钢结构设计原理 基本概念复习题及参考答案
2011年课程考试复习题及参考答案
钢结构设计原理
一、填空题：
1.钢结构计算的两种极限状态是和。
2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。
3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。
4.钢材的破坏形式有和。
5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则
常采用的方法来解决。
6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。
7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ，也不得小于 8hf ；侧面角焊缝承受静载时，其
计算长度不宜大于 60hf 。
8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。
9.钢结构的连接方法有、和。
10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。
11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中
央一个集中荷载的弯矩图为。
12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。
13.钢结构设计的基本原则是、、
和。
14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、
和等。
15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为
和。
16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、
和。
1.承载能力极限状态，正常使用极限状态
2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点）
3.螺栓材质，螺栓有效面积
4.塑性破坏，脆性破坏
5.限制宽厚比，设置加劲肋
6.性能等级，螺栓直径
7.8h f，40mm，60 h f
8.钢号，截面类型，长细比
9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接
10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数
11.矩形，抛物线，三角形
12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲
13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量
14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝
15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面
16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件
二、问答题：
1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？
2.焊缝可能存在哪些缺陷？
3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。
4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？
6.选用钢材通常应考虑哪些因素？
7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？
8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？
9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？
10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？
11.轴心压杆有哪些屈曲形式？
12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？
13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？
14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？
15.对接焊缝的构造有哪些要求？
16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影
响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？
17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施
是什么？
18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？
19.螺栓的排列有哪些构造要求？
20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？
三、计算题：
1.一简支梁跨长为5.5m ，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m （不包括梁自重），活载标准值为25kN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a 轧制型钢，其几何性质为：W x =875cm 3
，t w =10mm ，I / S =30.7cm ，自重为59.9kg/m ，截面塑性发展系数
x
=1.05。
钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm 2
，抗剪强度设计值为125 N/mm 2
。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG =1.2，活载分项系数γQ =1.4）
梁上荷载设计值为：q =
47.94（kN/m ）
跨中最大弯距为：M max =181.12（kN.m ） 支座处最大剪力为：V max =131.84（kN ） 跨中正应力为：
= 197.1（N/mm 2
）
215= ） 支座处最大剪应力为： = 42.9（N/mm 2 ） 125= 2.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m ，截面由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 = 67cm 2 ，惯性矩I y =11080cm 4 ，I x1 = 460cm 4 3.试计算下图所示连接中C 级螺栓的强度。已知荷载设计值F =45kN ，螺栓M20，孔径21.5mm ， b v f =130N/mm 2，b c f =305 N/mm 2 。 4.图示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为M =2500kN ·m ， V =500kN ，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准。试验算拼接焊缝强度。 提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M I I M w w 。 5.试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F =220kN 。钢材Q235，焊条E43，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。有关强度设计值w c f =215N/mm 2 ，w t f =185N/mm 2 。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受） 6.图示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴心拉力设计值N =300kN ，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。已知w f f =160N/mm 2 。 ①支撑与节点板采用两侧角焊缝相连（绕角焊），焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。 ②节点板与端板用两条角焊缝相连，试验算该连接焊缝强度。 7.设计如图所示矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头，图中长度单位为mm 。已知轴心拉力设计值N =450kN ，有关强度设计值b v f =130N/mm 2 ,b c f =305N/mm 2 ，?=215N/mm 2 。粗制螺栓d =20mm ，孔径d 0=21.5mm 。 8.图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为Q235，?＝215 N/mm 2 。试计算接头所能承受的最大轴心力设计值N max 。螺栓M20，孔径21.5mm ，b v f =130N/mm 2 ，b c f =305 N/mm 2 。 9.用轧制工字钢I36a（材料Q235）做成的10m长两端铰接柱，轴心压力的设计值为650kN，在腹板平 面承受均布荷载设计值q＝6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证？为保证弯矩作用平面外的稳定，需设置几个侧向中间支承点？ 已知：A=76.3cm2，W x＝875cm3，i x＝14.4cm，i y＝2.69cm，f＝215N/mm2。 10.一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示。杆长为9m，设计荷载 N = 1000kN，钢材为Q235钢。试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定性是否均满足。 已知：f = 215N/mm2，截面对x轴和y轴均为b类截面。 验算公式：整体稳定：f A N ≤? 局部稳定：翼缘的宽厚比：y f t b 235)1.010(1λ+≤；腹板的高厚比：y w f t h 235)5.025(0λ+≤ b 类截面轴心受压构件的稳定系数 f y λ 235 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 80 0.688 0.681 0.675 0.668 0.661 0.655 0.648 0.641 0.635 0.628 90 0.621 0.614 0.608 0.601 0.594 0.588 0.581 0.575 0.568 0.561 100 0.555 0.549 0.542 0.536 0.529 0.523 0.517 0.511 0.505 0.499 11.如图所示为二简支梁截面，其截面面积大小相同，跨度均为12m ，跨间无侧向支承点，均布荷载大 小亦相同，均作用在梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较梁的稳定系数b ?，说明何者的稳定性更好。 参考答案 一、填空题： 1.承载能力极限状态，正常使用极限状态 2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点） 3.螺栓材质，螺栓有效面积 4.塑性破坏，脆性破坏 5.限制宽厚比，设置加劲肋 6.性能等级，螺栓直径 7.8h f，40mm，60 h f 8.钢号，截面类型，长细比 9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接 10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数 11.矩形，抛物线，三角形 12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲 13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面 16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 答：级别代号中，小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是材料的屈强比（f y /f u）。8.8级为：f u≥800N/mm2，f y /f u=0.8；10.9级为：f u≥1000N/mm2，f y/f u=0.9。 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 答：焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤。 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 答：钢梁侧向抗弯刚度和扭转刚度不足时产生侧向弯曲和截面扭转；主要因素：梁侧向抗弯刚度，自由扭转刚度，荷载种类和作用位置以及梁受压翼缘的自由长度。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 答：建筑钢材的主要机械性能指标有：①屈服点f y，通过一次静力单向拉伸试验确定；②抗拉强度 f u，通过一次静力单向拉伸试验确定；③伸长率δ5(δ10)，通过一次静力单向拉伸试验确定；④180o 冷弯性能，通过冷弯试验确定；⑤冲击韧性，通过冲击试验确定。 5.什么是钢材的疲劳？ 答：钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 答：选用钢材通常考虑的因素有：①结构的重要性；②荷载特征；③连接方法；④结构的工作环境温度；⑤结构的受力性质。 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 答：在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 答：焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线探伤20％焊缝，达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤，达到B级检验Ⅱ级合格要求（见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001）。 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达 到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。 高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 答：格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。 所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）。 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 答：受轴心压力作用的直杆或柱，当压力达到临界值时，会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象，这种现象称为压杆屈曲或整体稳定，发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同，在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式，即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 答：局部稳定性属于平板稳定问题，应使用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹板的宽厚比所保证的。 确定限值的原则：组成构件的板件的局部失稳应不先于构件的整体稳定失稳，或者两者等稳。轴心受压构件中，板件处于均匀受压状态；压弯构件中，板件处于多种应力状态下，其影响因素有板件的形状和尺寸、支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种应力的联合作用），弹性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题。 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。 高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 答：钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。 焊接的优点：①不需打孔，省工省时；②任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；③气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性能较好。 焊接的缺点: ①焊缝附近有热影响区，材质变脆；②焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形使结构形状、尺寸发生变化；③焊接裂缝一经发生，便容易扩展。 铆钉连接的优点:塑性、韧性较好，传力可靠，连接质量易于检查。 铆钉连接的缺点:因在构件上需打孔，削弱构件截面；且铆接工艺复杂，技术要求高。 螺栓连接的优点：具备铆钉连接塑性、韧性好，传力可靠的优点，又兼备安装拆卸方便，可以多次重复使用的优点，且连接变形小。 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 答：①一般的对接焊多采用焊透缝，只有当板件较厚，内力较小，且受静载作用时，可采用未焊透的对接缝。 ②为保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同，将焊口边缘加工成不同形式的坡口。 ③起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂，因此除承受动力荷载外， 一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t为较小焊件厚度）。 ④对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成坡度不大于1:2.5 的斜面，避免应力集中。 ⑤当钢板在纵横两方向进行对接焊时，焊缝可采用十字形或T形交叉对接，当用T形交叉时， 交叉点的间距不得小于200mm。 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 答：钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，在高温区产生拉应力，低温区产生相应的压应力。在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。这种应力称焊接残余应力。随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。 焊接残余应力的影响：①对塑性较好的材料，对静力强度无影响；②降低构件的刚度；③降低构件的稳定承载力；④降低结构的疲劳强度；⑤在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。 焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规范所容许的范围，将会影响结构的安装、正常使用和安全承载；所以，对过大的残余变形必须加以矫正。 减少焊接残余应力和变形的方法： ①合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对称、进行合理的焊接工艺设计，选择合理 的施焊顺序。②正确施工：在制造工艺上，采用反变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊，避免随意性；尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊时避免仰焊。 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 答：钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。 影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。 提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点。 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 答：角焊缝的计算假定是：①破坏沿有效载面；②破坏面上应力均匀分布。 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 答：螺栓排列的构造要求： ①受力要求:端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0；螺孔中距限制——限制下限以防止孔间 板破裂即保证≥3d o，限制上限以防止板间翘曲。 ②构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中距最大值。 ③施工要求:为便于拧紧螺栓，宜留适当间距。 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 答：在钢梁中，当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时，就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲，这种现象称为钢梁的局部失稳。 组合钢梁翼缘局部稳定性的计算： 梁受压翼缘自由外伸宽度b 1与其厚度t 之比的限值：y f t b 235151≤ 箱形截面受压翼缘板在两腹板之间的宽度b 0与其厚度t 之比的限值：y f t b 235400≤ 组合钢梁腹板局部稳定的计算： ,()()1c cr c cr cr σστσστ++22 ②同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板： a.受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格I ）：1)(211,1≤++cr cr c c cr ττσσσσ b.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格II ）：1)()(22 22 ,22 2≤++cr cr c c cr ττσσσσ ③同时用横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋加强的腹板： a.受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格I ）：1)(21 1,1≤++cr cr c c cr ττσσσσ b.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格II ）：1)()(22 22 ,22 2≤++cr cr c c cr ττσσσσ 三、计算题： 1. 梁上荷载设计值为：q = 47.94（kN/m ） 跨中最大弯距为：M max =181.12（kN.m ） 支座处最大剪力为：V max =131.84（kN ） 跨中正应力为： = 197.1（N/mm 2 ） 215= ） 支座处最大剪应力为： = 42.9（N/mm 2 ） 125= 2. 78.77 86.12==y y cm i λ 431070cm I x = 66.65 23.15==x x cm i λ 53.30 62.211==λcm i 41.72=ox λ 78.77max ==∴y λλ 3. kN N kN N b c b V 12284.40== kN F kN F Y X 2736== M kN T ?=56.7 kN N kN N T Y T X 63.1145.1711== kN N kN N V Y V X 75.6911== () ()kN kN 84.402.3275.663.11945.172 2 <=+++ ∴安全 4. 查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值 4739360cm I = 4144000cm I w = 2120cm A w = 验算正应力 m kN M w ?=9.486 22/215/9.202mm N mm N w <=σ，满足要求 验算剪应力 22/125/7.41mm N mm N w <=τ，满足要求 验算折算应力 2222/2362151.1/4.2153mm N mm N w w =?<=+τσ 满足要求 5. 一)确定对接焊缝计算截面的几何特性 1)计算中和轴的位置（对水平焊缝的形心位置取矩）：cm y cm y b a 1.21 9.9== 2)焊缝计算截面的几何特性 全部焊缝计算截面的惯性矩：44790cm I w = 全部焊缝计算截面的抵抗矩： 227 48433cm W cm W b w a w == 腹板焊缝计算截面的面积： 2291)130(cm A w w =?-= 二)验算焊缝强度 1)a 点：满足）(/185/9.9022mm N f mm N w f a =<=σ 2)b 点：222b /9.75(/185/8.193mm N mm N f mm N w f ==<=τσ满足） 折算应力： 2222/5.2361.1/2.2343mm N f mm N w c =<=+τσ 6. (1)采用两边绕角焊，肢背、肢尖的受力为 kN N 2101= kN N 902= 焊脚高度为 mm h f 81= mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为 mm L w 1221= mm L w 722= 构件端部按要求做成2f h 绕角焊，故不再加5mm (2)N 分解为水平拉力kN N 1801=，竖向剪力kN V 2401= 计算焊缝强度：2/8.32mm N N =σ 2/7.43mm N V =τ 验算合应力：() 222 2 /160/3.51mm N mm N V f N ≤=+??? ? ??τβσ （满足） 7. a)[]kN N b v 7.81= []kN N b c 8.109= [] kN N b 7.81min = b)kN n 5.5=，取6个 c)排列：中距5.6430=d ，取80；端距5.6430=d ，取50；边距5.6430=d ，取40 d)净截面验算：22106mm A n = 215/7.2132<=mm N σ e)拼接板长：mm l 530= 8. 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)(6.81min b b v N kN N = 单个螺栓承压承载力设计值kN N b c 4.85= 连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值kN N 4.734= 二)构件所能承受的最大轴心力设计值 I-I 截面净截面面积为 232cm A I n = Ⅱ-Ⅱ截面净截面面积为 246.29cm A II n = Ⅲ-Ⅲ截面净截面面积为 298.28cm A III n = 三个截面的承载设计值分别为 Ⅰ-Ⅰ截面：kN N 688= Ⅱ-Ⅱ截面：kN N 4.633= 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 701= 构件所能承受的最大轴心力设计值按Ⅱ－Ⅱ截面kN N 4.633= 连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V-V 截面确定）kN N cm A v n 1.63868.292 == 通过比较可见，接头所能承受的最大轴心力设计值应按构件Ⅱ－Ⅱ截面的承载能力取值，即 kN N 4.633max =。 9. 一)验算在弯矩作用平面内的稳定： 类截面） 按a (842.0=x λ kN N Ex 3218= 0.1=mx β（按无端弯矩但有横向荷载作用时） m kN M x ?=78 满足） (215202) /8.01(1MPa f MPa N N W M A N EX x x x mx x =<=-+γβ? 二)验算在弯矩作用平面外的稳定 如不设支承点：刚度不满足）(150][372y =>=λλ 现增设四个侧向支承点，cm l oy 2005/1000==，并取中间段柱验算： 类截面） 刚度满足）b y (725.0(150][3.74y =?=<=?λλ 94.0=b ? 0.1=tx β（按所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时） 满足） (2152121MPa f MPa W M A N x b x tx y =<=+?β? 计算结果表明，设四个侧向支承点，该柱在两个方向基本上可达到等稳定性。 10. （1）验算整体稳定： A =62（cm 2） I x =5912.5 (cm 4 ) I y =2604.2 (cm 4 ) i x =9.77 (cm) i y =6.48 (cm) λx =9.21 λy =92.6 φx =0.607 φy =0.604 )/(20504.2672mm N f A N =>=φ，不满足整体稳定。 （2）验算局部稳定： 翼缘宽厚比： 2.19235)1.010(2.12max 1=+<=y f t b λ 翼缘满足局部稳定。 腹板高厚比： 3.71235)5.025(3.33max =+<=y w f tw h λ 腹板满足局部稳定。 11. 一)第一截面： 1)截面几何特征： 221600mm A = 1099.449mm I x ?= 47102.7mm I y ?= 38100cm W x = cm i y 77.5= 208=y λ 2)梁的稳定系数：76.0=b β 29.0=b ? 二)第二截面： 1)截面几何特征： 221600mm A = 100.549mm I x ?= 47106.4mm I y ?= 38100cm W x = 26146==y y mm i λ 2)梁的稳定系数：79.0=b β φb =0.23 经比较可知，第一截面的稳定性比第二截面的稳定性好。 页脚内容1 《钢结构设计原理》 三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN ，钢材Q345-A ，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 解： 三级焊缝 查附表1.3：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010 N f l t σ?===>=?，不可。 改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度： m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310 N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310 v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。 方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 页脚内容 2 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b =460mm ，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： 1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?，取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ，仅用两侧缝连接，盖板宽b 不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸：t h t ==m ax m m 6f ，mm 最小焊脚尺寸：7.4105.15.1min f =?==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=?????=?=f b h N β 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 557184942816101500331=-?=-=N N N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）： mm 172620067.045571847.04f w f f 1f w =+???=+?=+=h f h N h l l 取侧面焊缝实际长度175mm L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。 2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4） [试题分类]:专升本《钢结构设计原理》_08017550 [题型]:单选 [分数]:2 1形截面所示的拉弯构件强度计算最不利点为（）。 A.截面上边缘“1”点 B.截面下边缘“3”点 C.截面中和轴处“2”点 D.可能是“1”点，也可能是“3”点 答案 2.验算型钢梁正常使用极限状态的挠度时，用荷载的()。 A.组合值 B.最大值 C.标准值 D.设计值 答案 3.应力集中越严重钢材（）. A.弹塑性越高 B.变形越大 C.强度越低 D.变得越脆 答案 4.下列最适合动力荷载作用的连接是（） A.高强螺栓摩擦型连接 B.焊接结构 C.普通螺栓连接 D.高强螺栓承压型连接 答案 5.梁上作用较大固定集中荷载时，其作用点处应() A.设置纵向加劲肋 B.减少腹板厚度 C.设置支承加劲肋 D.增加翼缘的厚度 答案 6.某排架钢梁受均布荷载作用，其中永久荷载的标准值为80，可变荷载只有1个，其标准值为40，可变荷载的组合值系数是0.7，计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为（） A.120 B.147.2 C.152 D.164 答案 h 7.在焊接工字形组合梁中，翼缘与腹板连接的角焊缝计算长度不受60的限制，是因为() A.截面形式的关系 B.焊接次序的关系 C.梁设置有加劲肋的关系 D.内力沿侧面角焊缝全长分布的关系 答案 8.减小焊接残余变形和焊接残余应力的方法是() A.采取合理的施焊次序 B.常温放置一段时间 C.施焊前给构件相同的预变形 D.尽可能采用不对称焊缝 答案 9.下图所示简支梁，除截面和荷载作用位置不同外，其它条件均相同，则以哪种情况的整体稳定性最好？() <钢结构设计原理试题库> 一、单项选择题 1、有四种厚度不等的Q345钢板，其中 厚的钢板设计强度最高。 (A)12mm (B)18mm (C)25mm (D)30mm 2、焊接残余应力不影响构件的 。 A 整体稳定性 B 静力强度 C 刚度 D 局部稳定性 3、考虑角焊缝应力分布的不均匀，侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 A 40hf B 60hf C 80hf D 120hf 4、确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是 。 A 等厚度原则 B 等稳定原则 C 等强度原则 D 等刚度原则 5、最大弯矩相等的情况下，下列简支梁整体稳定性最差的是 A ．两端纯弯作用 B ．满跨均布荷载作用 C ．跨中集中荷载作用 D ．跨内集中荷载作用在三分点处 6、钢材塑性破坏的特点是 。 A 变形小 B 破坏经历时间非常短 C 无变形 D 变形大 7、.梁的最小高度是由___ _____控制的. A 强度 B 建筑要求 C 刚度 D 整体稳定 8、摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以 作为承载能力极限状态。 A 螺杆被拉断 B 螺杆被剪断 C 孔壁被压坏 D 连接板件间的摩擦力刚被克服 9、梁整体失稳的方式为 。 A 弯曲失稳 B 剪切失稳 C 扭转失稳 D 弯扭失稳 10、受弯构件的刚度要求是ν≤[ν]，计算挠度ν时，则应 。 A ．用荷载的计算值 B ．用荷载的标准值 C ．对可变荷载用计算值 D ．对永久荷载用计算值 1．钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料 命名的 (A) 屈服点 (B) 设计强度 (C) 极限强度 (D) 含碳量 2．当角焊缝无法采用引弧施焊时，其计算长度等于 。 (A) 实际长度 (B) 实际长度-2t (C) 实际长度-2h f (D) 实际长度-2h e 3．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I 螺栓杆剪断；Ⅱ孔壁挤压破坏；Ⅲ钢板被拉断；Ⅳ钢板剪断；Ⅴ螺栓弯曲破坏。其中 种形式是通过计算来保证的。 （A ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ （B ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ （C ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅴ （D ）Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4．计算梁的 时，应用净截面的几何参数。 (A) 正应力 (B) 疲劳应力 (C) 整体稳定 (D) 局部稳定 5．钢结构受弯构件计算公式nX x x W M γσ=中，x γ 。 （A ）与材料强度有关 （B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 （C ）表示截面部分进入塑性 （D ）与梁所受荷载有关 钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0 8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。 钢结构设计原理题库 一、 单项选择题 (在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未 选均无分) 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同 情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢 背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k 按构造要求确定焊角高h f 为 h fmin =1.5t =1.5?10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm 取盖板截面为260?6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ???=21 查表1－4得f w t =160 N/mm 2 则 kN N 8.42631616022.167.026021=?????= 接缝一侧一条焊缝需要长度 ()mm f h N N L w t f W 57516067.0410975.40955057.043 1=+????-=+???-= 取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+?=+?= 3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ?=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M I I M w w = ） 解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值 () 4237393605953601440006124021200.1121 cm I =+=???+??= 431440001200.112 1 cm I w =??= 21201120cm A w =?= 验算正应力 m kN M I I M w w ?=?== 9.486739360 1440002500 2 24 6/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=??==σ满足 验算剪应力 222 3 /125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=??==τ满足 验算折算应力 222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =?<=?+=+τσ 满足要求 3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值 kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。 (1) 支撑与节点板采用角焊缝相连，焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。 (2) 节点板与端板用两条角焊缝相连，试演算该连接焊缝强度。 解：查附表1-4得2/160mm N f w f = (1) 采用两边围焊，肢背、肢尖的受力为 kN N K N 2103007.011=?=?= kN N K N 903003.022=?=?= 据题设焊脚高度为 mm h f 81=，mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为 钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0 8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。 1、钢筋与混凝土两种力学性能不同的材料,能结合在一起有效地共同工作的理由？ (1)混凝土与钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠的结合成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。 (2)钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,因此,当温度变化时,钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。 (3)质量良好的混凝土,可以保护钢筋免遭锈蚀,保证钢筋与混凝土的共同作用。 2、钢筋与混凝土之间的粘结力就是怎样产生的？为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施？ (1)光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力与咬合力提供;带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要就是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。(2)提高混凝土强度或使用高强混凝土;使用钢纤维混凝土。 3、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的有哪些因素？ 在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,即在应力不变的情况下,混凝土的应变随时间持续增长,这种现象称为混凝土的徐变。 影响因素:(1)混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小(2)加载时混凝土的龄期(3)混凝土的组成成分与配合比(4)养生及使用条件下的温度与湿度 4、什么就是承载能力极限状态？哪些状态认为就是超过了承载能力极限状态？ 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。超过了承载能力极限状态:(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的变形而不能继续承载(3)结构转变成机动结构(4)结构或结构构件丧失稳定(5)结构因局 钢结构设计原理题库 一、单项选择题 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同 情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢 背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k C 35.0,65.021==k k D 35.0,75.021==k k 12．轴心受力构件用侧焊缝连接，侧焊缝有效截面上的剪应力沿焊缝长度方向的分布是 一、填空题 1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用综合性能好的钢材。 2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 3．钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现热脆现象。 5．钢材含硫量过多，高温下会发生热脆，含磷量过多，低温下会发生冷脆。 6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 7．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越强。9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度 ,B表示质量等级为B 级 ,F表示沸腾钢。 10．钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。 11．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。 13．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 14．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 15．.结构的可靠指标β越大,其失效概率越小。 16．承重结构的钢材应具有抗拉强度、屈服点、伸长率和硫、磷极限含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳极限含量的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,应具有冷弯试验的的合格保证。 17．冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质 量的综合指标。 18．冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。 19．薄板的强度比厚板略高。 20．采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。 21．焊接残余应力不影响构件的强度。 钢结构设计原理试题库 一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结 构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形 式有何不同？ 15.螺栓的排列有哪些构造要求？ 钢结构设计原理练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0 8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 5、我国在钢结构设计中采用过哪些设计方法？我国现行钢结构设计规范采用的是什么方法？与以前的方法比较有什么优点？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。 专升本《钢结构设计原理》 一、（共75题,共150分） 1. 钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于( ) （2分） A.钢材具有良好的耐热性 B.钢材具有良好的焊接性 C.钢结构自重轻而承载力高 D.钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合 标准答案：C 2. 钢结构正常使用极限状态是指( ) （2分） A.已达到五十年的使用年限 B.结构达到最大承载力产生破坏 C.结构和构件产生疲劳裂纹 D.结构变形已不能满足使用要求 标准答案：D 3. 钢结构正常使用极限状态是指( ) （2分） A.已达到五十年的使用年限 B.结构达到最大承载力产生破坏 C.结构和构件产生疲劳裂纹 D.结构变形已不能满足使用要求 标准答案：B 4. 钢材的伸长率用来反映材料的( ) （2分） A.承载能力 B.弹性变形能力 C.塑性变形能力 D.抗冲击荷载能力 标准答案：C 5. 设计某重级工作制的焊接吊车钢梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材( ) （2分） 235A 235C 标准答案：D 6. 对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面( ) （2分） A.最大应力达到钢材屈服点 B.平均应力达到钢材屈服点 C.最大应力达到钢材抗拉强度 D.平均应力达到钢材抗拉强度 标准答案：B 7. 轴心受压构件柱脚底板的厚度主要取决于( ) （2分） A.底板的抗弯刚度 B.基础材料的强度等级 C.底板的抗弯强度 D.底板的的抗剪强度 标准答案：C 8. 双轴对称焊接组合工字形截面偏心受压柱，偏心荷载作用在腹板平面内。若两个方向支撑情况相同，可能发生的失稳形式为( ) （2分） A.在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯曲失稳 B.在弯矩作用平面内的弯扭失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳 C.在弯矩作用平面外的弯曲失稳 D.在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳 标准答案：D 9. 梁的整体失稳属于( ) （2分） A.弯曲失稳 B.扭转失稳 C.弯扭失稳 D.局部失稳 标准答案：C 10. 梁上作用较大固定集中荷载时，其作用点处应( ) （2分） A.设置纵向加劲肋 B.设置支承加劲肋 C.减少腹板厚度 D.增加翼缘的厚度 标准答案：B 11. 进行钢结构计算时，所用荷载设计值和标准值，下列说法正确的是( ) （2分） A.计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值 B.计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值 C.计算结构或构件的强度、稳定性以及疲劳强度时，应采用荷载设计值 D.计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值 标准答案：B 12. 某节点采用角焊缝焊接连接，钢材为Q235B·F钢，手工焊接用焊条为E43型，节点板厚度22mm，下列设计指标选用正确的是( ) （2分） A.节点板的抗压强度为215N/mm2，角焊缝的强度设计值为215N/mm2 B.节点板的抗拉强度为205N/mm2，角焊缝的强度设计值为160N/mm2 C.节点板的抗弯强度为115N/mm2，角焊缝的强度设计值为160N/mm2 D.节点板的抗剪强度为120N/mm2，角焊缝的强度设计值为215N/mm2 标准答案：B 13. T型截面压弯构件需用公式进行验算的情况是( ) （2分） A.弯矩作用于对称轴平面内且使较大翼缘受压时 B.弯矩作用于对称轴平面内且使无翼缘端受压时 C.弯矩作用于非对称轴平面内且使翼缘受压时 D.弯矩作用于非对称轴平面内且无翼缘端受压时 标准答案：A 14. 格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，需用换算长细比代替的原因是( ) （2分） A.格构式柱可能发生较大的剪切变形 B.要求实现等稳定设计 C.格构式柱可能单肢失稳 D.格构式柱承载能力提高 标准答案：A 15. 高强螺栓的承压型连接适用于( ) （2分） A.直接承受动力荷载的连接 B.冷弯薄壁型钢的连接 C.承受反复荷载作用的结构 D.承受静力荷载及间接承受动力荷载的连接 标准答案：D 钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中,失效概率P f 与可靠指标β的关系为( B )。 A 、P f 越大,β越大,结构可靠性越差 B 、P f 越大,β越小,结构可靠性越差 C 、P f 越大,β越小,结构越可靠 D 、P f 越大,β越大,结构越可靠 2、若结构就是失效的,则结构的功能函数应满足( A ) A 、0 A、密封性好 B、自重轻 C、制造工厂化 D、便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度就是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态就是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构就是因为钢结构具有以下特点:1)______强度高、自重轻__________、2)_____塑性、韧性好_______________,3)______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求,结构的极限状态可分为下列两类:__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时,相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比,具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则就是什么？ 3、两种极限状态指的就是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论与分项系数设计公式中,各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下,强度( A),塑性( B),冲击韧性( B)。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型就是( A )。 广州大学2011~2012 学年第 1 学期考试卷 课程钢结构设计原理考试形式（开卷/闭卷，考试/考查） 一、选择题：（每题1分，共10分） 1. 钢材的设计强度是根据钢材的__A__确定的。 A.比例极限 B.弹性极限 C.屈服点 D.抗拉强度 2. 下列哪种元素含量的提高会增加钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降 低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时会促使钢材发生冷脆现象。（ B ） A.硫 B.磷 C.硅 D.锰 3．焊接残余应力对构件的__ A___无影响。 A.静力强度 B.刚度 C.低温冷脆 D.疲劳强度 5. 格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比0x λ代替x λ，这是考虑 __D___。 A . 格构柱弯曲变形的影响 B . 格构柱剪切变形的影响 C . 缀材弯曲变形的影响 D . 缀材剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（ C ）。 A . 栓杆的预拉力 B . 栓杆的抗剪能力 C . 被连接板件间的摩擦力 D . 栓杆被连接板件间的挤压力 7. 角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都相等时，（ C ）。 A . 角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 B . 角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝 C . 角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝 D . 由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等，因而连接受有弯矩的作用 8. 与轴压杆稳定承载力无关的因素是（ A ）。 A . 杆端的约束状况 B . 残余应力 C . 构件的初始偏心 D . 钢材中有益金属元素的含量 9. 焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是 D 。 A . 提高梁的抗弯强度 B . 提高梁的抗剪强度 C . 提高梁的整体稳定性 D . 提高梁的局部稳定性 10. 轴压柱脚设计中采用锚栓目的（ D ）。 A . 承受柱底的弯矩 B . 承受柱底的剪力 C . 承受柱底的轴力 D . 便于柱子安装定位 江南大学现代远程教育 第三阶段测试卷 考试科目:《钢结构设计原理》第五、六、七章（总分100分） 时间：90分钟 学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分： 一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分） 1、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式x 1(10.8')mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，W 1x 代 表( )。 A 、受压较大纤维的净截面抵抗矩 B 、受压较小纤维的净截面抵抗矩 C 、受压较大纤维的毛截面抵抗矩 D 、受压较小纤维的毛截面抵抗矩 2、两端铰接、单轴对称的T 形截面压弯构件，弯矩作用在截面对称轴平面并使翼缘受压。可用（ ）进行整体稳定计算。 Ⅰ. )'8.01(1Ex x x x mx x N N W M A N -+γβ?≤f Ⅱ.f W M A N x b x tx y ≤+1?β? Ⅲ. ) '25.11(2Ex x x x mx N N W M A N --γβ≤ Ⅳ.)]'1([1Ex x x x mx x N N W M A N ?β?-+ ≤f A 、Ⅰ，Ⅲ，Ⅱ B 、Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ C 、Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ D 、Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ 3、梁的受压翼缘侧向支撑点的间距和截面尺寸都不改变，且跨内的最大弯矩相等，则临界弯矩最大的是（ ）。 A 、受多个集中荷载的梁 B 、受均布荷载的梁 C 、受跨中一个集中荷载的梁 D 、受纯弯矩的梁 4、受弯构件的刚度要求是w ≤[w ]，计算挠度 时，则应( )。 A 、用荷载的计算值 B 、用荷载的标准值 C 、对可变荷载用计算值 D 、对永久荷载用计算值 5、焊接工字型截面梁腹板设置加劲肋的目的（ ）。 A 、提高梁的抗弯强度 B 、提高梁的抗剪强度 钢结构设计原理一 一、填空题（每空1分，共24分） 1.钢材的破坏可区分为塑性破坏和脆性破坏两种方式。 2.钢承重结构的设计应考虑两种极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。 3.我国的《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中规定在设计文件（图纸）中对焊接结构应注明所要求的焊缝形式和焊缝质量等级。 4.钢结构连接用的螺栓连接有普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 5.在板梁中承受较大的固定集中荷载N处，常需要设置支承加劲肋，支撑加劲肋设计计算时主要包含三个方面的内容：.计算支承加劲肋在板梁腹板平面外的稳定性、计算支承加劲肋端部承压应力和计算支承加劲肋与腹板的角焊缝。 6. 按承载能力极限状态计算轴心受力构件时，需要对轴心受压构件计算截面强度、整体稳定性和组成构件局部稳定性三项，对轴心受拉构件计算强度一项。 ，其物理意义是将其他压7. 压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算引入了等效弯矩系数 m 弯构件等效于承受纯弯曲的压弯构件。 8.我国的《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中规定对实腹式压弯构件的平面内稳定计算采用实用的相关公式，对格构式压弯构件绕虚轴弯曲时的稳定验算采用边缘纤维屈服准则。 9.轴心受压柱脚，按其与基础的连接方式不同，可分为铰接和刚性连接两种，前者主要承受轴心压力，后者主要用于承受压力和弯矩。 10.屋架支撑系统包含四类，即横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。 二、选择题（每题2分，共26分） 1.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）取用的准则是：净载面中B 。 A)最大应力达到钢材屈服点； B)平均应力达到钢材屈服点； C)最大应力达到钢材极限强度； D) 平均应力达到钢材极限强度。 2.焊接工字型板梁焊于腹板上的加劲肋的作用是 C 。 A）增强梁的强度； B）提高梁的刚度；钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)
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