1试验算焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边）
(14 分)
，轴心压力设计值为N =4500KN ,柱的计算长度
ox l °y
6.0m ,Q 235钢材，截面无削弱。
b 类截面
\'235
44 45
46
47
48
49
50
0..882
500X 20
—450X 12
b i
(10 0.1 )
已知t
h o
(25 0.5
)
235
2•计算图示两侧焊连接的焊缝长度。已知N=900kN （静力荷载设计值），手工焊，焊条E43型,
3.两钢板截面一18X 400,两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N=1181kN，采用M22普通C级螺栓连接，d0=23.5mm，按下图连接。试验算节点是否安全。（14分）
4•如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N 1000KN。钢材为Q235B,焊条
为E43型, ，试验算此连接焊缝是否满足要求。已知f T 160N mm2
（14 分）
lit）
J I £I~
11
10
11
定作用于杆的最大轴心拉力的设计值。已知
145a 的截面特征和质量为: 2
A 10240mm
6
4
i x 177.4mm W x 1.43 10 mm
x =。（14 分）
2000
6000
5. 一两端铰接的拉弯杆。截面为 I45a 轧制工字钢，材料用 Q235钢，截面无削弱，静态荷载。试
0.25N
0.25N
2000 2000
6.计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。
F550KN （设计值），偏心距
185N / mm2 f c w215N /mm2 f, 125N / mm2（13
e 300mm。钢材Q235B,焊条为E43型，手工焊。焊缝为三级检验标准，上、下翼缘加引弧板和灭弧板施焊。
7、验算图示采用级M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF，
构件接触面抗滑移系数卩=,一个螺栓的预拉力设计值P= 155 kN。（13 分）
N=100kN设计值）
8、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:
A 13200mm 2
3
， W x 5016.4cm
4320 Ah L
y t 1
235
<1 ——
b
，
M 4.4h f y
b b 2
y
W x b
0.71 f 215 N mm 2。（13 分） 180kN/m
I y 45019392mm 4
1.07 0.282
b
1.0
川1丨1丨丨丨丨丨丨］
6m
9、已知某轴心受压实腹柱 AB , AB 长L=5m ，中点L/2处有侧向支撑。采用三块钢板焊成的工字型
2
f 215N /mm 。
的节点板用两条侧
柱截面，翼缘尺寸为300mm x 12mm ，腹板尺寸为200mm x 6mm 。钢材为Q 235 , 求最大承载力N ?局稳是否合格(13分)
Q235钢b 类截面轴心受压构件稳定系数
入 30
35
40
45
50
55
60
2
10、某轴心受拉杆由2 90 8( A 27.89cm )组成，每只角钢与厚为 12mm
- ”
面角焊缝相连，如图，l w1 240mm,h f1 8mm,l w2 140mm,h f2 6mm ,钢材为Q235-B,
f 215N/mm2, 160N/m*，拉杆承受静力荷载作用，最大荷载设计值N max 560kN。验算此轴心受拉杆及其连接焊缝是否安全。
证梁的整体稳定。钢材选用 Q345B ,钢材强度
向的支承长度为 a=50mm ）。
.
. 血
''Ti oo .
1 1 1111^1 1 1 1 1
THI
3.已知一简支梁如图所示，焊接截面 H828 X 300 X 10X 14,跨中截面有静荷载设计值产生的
M max
800 KN
?m ，支座截面有静荷载设计值产生的
V
max 5°0KN 。梁与铺板为刚性连接，能保
2 2
310N/mm ,f v 180N/mm
（支座处沿跨度方
要求：验算钢梁截面的强度。（13分）
50QK
F
5O0K
8O0KM.M
MH
12、试验算图示压弯构件平面外的稳定性，钢材为Q235 , F 100kN N 900kN ,
tx A
0.65 0.35
2 f
b 「°744000 f，跨中有一侧向支撑，
215 N mm2，16700mm2，l x 792.4 106mm4，I y160 106mm4。（10 分）
13、试验算图示高强度螺栓连接的强度。采用级M20摩擦型螺栓，P=125kN, u=, F 300kN 。（10分）
14、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•侧向支撑，试验算该柱的强度、整体稳定已知：钢材Q235-AF, A 6500mm2，i x 119.2mm，i
y
63.3mm，
215
m2
，1000kN。（10 分）
II II
II
II
II
II
II
II
II
11
-
三
IC
1-
Fs
设计值为30KN/m。钢材Q235-BF，15、试验算图示简支梁的抗弯强度和全部荷载标准值作用下的刚度。已知，荷载标准值为
f=215N/mm2, E 206 103N/mm2,容许相对挠度
字缶，截面无削弱。截面几何特性7 4 5 3
l x 7.11 10 mm ，W x 5.08 10 mm，翼缘宽b 122mm，翼缘厚t 13.7mm，腹板厚t w 8.5mm。
16、验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度。f「160N/mm2，其他条件如图所示。无引弧板。（12分）
N=200KN
（设计值）
17、图示角焊缝连接，承受外力N 500kN的静载，h f 8mm , ff 160%口2，没有采用引弧板，验算该连接的承载力。
0.45、P 125kN、N 20kN、F 280kN , 18、图示牛腿采用摩擦型高强度螺栓连接, 验算螺栓的连
接强度。
例题 8-1简支人字形屋架设计 1、设计资料 人字形屋架跨度30m，屋架间距12m，铰支于钢筋混凝土柱上。厂房长度96m。屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度1/10，轧制H型钢檩条（见例6-6）的水平间距为5m，基本风压为0.50kN/m2，屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.20kN/m2。钢材采用Q235-B·F，焊条采用E43型。 2 屋架尺寸，支撑布置 屋架计算跨度L =L－300=29700mm，端部及中部高度均取作2000mm。屋架杆件几 何长度见8－41，支撑布置见图8－42。 图8-41 图8-42 3、荷载、内力计算及内力组合 （1）永久荷载（水平投影面） 101=0.1507kN/m2 压型钢板 0.15× 10 檩条自重 0.158kN/m2 屋架及支撑自重 0.20kN/m2 合计0.509kN/m2 (2)屋面均布活荷载或雪荷载(水平投影面)0.30kN/m2 (3)风荷载：风荷载为1.25，屋面迎风面的体形系数为－0.6，背风面为－0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为 迎风面： =-1.4×0.6×1.25×0.50=－0.525kN/m2 1
背风面：2 ω=-1.4×0.5×1.25×0.50=－0.4375kN/m 2 1 ω的垂直水平面的分力已略超过荷载分项系数取1.0时的永荷载垂直于屋面的分 量（0.507kN/m 2）。这里不计风荷载，而将所有拉杆的长细比控制在250以内。 （4）上弦节点集中荷载的设计值为Q=（1.2×0.509+1.4×0.30）×5×12=61.70kN （5）内力计算 跨度中央每侧各二根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。 因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力见图8-41。 4、杆件截面选择 腹杆最大内力N=260.0kN ，查表8-4，选用中间节点板厚度t=10mm ，支座节点板厚度t=10mm 。 （a ）上弦 整个上弦不改变截面，按量大内力计算。N max =648.6kN ，l x =l y =502.5cm 。选用TM200×300×10×16，A=68.37cm 2，i x =5.03cm ，i y =7.26cm ，z 0=3.4cm 。 9 .9903 .55.502=== λx ox x i l ＜[λ]=150 2 .6926 .75.502== = λ y oy y i l ＜[λ]=150 ()() 2 1 2 220202 22 2 2)/1(421⎥⎥ ⎦ ⎤⎢⎢⎣ ⎡λλ--λ+λ +λ+λ= λ z y z y z y yz i e 其中： () 2 2 2 202 76.68.04.32cm t z e =-=⎪ ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛ -= i 02 =e 02 +i x 2 +i y 2 =6.76+5.032 +7.262 =84.77cm 2 It=3 15.133 2 1=∑=i i i t b k ×[20-1.6]×1.03+30×1.63]=141.66cm x I ω=0 λz 2=i 02A/(It/25.7+I ω/l ω2=84.77×68.37/(141.66/25.7)=1051.46 λ yz = 2 1 2 2 2 2 ]46.10512 .69)77.84/76.61(4) 46.10512 .69()46.10512 .69[(2 1⨯⨯-⨯-+++ =69.95 λx →x ϕ=0.555(b 类)
第四章 轴心受力构件 4.1 验算由2∟635?组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解：（1）强度 查表得 ∟635?的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==， 22()2(614205)1028n A A d t mm =?-?=?-?=， N=270KN 327010262.62151028 n N Mpa f Mpa A σ?===≥=，强度不满足， 所需净截面面积为3 2270101256215 n N A mm f ?≥==， 所需截面积为21256 2057282 n A A d t mm =+?= +?=， 选636?，面积A=7.29cm 22 729mm =2 728mm ≥ （2）长细比 []min 3000 154.635019.4 o l i λλ= = =≤= 4.2 一块-40020?的钢板用两块拼接板-40012?进行拼接。螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？ （2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？ （3）拼接板的强度够否？ 解：（1）钢板1-1截面强度验算： 210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-??=-??=∑， N=1350KN
计算题A 1、如图所示用拼接板的平接连接，主板截面为14?400mm ，拼接板的尺寸为8?360?300mm ；用直角角焊缝三面围焊，每条侧面焊缝的长度为13cm （一边有4条）。承受轴心力设计值kN 920=N （静力荷载），钢材为Q235，采用E43系列型焊条，手工焊。试验算该连接是否可靠？（设焊缝的焊脚尺寸mm 6=f h ，直角角焊缝的 强度设计值2N/mm 160=w f f ） 10mm 8一条侧焊缝长为130mm 400m m N=920KN N=920KN 8 14300mm N=920KN 360m m N=920KN 2、图示连接中，焊脚尺寸h f =8mm,钢材为Q235B ，f =215N/mm 2 ,手工焊，焊条为E4303, w f f =160N/mm 2 ，盖板厚10mm ，主板厚18mm ，试计算此连接的承载能力。 3、验算如图所示摩擦型高强螺栓连接是否安全，已知：荷载
N =300kN,螺栓M20，10.9级，μ=0.5，预紧力P =155kN 。 4、如图连接，尺寸为mm ，受静载拉力kN 130=P ，mm 10=f h ，钢 材为Q235BF ，E43焊条，手工焊无引弧板，2N/mm 160=w f f 。试验算焊缝强度。 5、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 10 P 10 110 P 10 A
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 m kN m kN qab M ?=?-???== 8.1036)]4.20.6(4.22402 1 [21 ()[]kN kN a l q V 1444.2324021=-?=?? ? ??-= ② 计算焊缝截面几何特征值： () 464331028981000240103225012 1 mm mm I W ?=?-??= () 363610616.5516102898mm mm W W ?=÷?= ()363110032.250816250mm mm S W ?=??= ()363110282.325010500mm mm S S W W ?=??+= ③ 计算焊缝强度 查附表得2/185mm N f w t = 2/125mm N f w v = 2 266max /185/6.18410616.5108.1036mm N f mm N W M w t W =<=??? ? ????==σ 226 6 3max /125/3.1610 10289810282.310144mm N f mm N t I VS w v w W W =<=?????==τ 2max 01/9.1786.1841032 1000mm N h h =?== σσ
《钢结构设计原理》 【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
【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： N f l h N w f f w f 20496016022.112567.027.033=?????=∑=β 肢背焊缝所能承担的内力为： N f l h N w f w f 327936160)6250(67.027.011=?-???=∑= 根据2 3 11N 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： f f w e V f h h l h V 9 .3422507.02101203= ???=∑=τ )/(2mm N 在弯矩作用下： f f f M f h h W M 1234 2507.06 12150101202 3= ????==σ )/(2mm N 代入基本公式W f f f f f ≤+22 )()(τβσ 得： 1601068 )9.342()22.11234( 22≤=+f f f h h h 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。
1试验算焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边） (14 分) ，轴心压力设计值为N =4500KN ,柱的计算长度 ox l °y 6.0m ,Q 235钢材，截面无削弱。 b 类截面 \'235 44 45 46 47 48 49 50 0..882 500X 20 —450X 12 b i (10 0.1 ) 已知t h o (25 0.5 ) 235
2•计算图示两侧焊连接的焊缝长度。已知N=900kN （静力荷载设计值），手工焊，焊条E43型,
3.两钢板截面一18X 400,两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N=1181kN，采用M22普通C级螺栓连接，d0=23.5mm，按下图连接。试验算节点是否安全。（14分）
4•如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值N 1000KN。钢材为Q235B,焊条 为E43型, ，试验算此连接焊缝是否满足要求。已知f T 160N mm2 （14 分） lit） J I £I~ 11 10 11
定作用于杆的最大轴心拉力的设计值。已知 145a 的截面特征和质量为: 2 A 10240mm 6 4 i x 177.4mm W x 1.43 10 mm x =。（14 分） 2000 6000 5. 一两端铰接的拉弯杆。截面为 I45a 轧制工字钢，材料用 Q235钢，截面无削弱，静态荷载。试 0.25N 0.25N 2000 2000
6.计算工字形截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。 F550KN （设计值），偏心距 185N / mm2 f c w215N /mm2 f, 125N / mm2（13 e 300mm。钢材Q235B,焊条为E43型，手工焊。焊缝为三级检验标准，上、下翼缘加引弧板和灭弧板施焊。
例5-1：图5-1所示，工字形简支 主梁，Q235F 钢，承受两个次梁传来的集中力P =250kN 作用（设计值），次梁作为主梁的侧向支承，不计主梁自重。要求： ①验算主梁的强度 ②判别梁的整体稳定性是否需要验算 解:一、主梁强度验算： ①画出梁的剪力图与弯矩图，梁的最不利截面为第一根次梁左侧截面（A-A 截面）和第二根次梁的右侧截面，由于其对称性，此两截面受力相同。 250==P V kN 10004*2504*===P M kN-m ②梁的截面特性： 2848607.50*4.1*28*2100*1*12 1 23=+= x I cm 4 55424 .51284860*2*2===h I W x x cm 3 19907.50*4.1*281==S cm 3 323725*1*507.50*4.1*28=+=S cm 3 ③正应力强度： 8.17110 *5542*05.110*10003 6==x x W M γ N/mm 2 < f =215 N/mm 2 ④剪应力强度： 4.2810 *10*28486010*3237*2504 6 ===w x t I VS τ N/mm 2 < f v =125 N/mm 2 ⑤折算应力强度： 在A-A 截面上腹板与翼缘板连接处1点处的正应力、剪应力都较大，需要验算折算应力 5.17510*284860500 *10*1000461===x W My σ N/mm 2 5.1710 *10*28486010*1990*2504 6 11===w x t I VS τ N/mm 2 1.1785.17*35.1753222121=+=+=τσσz N/mm 2 图5-1 梁受力简图及弯矩图
【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 。 即250-2*10mm 。 kN 5. N f l h N w f w f 521472160)6200(67.047.011=?-???=∑= 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 1【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载。 已知kN F 120=，求焊脚尺寸f h 解：设焊脚尺寸为f h M=Fe 在剪力作用下： f w e V f h l h V 2507.02101203= ???=∑=τ在弯矩作用下：
f f f M f h h W M 1234 2507.06 12150101202 3= ????==σ )/(2mm N 代入基本公式W f f f f f ≤+22 )()( τβσ 得： 1601068)9.342()22.11234(22≤=+f f f h h h 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 h f =N f σ M f = σ=σ【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
1.钢材 2.脆性破坏 3.塑性破坏 4.脆性破坏 5.力学性能 6.抗拉强度 7.屈服点 8.韧性 9.冷弯性能 10.疲劳强度 11.概率极限状态 12.铆钉 13.高强度螺栓连接 14.粗制螺栓 15.角焊缝 16.斜缝 17.部分焊透 18.斜角角焊缝 19.残余变形 20.施工要求 21.受剪螺栓 22.受拉螺栓 23.钢梁 24.组合梁 25.热轧型钢梁 26.临界荷载 27.局部稳定 28.经济条件 29.建筑高度 30.拼接 31.工厂拼接 32.工地拼接 33.刚接 34.滚轴支座 35.桁架 36.高度 37.弯矩 38.轴心力 39.节点板 40.构件详图 41.结构布置图 42.结构布置图 43.构件详图 44.施工导流闸门 45.弧形闸门 46.液压式 47.螺杆式
49.水头的大小 50.闸门的尺寸 . 六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 如图所示的角钢截面为2∠100×12与厚度14mm 的节点板用角焊缝相连，已知角钢承受轴心拉力460kN ，钢材为Q235-B ·F ，焊条为E43型。试采用两侧角焊缝，设计角钢肢背和肢尖的焊缝尺寸(注意角钢有两个)。（选取角钢肢背焊角尺寸mm h f 121=；肢尖焊角尺寸mm h f 102=。等肢角钢的内力分配系数为：k 1 = 0.7，k 2 = 0.3） 解： 肢背焊缝长度为： cm f h N k l w f f w 98.1110160127.02104607.07.021 3 111 =??????=?=（4分） 取l w1 =15 cm (大于cm h f 6.92.1881=?=) （1分） 肢尖焊缝长度为： cm f h N k l w f f w 16.610 160107.02104603.07.021 3 222 =??????=?=（4分） 取l w2 =9 cm (大于cm h f 0.80.1882=?=) （1分） 2．某桁架腹杆设计内力N=-430kN(压力)，l0x=l0y=250cm ，选用2∠100×80×10的角钢与厚度为 12mm 的节点板用长肢相连，用Q235钢，试验算杆件的稳定性。 解：查表cm i x 12.3= (相当于表上y i )，cm i y 61.3= (考虑了节点板厚度12mm )，f =215 N /mm 2 截面面积为：A =2×17.2=34.4 cm 2 查表得：687.0=x ?、756.0=y ? 取687.0min ==x ?? 验算杆件的稳定性： 满足稳定性要求 3. 等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算。已知：l =6m ，M ma x =370 KN.m ，材料Q235，f =215N/mm 2,I x =6604cm 4,I y =2091cm 4,I 1=1613cm 4,I 2=478cm 4(I 1、I 2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y 轴的贯性矩) 解：l 1/b 1=600/24=25>13 需进行稳定计算 2.0557.08.62244.1600111<=??==h b t l ξ (1分) 所以 830.0557.018.07 3.0=?+=β 2cm 1048.060 4.1164.124=?+?+?=A (1分) cm A I i y y 48.41042091 == = (1分) 9.13348 .46001===y y i l λ (1分) 3123502091 66043cm y I W x x === (1分)
第3章 连接 1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =， 240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2160w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝 长度减去10mm 。 2、计算如 2 题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载 P 。已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 /160mm N f w f =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。 2 解：120P 5 3 M ,P 53V ,P 54N ?=== p 33.029067.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 23 f M =??????==σ 题2图 题1图 1
2w f 222V 2M N mm /N 160f )P 25.0()22.1P 61.0P 33.0()()22.1(=≤++=τ+σ+σ kN 5.197P ≤ 3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2 160mm N f w f =，没有 采用引弧板，验算该连接的承载力。 3 解：400, 300x y N kN N kN == 23 65.90)82410(87.0210400mm N l h N w e x f =?-????==∑σ 23 98.67)82410(87.0210300mm N l h N w e y f =?-????==∑τ w f f f f f mm N ≤=+=+222227.10098.67)22 .165.90()(τβσ 4、计算图示角焊缝连接中的f h 。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型， 2160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有 引弧板。 4解：将外力1F ，2F 移向焊缝形心O ，得： 题3图
钢结构角焊缝计算题 角焊缝是在钢结构连接处进行焊接的一种常见方式。它通常用于连接角钢、槽钢、工字钢等钢材，并且需要根据设计要求进行计算。本文将通过一个具体的计算题，详细介绍钢结构角焊缝的计算方法和步骤。 1. 概述 在开始计算之前，我们首先要了解计算角焊缝所需考虑的因素。主要包括焊缝的尺寸、抗拉强度、剪切强度以及焊接材料等。接下来，我们将围绕这些因素展开具体的计算。 2. 焊缝尺寸计算 角焊缝的尺寸是计算中的关键参数。一般来说，焊缝的宽度和厚度会受到连接构件的尺寸和所承受荷载的大小等因素的影响。根据结构设计要求，可以确定焊缝的尺寸范围。 3. 抗拉强度计算 角焊缝在承受拉力时，需要保证焊缝足够强固，不会发生拉断或者拉伸变形。因此，我们需要根据焊缝的设计强度和所受力的大小计算焊缝的抗拉强度。 4. 剪切强度计算
钢结构在受到剪切力时，焊缝也承担着重要的作用。为了确保焊缝 的剪切强度足够，我们需要计算焊缝在剪切力作用下的承载能力，并 与实际受力进行比较。 5. 焊接材料和接头类型选择 焊接材料的选择与焊接接头的类型密切相关，这既包括焊条的选择，也包括焊缝连接方式的选择。根据设计要求和结构特点，选择合适的 焊接材料和接头类型，确保焊缝的质量和强度。 6. 实例计算 接下来，我们将通过一个具体的计算示例来演示钢结构角焊缝的计 算步骤。模拟一个连接梁和柱的钢结构，在给定的荷载条件下，计算 焊缝的尺寸、抗拉强度和剪切强度等。 7. 结论 通过对钢结构角焊缝的计算，我们可以确保焊接连接的强度和稳定性。在实际工程中，合理的计算方法和准确的计算结果对于钢结构的 安全运行至关重要。因此，我们务必严格按照设计要求和计算规范进 行角焊缝的设计和计算。 综上所述，钢结构角焊缝计算涉及到尺寸计算、抗拉强度计算、剪 切强度计算、焊接材料选择等多个方面。通过合理的计算步骤和准确 的计算结果，我们可以确保焊接连接处的安全可靠。最后，需要注意 的是，在实际工程中，一定要对角焊缝的计算结果进行严格检查和评估，以确保钢结构的结构性能和耐久性。
第二章习题 1．钢材的设计强度是根据确定的。 A、比例极限 B、弹性极限 C、屈服点 D、抗拉强度 2．钢材的伸长率δ是反映材料的性能指标。 A、承载能力 B、抵抗冲击荷载能力 C、弹性变形能力 D、塑性变形能力 3．四种厚度不等的Q345钢钢板，其中钢板设计强度最高。 A、16mm B、20mm C、25mm D、30mm 4．钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有。 A、良好的塑性 B、高强度和良好的塑性 C、良好的韧性 D、质地均匀、各向同性 5．下列因素中与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 A、钢材屈服点的大小 B、钢材含碳量 C、负温环境 D、应力集中 6．钢材的疲劳破坏属于破坏。 A、弹性 B、塑性 C、脆性 D、低周高应变 7．对钢材的疲劳强度影响不显著的是。 A、应力幅 B、应力比 C、钢种 D、应力循环次数 8.吊车梁的受拉下翼缘在下列不同板边的加工情况下，疲劳强度最高的是 A、两侧边为轧制边 B、两侧边为火焰切割边 C、一侧边为轧制边，另一侧边为火焰切割边 D、一侧边为刨边，另一侧边为火焰切割边
答案 1、C 2、D 3、A 4、C 5、A 6、C 7、C 8、A 第三章习题 1．T形连接中，t1＝6 mm，t2＝12mm，若采用等角角焊缝连接，按构造要求，焊脚尺寸hf 取最合适。 A、4mm B、6mm C、8mm D、10mm 2．焊接残余应力对构件的无影响。 A、变形 B、静力强度 C、疲劳强度 D、整体稳定 3．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力。 A、与摩擦面的处理方法有关 B、与摩擦面的数量有关 C、与螺栓直径有关 D、与螺栓的性能等级无关 4．在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为。 A、均匀分布 B、一端大、一端小 C、两端大、中间小 D、两端小、中间大 5．以下关于对接焊缝的描述，其中描述错误的是。 A、在钢板厚度相差大于4mm的承受静力荷载的对接连接中，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于1：2．5的斜坡，以减少应力集中 B、当对接正焊缝的强度低于焊件的强度时，为提高连接的承载力，可改用斜缝 C、在钢结构设计中，若板件较厚而受力较小时，可以采用部分焊透的对接焊缝 D、当对接焊缝的质量等级为一级或二级时，必须在外观检查的基础上再做无损检测，检测比例为焊缝长度的20％。
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 m kN m kN qab M ⋅=⋅-⨯⨯⨯== 8.1036)]4.20.6(4.22402 1 [21 ()[]kN kN a l q V 1444.2324021=-⨯=⎪⎭ ⎫ ⎝⎛-= ② 计算焊缝截面几何特征值： () 464331028981000240103225012 1 mm mm I W ⨯=⨯-⨯⨯= () 363610616.5516102898mm mm W W ⨯=÷⨯= ()363110032.250816250mm mm S W ⨯=⨯⨯= ()363110282.325010500mm mm S S W W ⨯=⨯⨯+= ③ 计算焊缝强度 查附表得2/185mm N f w t = 2/125mm N f w v = 2 266max /185/6.18410616.5108.1036mm N f mm N W M w t W =<=⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛⨯⨯==σ
2 26 63max /125/3.1610 10289810282.310144mm N f mm N t I VS w v w W W =<=⨯⨯⨯⨯⨯==τ 2max 01/9.1786.1841032 1000mm N h h =⨯== σσ 26 6 311/1.1010 10289810032.210144mm N t I VS w W W =⨯⨯⨯⨯⨯==τ 折算应力： 22222121/5.2031851.11.1/8.1791.1039.1783mm N f mm N w t =⨯=<=⨯+=+τσ 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 mm t 6200210 2401=⨯⨯≥ 取 t1=6mm (2) 计算焊缝 按构造要求确定焊角高度hf
Cl 4轴压构件例题 例1:下图所示为一轴心受压柱的工字形截面，该柱承受轴心压力设计值 N=4500kN 计算长度为 l ox =7m,l oy =3.5m,钢材为 Q235BF f =205N / mm 2，验算 该柱的刚度和整体稳定性。A = 27500mm 2， I x = 1.5089咒109mm 4， I y =4.1667x108mm 4，[X ] =150。 z 15 20 25 30 35 40 45
M04cm 4 , I y = 1.25咒 lO 'cm 4 , A = 8760 cm 2, I =5.2m ，Q235钢，截面无削弱，翼缘为轧制边。问：（1）此柱的最大承载力设 计值N?（ 2）此柱绕y 轴失稳的形式？（ 3）局部稳定是否满足要求？ n 解: i x " x V A =234.2mm ， i y b =l23.1mm A 刚度验算：几 1 ox i x = 2000=29.9 234.2 l oy i y 型0=28.4 123.1 r '■max = 29.9 <[X ] =150 整体稳定算：当A =29.9时，护=0.936 A
解：（1）整体稳定承载力计算 对x轴： l ox =l =5.2m i X = j I x/A = J2.54x 10 /87.6 = 17cm 殘=l0x/i x = 520/17 = 30.6 兰[几]=150 翼缘轧制边，对x轴为b类截面，查表有：护x=0.934 N x=q\Af =0.934X8760X215X10」=1759kN 对y 轴: l0y=1 /2 =2.6m i y= JQ^ = J1.25x10787.6 = 3.78cm A y = l0y/i y=520/3.78 =68.8 <[A] = 150 翼缘轧制边，对y轴为c类截面，查表有: 护y =0.650 N y Ny Af =0.65X8760X215X10」=1224kN 于稳定承载力，故构件的最大承载力为： 由于无截面削弱，强度承载力高N max =N y =1224kN (2)绕y轴为弯扭失稳 （3）局部稳定验算 /■max —max{ k x'iu y} —68.8，30 兰'"max —100 1) 较大翼缘的局部稳定 d/t =95/14 =6.79 <(10+0.1A max)j235f y= (10+ 0.1 咒68.8)J235/235 = 16.88 , 可 2）腹板的局部稳定 h o/t w =400/10 =40 <(25 +0.5几max)j235f y =(25 +0.5咒68.8)J235/235 = 59.4 ,可 例3:下图所示轴心受压格构柱承受轴力设计值N=800kN计算长度l ox=l oy=10m 分肢采用 2 [25a：A=2X 34.91 = 69.82cm2, i y=9.81cm,l 1=175.9cm4, i 1=2.24cm, y1=2.07cm,钢材为Q235BF缀条用L45 X 4, A=3.49cm2。缀条柱换算长，『阴+27殳，试按照等稳定原则确定两分肢平行于X轴的形心轴间距离b。
钢结构计算题(含答案) 某6m跨度简支梁的截面和荷载（包括梁自重）如图所示。在距支座2.4m处，翼缘和腹板拼接连接，需要计算拼接的对 接焊缝强度。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。 首先计算焊缝截面处的内力，得到M=1036.8kN·m和 V=144kN。然后计算焊缝截面的几何特征值，包括惯性矩I、 截面模量W、抵抗矩S_W1和S_W。得到W=5.616×10^6 mm^3和S_W=3.282×10^6 mm^3.接着计算焊缝的强度，得到 f_v=185 N/mm^2和f_t=125 N/mm^2.根据计算得到的参数，计 算焊缝的最大剪应力τ_max和最大正应力σ_max，分别为 16.3 N/mm和178.9 N/mm^2.折算应力为179.8 N/mm^2，小于1.1f_t，因此焊缝强度满足要求。 另外，设计图示双盖板对接连接，钢板宽a=240 mm，厚 度t=10 mm，钢材为Q235钢，焊条为E43，手工焊，轴力设 计值N=550 kN。首先确定盖板尺寸，按盖板与构件板等强度
原则计算盖板厚度，得到t_1=6 mm。然后根据构造要求确定 焊角高度h_f，得到h_f≥4.74 mm。 1.对于侧面角焊缝的设计，每侧共有四条焊缝，每条角焊 缝长度为205mm，取hf=6mm。所需盖板全长为430mm。 2.若采用三面围焊，则端缝承载力为328KN，每条焊缝的长度为88mm。所需盖板全长为190mm。支架支柱的压力设 计值为1600kN，柱两端铰接，钢材为Q235（f=215N/mm2），容许长细比为150.支柱选用焊接工字形截面，已知面积 A=90cm2，ix=12.13cm，iy=63.6cm。经验算此支柱的整体稳定，长细比lambdax=49.5，lambday=47.2.取长细比较大值， 计算得Φ=0.859，满足正应力强度验算，不必验算强度。 3.对于图示简支梁，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/mm。需要进行正应力强度验算 和刚度要求验算。已知[ω]=l5ql/EI，ω=2.06×10-10×150.计算得 梁的跨中最大弯矩为202.5kN·m，满足正应力强度验算。对于 刚度要求，计算得EI=cm4，满足要求。不需要进行梁的整体 稳定验算。
第4章 受弯构件正截面承载力 2．已知梁的截面尺寸为b×h=200mm×500mm ，混凝土强度等级为C25， 22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==，截面弯矩设计值M=125KN.m 。环境类别为一类。 求：（1）当采用钢筋HRB335级2/300mm N f y =时，受拉钢筋截面面积；（2）当采用钢筋HRB400级2/360mm N f y =时，受拉钢筋截面面积. 解：（1）由公式得 26 2 0465 2009.110.110125⨯⨯⨯⨯== bh f M c s αα=0.243 283.00.243211211=⨯--=--=s αξ 858.0)243.0211(5.0)2-1(15.0s =⨯-+⨯=⨯+⨯=αγs 26 01044465 858.030010125/mm h f M A s y s =⨯⨯⨯==γ 选用钢筋421017,18mm A s =Φ 2m i n 200500200%2.01044mm bh A s =⨯⨯=>=ρ （2）2870360/1044300mm A s =⨯=。 3．已知梁的截面尺寸为b×h=250mm×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋，即Ⅱ级钢筋，2 /300mm N f y =，A s =804mm 2；混凝土强度等级为C40， 22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==；承受的弯矩M=89KN.m 。环境类别为一类。验算此 梁截面是否安全。 解：f c =19.1N/mm 2，f t =1.7 N/mm 2，f y =300 N/mm 2 则 ，满足适用条件。 55.0121.01 .190.1300 0077.01=<=⨯⨯ ==b c y f f ξαρ ξ ()()，安全。 m KN M m KN bh f M c u .89.49.93121 .05.01121.04152501.190.15.0122 01=>=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=-=ξξα 5．已知梁截面尺寸为200mm×400mm ，混凝土等级C30，2 /3.14mm N f c =，钢筋采用HRB335，2 /300mm N f y =，环境类别为二类，受拉钢筋为3φ25的钢筋，A s =1473mm 2，受压钢筋为2φ6的钢筋，A ’s = 402mm 2；承受的弯矩设计值M=90 KN.m 。试验算此截面是 否安全。
第四章 轴心受力构件 验算由2∟635⨯组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解：（1）强度 查表得 ∟635⨯的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==， 22()2(614205)1028n A A d t mm =⨯-⋅=⨯-⨯=， N=270KN 3 27010262.62151028 n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，强度不满足， 所需净截面面积为3 2270101256215 n N A mm f ⨯≥==， 所需截面积为212562057282 n A A d t mm =+⋅=+⨯=， 选636⨯，面积A=7.29cm 22729mm =2728mm ≥ （2）长细比 一块-40020⨯的钢板用两块拼接板-40012⨯进行拼接。螺栓孔径为22mm ，排列如图所示。钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？ （2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？
（3）拼接板的强度够否？ 解：（1）钢板1-1截面强度验算： 210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-⋅⋅=-⨯⨯=∑， N=1350KN 3 1135010202.12056680n N Mpa f Mpa A σ⨯===≤=，强度满足。 （2）钢板2-2截面强度验算： （a ），种情况，（a ）是最危险的。 2222()0(5)(400808080522)206463n a A l d t mm =-⋅⋅=-++-⨯⨯=， N=1350KN 3 2135010208.92056463 n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，但不超过5%，强度满足。 对应图（d ）的验算： 22()0(5)(400522)205800n d A l d t mm '=-⋅⋅=-⨯⨯=， 3 21038.510179.02055800n N Mpa f Mpa A σ'⨯===≤=' ，强度满足。 （3）拼接板的强度够否？ 因为拼接板厚度2122420mm mm =⨯=≥，所以不必验算拼接板。 验算图所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235AF ，承受轴心拉力N=600KN （设计值）。