN M==219KN·m V==73KN (1)构件截面几何特性计算: iy==7.88cm λy==76。 1 (2)强度验算: 抗弯强度σ==101.5N/mm2 抗剪强度τmax==17。 1N/mm2〈fv 折算应力 σ1=σmax·=101。 5×=96。 4N/mm2 τ1==13。 4N/mm2 =99。 2N/mm2<1.1f (3)整体稳定性验算: 因=17.6>16,故需要验算整体稳定性。 =0。 81× =1。 834>0.6 =0.898 =113N/mm2〈f (4)挠度验算: 故刚度条件能够满足。 版本三: 六、计算题 1.某简支梁,钢材为Q235,跨度为l=12m,承受均布静力荷载设计值q=69kN/m,施工时因腹板长度不够,需要在跨度方向离左支座3。 5m处设对接焊缝,焊缝质量Ⅲ级,手工焊,焊条E43型,试验算该对接焊缝是否满足强度要求。 已知=185N/mm2,=125N/mm2。 2.下图所示为双角钢组成的T形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接.角钢为2L110×10,节点板厚度,钢材为Q235,E43型手工焊()。 静力N=660kN,焊缝正边尺寸(在最大最小焊缝正边尺寸之间)。 试计算所需肢背、肢尖焊缝长度、. 3.下图所示一牛腿钢板两边用角焊缝与钢柱连接,其尺寸如图所示。 钢材为Q235,手工焊,E43焊条(),焊脚尺寸=10mm。 假设e=100mm,试计算该连接能承受的最大静力荷载设计值? 4.一连接构造图如下图所示。 两块A板用三级对接焊缝(已知=185N/mm2,=125N/mm2)与立柱焊接,B板与A板用8个直径为d=22mm预拉力P=190kN的摩擦型高强度螺栓连接.构件材料为Q235.试计算焊缝连接所能承受荷载设计值F。 (提示: 由于只要求计算焊缝连接的承载力设计值,螺栓连接的情况不管) 5.验算下图所示角焊缝连接的强度。 已知: 静力荷载作用力设计值F=500kN,e=100mm,hf=10mm,钢材为Q235,焊条为E43型,。 6.某轴心受压柱,设计内力N=2000kN,l0x=6m(强轴),l0y=3m(弱轴),钢材Q345(f=310N/mm2),采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面,截面无削弱.试验算其强度和刚度([λ]=150)。 7.一连接构造图如下图所示。 两块A板用三级对接焊缝与立柱焊接,B板与A板用8个直径为d=22mm预拉力P=190kN的摩擦型高强度螺栓连接,摩擦系数为μ=0.35,构件材料为Q235。 试计算螺栓连接所能承受荷载设计值F.(提示: 由于只要求计算螺栓连接的承载力设计值,焊缝连接的情况不管。 扭矩作用下,最不利螺栓的受力计算公式为: ) 8.已知一工字型钢梁I32a(Wx=692cm3,Ix/Sx=27.5cm,腹板厚9。 5mm),承受静力荷载,最大弯矩Mmax=130kN·m,最大剪力Vmax=89kN。 Q235钢材(f=215MPa,fv=125MPa)。 要求进行抗弯和抗剪强度验算。 9.已知某楼盖次梁I40a(Q235B),跨中承受集中静力荷载设计值P=160kN,试进行各项强度验算。 集中荷载在跨度方向的分布长度为a=90mm,计算跨度l=6m,梁自重67。 6kg/m.(已知、) 10.如下图所示拉弯构件,受轴心拉力设计值N=200kN,跨中作用一集中荷载设计值F=30kN(以上均为静载),构件采用2个角钢L140×90×8长边相连,角钢间净距为8mm。 钢材为Q235,已知截面无削弱,不考虑自重,试验算该构件的强度和刚度。 (查双角钢T形截面特性表及截面塑性发展系数表可知: A=36。 08m2,Ix=731cm4,ix=4.50cm,Iy=453cm4,iy=3.55cm,Z0=4.50cm,,,f=215N/mm2) 单位: mm 11.已知桁架中的上弦杆,轴心压力设计值为N=1350kN;两主轴方向的计算长度分别为l0x=300cm,l0y=600cm;截面为两根角钢2L200×125×16组成短边相连的T形截面,角钢节点板厚10mm(如下图所示),钢材为Q235AF(f=215N/mm2).试验算该压杆的整体稳定性。 附: 由型钢表查得A=99.48cm2,ix=3。 52cm,iy=9。 62cm。 两轴同属b类柱子曲线: b类截面轴心受压构件的稳定系数ϕ b类截面轴心受压构件的稳定系数ϕ 版本三答案 1.某简支梁,钢材为Q235,跨度为l=12m,承受均布静力荷载设计值q=69kN/m,施工时因腹板长度不够,需要在跨度方向离左支座3.5m处设对接焊缝,焊缝质量Ⅲ级,手工焊,焊条E43型,试验算该对接焊缝是否满足强度要求。 已知=185N/mm2,=125N/mm2。 解: (1)焊缝截面内力计算 支座反力: 剪力: 弯矩: (2)焊缝截面特性参数计算 惯性矩: 面积矩: (3)焊缝强度验算 由于只要求对焊缝强度进行验算,所以,无需计算截面上下边缘的最大弯曲正应力。 焊缝最大弯曲正应力(翼缘与腹板交界处),有 焊缝强度满足要求. 2.下图所示为双角钢组成的T形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。 角钢为2L110×10,节点板厚度,钢材为Q235,E43型手工焊().静力N=660kN,焊缝正边尺寸(在最大最小焊缝正边尺寸之间)。 试计算所需肢背、肢尖焊缝长度、。 图3.30例题3.3附图 【解】 (1)计算肢背、肢尖焊缝受力 (2)计算肢背、肢尖焊缝长度 取lw1=280mm,lw2=130mm。 焊缝长度满足最大最小长度要求,验算从略。 3.下图所示一牛腿钢板两边用角焊缝与钢柱连接,其尺寸如图所示。 钢材为Q235,手工焊,E43焊条(),焊脚尺寸=10mm。 假设e=100mm,试计算该连接能承受的最大静力荷载设计值? 解: (1)内力计算 焊缝所受内力有N、M=Ne=100N (2)焊缝有效截面参数计算 (3)各内力产生的应力计算 (4)计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N 由角焊缝基本计算公式,有 解之,得N≤168.7×103N=168.7kN 故计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N=168.7kN。 4.一连接构造图如下图所示.两块A板用三级对接焊缝(已知=185N/mm2,=125N/mm2)与立柱焊接,B板与A板用8个直径为d=22mm预拉力P=190kN的摩擦型高强度螺栓连接。 构件材料为Q235。 试计算焊缝连接所能承受荷载设计值F。 (提示: 由于只要求计算焊缝连接的承载力设计值,螺栓连接的情况不管) 解: (1)对接焊缝所受内力 剪力V=F,弯矩M=250F (2)抗弯强度确定F 所以 (3)抗剪强度确定F 所以 最后得焊缝连接的承载力设计值为F=356kN. 5.验算下图所示角焊缝连接的强度。 已知: 静力荷载作用力设计值F=500kN,e=100mm,hf=10mm,钢材为Q235,焊条为E43型,. 解: (1)焊缝内力计算 竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN 水平轴心力H=Fcos450=353.55kN 弯矩M=He=353.55×0.1=35。 36kN.m (2)各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算 (3)焊缝强度验算 安全。 6.某轴心受压柱,设计内力N=2000kN,l0x=6m(强轴),l0y=3m(弱轴),钢材Q345(f=310N/mm2),采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面,截面无削弱。 试验算其强度和刚度([λ]=150)。 解: (1)截面几何特性 (2)强度验算 因截面无削弱,所以 (强度安全) (3)刚度验算 (刚度通过) 7.一连接构造图如下图所示。 两块A板用三级对接焊缝与立柱焊接,B板与A板用8个直径为d=22mm预拉力P=190kN的摩擦型高强度螺栓连接,摩擦系数为μ=0.35,构件材料为Q235。 试计算螺栓连接所能承受荷载设计值F。 (提示: 由于只要求计算螺栓连接的承载力设计值,焊缝连接的情况不管。 扭矩作用下,最不利螺栓的受力计算公式为: ,) 解: (1)螺栓所受内力 剪力V=F,扭矩T=155F (2)最不利一个螺栓所受剪力计算 (3)单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值 根据N1,max≤,得F≤403。 2kN. 8.已知一工字型钢梁I32a(Wx=692cm3,Ix/Sx=27.5cm,腹板厚9.5mm),承受静力荷载,最大弯矩Mmax=130kN·m,最大剪力Vmax=89kN。 Q235钢材(f=215MPa,fv=125MPa)。 要求进行抗弯和抗剪强度验算。 解: (1)抗弯强度验算 (抗弯强度满足) (2)抗剪强度验算 (抗剪强度满足) 9.已知某楼盖次梁I40a(Q235B),跨中承受集中静力荷载设计值P=160kN,试进行各项强度验算.集中荷载在跨度方向的分布长度为a=90mm,计算跨度l=6m,梁自重67。 6kg/m。 (已知、) 解: (1)基本数据准备 自重设计值 支座反力(剪力) 跨中弯矩 跨中剪力 (2)跨中抗弯强度验算 (3)支座抗剪强度验算 (4)局部承压强度验算 (5)折算应力验算 由于型钢表中没有给出S1,近似取N/mm2,则 强度满足要求。 10.如下图所示拉弯构件,受轴心拉力设计值N=200kN,跨中作用一集中荷载设计值F=30kN(以上均为静载),构件采用2个角钢L140×90×8长边相连,角钢间净距为8mm.钢材为Q235,已知截面无削弱,不考虑自重,试验算该构件的强度和刚度。 (查双角钢T形截面特性表及截面塑性发展系数表可知: A=36.08m2,Ix=731cm4,ix=4.50cm,Iy=453cm4,iy=3。 55cm,Z0=4。 50cm,,,f=215N/mm2) 单位: mm 解: (1)基本数据准备 肢背: 肢尖: (2)内力计算 跨中为控制截面: N=200kN, (3)强度验算 肢背: 肢尖: 强度满足要求。 (4)刚度验算 刚度满足要求。
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