钢结构设计原理题及答案

1、一、填空题（每空1分，共10分）1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力( 越弱 )。2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是( 60hf )。3、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( 相等 )。4、钢材牌号Q235BF,其中235表示( 屈服点数值 ),B表示( 质量等级 ),F表示( 沸腾钢 )。5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据( 等稳定原则 )导出的。6、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制( 挠度 ),拉、压构件要限制( 长细比 )。7、压弯构件在弯矩作用平面外的失稳变形形式是( 弯扭屈曲 )。二、选择题 （每题1分，共10分） 1、钢结构

2、的主要缺点是（ C ）。A结构的重量大 B造价高 C易腐蚀、不耐火 D施工困难多2、钢材中硫的含量超过规定标准（ D ）。A将提高钢材的伸长率 B将提高钢材的抗拉强度 C 将使钢材在低温工作时变脆 D 将使钢材在高温工作时变脆3、角焊缝的最小焊脚尺寸（ B ）。A 较薄板厚度 B较厚板厚度 C任意板厚4、下面的（ B ）情况应将其设计强度进行折减。A动力荷载作用的构件 B单角钢单面按轴压计算稳定的构件 C有应力集中影响的构件 D残余应力较大的构件5、验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时，计算公式中的长细比为（ C ）。A绕强轴的长细比 B绕弱轴的长细比 C两方向长细比的较大值

3、D两方向长细比的较小值6、格构柱设置横隔的目的是( D )。A保证柱截面几何形状不变 B 提高柱抗扭刚度 C传递必要的剪力 D 上述三种都是7、7、计算长度一定的轴心压杆回转半径增大，其稳定承载力（ A ）。 A提高 B降低 C不变 D不能确定8、支承加劲肋进行稳定计算时，计算面积应包括加劲肋两端一定范围内的腹板面积，该范围是（ A ）。A 15 B 13 C 13 D 159、计算梁的抗弯强度,与此相应的翼缘外伸肢宽厚比不应超过( B )。10、钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算? ( D )。A强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形B弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳

4、定、变形、长细比C强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、变形D强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、长细比 三、简答题（25分）1、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？（6分）（1）螺栓杆被剪断；（2）挤压破坏；（3）板件被拉断；（4）板件端部剪切破坏；（5）栓杆受弯破坏（1）通过计算保证螺栓抗剪（2）通过计算保证螺栓抗挤压（3）通过计算保证板件有足够的拉压强度（属于构件的强度计算）（4）螺栓端距 避免钢板被拉豁2、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？（6分）螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。应满足三方面

5、要求：受力要求施工要求构造要求最小的栓距为，最小的端距为3、为保证梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？（6分）当时，应按构造配置横向加劲肋；当时，应按计算配置横向加劲肋；，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋；梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋4、图示实腹式轴压柱截面，柱长细比,钢材Q345，试判断该柱腹板的局部稳定有无保证？如无保证应采取何种措施（至少回答出二种方法）？（7分） 腹板高厚比为：该柱腹板的局部稳定无保证。采取的措施：可加大腹板厚度； 可设置纵向加劲肋。四、计算题（共55分）1、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：

6、 （2分）（6分）（4分）2、验算图示采用10.9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0.45，一个螺栓的预拉力设计值P155 kN。（13分）解： V=100 KN，（1分） T=1000.25=25KNm（1分）（2分）（2分）（2分）（2分）（3分）该螺栓连接的强度满足。3、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柱截面，翼缘尺寸为300mm12mm，腹板尺寸为200mm6mm。钢材为235 ，。求最大承载力 局稳是否合格？（15分）Q235钢b类截面轴心受压构件稳定

7、系数 30 35 40 45 50 55 60 0.9360.9180.8990.8780.8560.8330.807 解：截面积： （1分）惯性距： （1分） （1分）回转半径： （1分） （1分）长细比： （1分），（1分）钢结构的材料 1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是_ B_的典型特征。(A) 脆性破坏(B)塑性破坏(C) 强度破坏(D) 失稳破坏2、钢材的设计强度是根据_ C_确定的。(A) 比例极限(B)弹性极限(C) 屈服点(D) 极限强度3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D_表示。(A) 流幅(B)冲击韧性(C) 可焊性(D) 伸长率4、钢材经历了应变

8、硬化（应变强化）之后_ A_。(A) 强度提高(B)塑性提高(C) 冷弯性能提高(D) 可焊性提高5、下列因素中_ A_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、钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由_ D_等于单向拉伸时的屈服点决定的。(A) 最大主拉应力1(B) 最大剪应力1(C) 最大主压应力3(D) 折算应力eq7、在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的_ A_。(A) 最大应力(B) 设计应力(C) 疲劳应力(D) 稳定临界应力8、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性_ B_。(A) 升高(B)

9、下降(C) 不变(D) 升高不多9、钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。(A) 承受剪切(B) 承受弯曲(C) 单向拉伸 (D) 两向和三向受力10、对于承受静荷常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是_ C_。(A) 可选择Q235钢(B) 可选择Q345钢(C) 钢材应有冲击韧性的保证(D) 钢材应有三项基本保证1、在进行第二种极限状态计算时，计算用的荷载_ D_。(A) 需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数(B) 需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数(C) 永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数(D) 永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘

10、荷载分项系数2、进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按_ A_。(A) 标准荷载计算(B) 设计荷载计算(C) 考虑动力系数的标准荷载计算(D) 考虑动力系数的设计荷载计算3、在连续反复荷载作用下，当应力比时，称为A。(A) 完全对称循环(B) 脉冲循环(C) 不完全对称循环(D) 不对称循环4、钢结构第一极限状态的设计表达式为：，式中是_ C_。(A) 结构重要性系数(B) 荷载分项系数(C) 可变荷载组合系数(D) 材料的抗力分项系数5、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？_ C_。. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值；. 计算结构或构件的

11、强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值；. 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；. 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。(A) 、(B) 、(C) 、(D) 、例1：图示一围焊缝连接，已知，,，试验算该连接是否安全。解：将F移向焊缝形心O，三面围焊缝受力：在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取l1和l2为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大于l1和l2，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm。焊缝截面面积：在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向，因而该焊缝在外力F

12、作用下，该点最危险。由N在水平焊缝右上端点产生的应力为：由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为：由T在该点产生的应力的垂直分量为：代入强度条件：该连接安全。例2：计算图示角焊缝连接中的hf。已知连接承受动荷载，钢材为Q235BF，焊条为E43型，图中尺寸单位为：mm。解：将外力F1，F2移向焊缝形心O，得N在焊缝中产生均匀分布的：V在焊缝中产生均匀分布的：连接承受动力荷载，则解得hf5.82mm取hf= 6mm构造要求：，满足要求。例1：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f=215N/mm2，fv=125N/mm2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，

13、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:主梁强度验算：梁的最不利截面为第一根次梁左侧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。梁的截面特性：正应力强度：剪应力强度：该截面上腹板与翼缘连接处正应力、剪应力都较大，所以需验算折算应力。此点：所以强度满足要求。2）梁的整体稳定性验算：所以不必验算整体稳定性。例2：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f=215N/mm2，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，荷载作用点设支承加劲肋，不考虑局部压应力的作用。要求：验算腹板的局部稳定，计算出加劲

14、肋间距，并示意在图中。解：腹板高厚比：所以，需要配置横向加劲肋。梁中最大剪力Vmax=250KN截面特性Ix为：梁段内最大剪力产生的腹板平均剪应力为：该断面处腹板与翼缘交界处的正应力为：查表得：则加劲肋间距a2h0=2000mm即可。布置如如图所示例1：一块40020的钢板用两块拼接板40012进行拼接。螺栓孔径22mm，排列如图。钢板轴心受拉，N1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，请问：(1)钢板11截面的强度够否？(2)是否还需要验算22截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，22截面应如何验算？(3)拼接板的强度是否需要验算？解：钢材为Q235，f=215N/mm2(1)11截

15、面钢板的所以11截面钢板强度足够。(2)需要验算22截面强度，因为22的An小于11。假定N在13个螺栓中平均分配，则22截面传递的拉力N为：22截面的，足够。(3)两块拼接板厚度之和大于原钢板厚，所以钢板抗拉强度足够，拼接板就无需验算。例2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x=10m，l0y=5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比。要求：（1）验算整体稳定性（2）验算局部稳定性解：(1)验算整体稳定性：A=400202+40010=2104mm2对x轴为b类截面，对y轴为c类截面，查表：，如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允许范围之内。（2）验算局部稳定a.翼缘b.腹板局部稳定均满足。例1：验算图示端弯矩（计算值）作用情况下压弯构件的承载力是否满足要求。构件为普通热轧工字钢I10，Q235AF，假定图示侧向支承保证不发生弯扭屈曲。I字形截面的特性：A=14.3cm3，Wx=49cm3，ix=4.14cm。解：热轧工字钢截面对x轴属于a类。因而，当时，得。