K201509钢结构复习题及答案

1、厦门大学网络教育 2015-2016学年第一学期钢结构课程复习题一、单项选择题1 在构件发生断裂破坏前，无明显变形的情况是 _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 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。(A) 抗拉强度、伸长率(B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能(C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能3 当钢材具有较好的塑性时，焊接残余应力 。(A) 降低结构的静力强度(B)提高结构的静力强度(C)不影响结构的静力强度(D)需根据实际情况确定4 直角角焊缝的有效厚度he的取值为。(A)0.7 hfhf(D) 1.5hf轴心受

2、压杆的强度与稳定，应分别满足An(B)厂-N - fAn=N = N< : fA 'An式中，A为杆件毛截面面积；An为净截面面积。配置加劲肋提高梁腹板局部稳定承载力，当 h0tw 170 235 fy时(A) 可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋(B) 只可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋(C) 应同时配置纵向和横向加劲肋(D) 增加腹板厚度才是最合理的措施7计算格构式压弯构件的缀件时，剪力应取(A) 构件实际剪力设计值(B) 由公式V =fy235Af 85计算的剪力(C) 构件实际剪力设计值或由公式 V二.fy235Af85计算的剪力两者中较 大值(D) 由V二dM dx计算

3、值8当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应 。(A) 设置纵向加劲肋B)设置横向加劲肋(c)减少腹板宽度(D)增加翼缘的厚度9当梁整体稳定系数 b >0.6时，用代替主要是因为。(A)梁的局部稳定有影响B)梁已经进入弹塑性阶段(c)梁发生了弯扭变形(D)梁的强度降低了10实腹式偏心受压柱平面内整体稳定计算公式NmM xxAxWx1_0.N Nex 中的 mx 是0(A)等稳定系数(B)等强度系数(c) 等刚度系数(D)等效弯矩系数11 钢材在低温下，强度 0(A)提高 (B)下降 (C)不变(D)可能提高也可能下降12 钢材在复杂应力状态下屈服条件是 等于单向拉伸时的屈服点决定的。

4、(A)最大主拉应力(B)最大剪应力“(C) 最大主压应力匚3(D)折算应力匚Z13工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为 o(A) h° < (25+0.1 ) . '235 fy ; (B) h < 80 235 fy ;twtw(C)h° < 170. 235 fytw(D) 当 0W a。< 1. 6 时，h < (16 a。+0.5 ' +25) . 235 fy ;tw当 1 6<a0 <2.0 时，< （48a0+0.5 -26.2）235 fy ;t wmax "-'min

5、其中，a° 一max14一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是 。A）螺杆的抗剪承载力（B）被连接构件（板）的承压承载力C）前两者中的较大值（D）A、B中的较小值15钢材内部除含有Fe, C外，还含有害元素 。（A）N，O，S，P （B）N，O，Si （C）Mn， O, P（D）Mn， Ti16动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于 。（A）40-f（ B）60 -f（C）80 -f（D）120-f17实腹式轴心受拉构件计算的内容有 （A） 强度（B）强度和整体稳定（C）强度、整体和局部稳定 （D）强度和刚度18施工中，不能采用 方法减小构件的残余应力（A）加强构件约束，阻止变形（B

6、） 锤击法（C）焊件预热（D）焊后退火19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20 符号L 125 X 1O表示。（A）等肢角钢（B）不等肢角钢（C）钢板（D）槽钢21钢材的标准应力-应变曲线是试验得到的?（A）冷弯试验；（B）单向拉伸试验；（C）疲劳试验；（D）冲击试验 22轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为(A)格构式构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹式构件;(B) 考虑强度的降低的影响;(C) 考虑剪切变形的影响；(D) 考虑单肢失稳对构件承载力的影响;23实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的x主

7、要是考(A) 截面塑性发展对承载力的影响；(B) 残余应力的影响；(C) 初始弯矩的影响；(D) 初始偏心的影响；24图示普通螺栓连接中，受力最大的螺栓位置是 (A)a( B)b ( C)c ( D)d11-125 Q345钢材中的345表示钢材的。(A)屈服强度；(B)抗拉强度；(C)比例极限；(D)疲劳强度26钢材内部除含有Fe, C外，还含有益元素 (A)N，O, S，P (B) Mn，Si(C)Mn， 0, P (D)Mn， S27当钢材具有较好的塑性时，下列正确的描述是 。(A) 焊接残余应力会降低结构的静力强度(B) 焊接残余应力提高结构的刚度(C) 焊接残余应力不影响结构的静力强

8、度(D) 焊接残余应力不影响结构的刚度、填空题1. 高强螺栓根据螺栓受力性能分为两种2钢材是理想的体。3钢结构主要的连接方式有 连接和连接4 钢材中化学元素硫的含量太多会引起钢材的 。5 轴心受压构件整体失稳的形式有 、。6 对接焊缝采用斜焊缝时，可以提高承载能力，当满足 条件，不必计算焊缝强度。7角焊缝按照力的方向和长度方向的不同分为 和。L高强螺栓根胭螺栓受力性能分为 承压型和摩擦型 两种口2. 钢材是理想的 惮塑性 体.钢结构主要的连接方式有_焊按连接和4. 钢材中化学元素硫的含量太多会引起钢材的 热脆5. 轴心受压构件整体失稳的形式有 弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。&对接焊缝采

9、用斜焊缝时，可以提奇承载能力.岂满足斜焊缝轴线和外九N之 间的夹角条件,不必计算焊缝强度。7. 侑焊缝按照力的方向和长度方向的不同分为平行于力作用方向的侧而角焊 缝、垂直于力作用方向的正仰角焊缝与力作用方向斜交的斜向角焊缝和围焊缝。8. 钢材中化学元素磷的含量太多会引起钢材的冷脆9. 钢材的强度设计值是以屈服强度 为标准的。10. 同等钢号的钢板，随着钢板厚度的越来越薄，钢板的强度_高三、问答题1钢结构的特点是什么?（1）建筑钢材强度高，塑性和韧性好； （2）钢结构重量轻；（3）材质均匀，与力学计算的 假定比较符合；（4）钢结构制作简便，施工工期短； （5）钢结构密封性好；（6）钢结构耐 腐蚀

10、性好；（7）钢材耐热来耐火；（8）钢结构可能发生脆性断裂。2.钢结构对材料的要求有哪些？答案：钢材的种类繁多，性能差别很大，适用于钢结构的钢材只是其中的一小部分。 用作钢结构的钢材必须满足下列要求。（1）强度要求用作钢结构的钢材必须具有较高的抗拉强度和屈服点。钢结构设计中常把钢材应力达 到屈服点作为承载能力极限状态的标志、因此其值高可以减小截面，从而减轻自重，节约 钢材，降低造价。而抗拉强度是钢材塑性变形很大且将破坏时的强度，其值高可以增加结 构的安全保障。（2 ）变形能力钢材有两种完全不同的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。塑性破坏的主要特征是破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互

11、垂 直交错的锈迹剥落线；只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口 呈纤维状，色泽发暗：由于塑件破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间校长， 容易被发现和抢修加固，因此不至发生严重后果。钢材塑性破坏前的较大塑性变形能力， 可以实现构件和结构中的内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而 提高了结构的承载能力，钢结构的塑性设计就是建立在这种足够的塑性变形能力上。脆性破坏的主要特征是破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形. 而突然迅速断裂。计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始，破坏后的断口平直，呈有光泽 的昆粒状或有人字纹。出于破坏前没有任何预兆，

12、破坏速度又极快，无法察觉和补救，而 且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过 程中，要特别汽意防止这种破坏的发生。（3）加工性能加工性能包括冷、热加工和可焊性能。钢材应具有良好的加工性能，以保证其不但易 于加工成各种形式的结构，而且不致因加工对强度、塑性及韧性带来较大的不利影响。 外，根据结构的具体工作条件，在必要时还要求钢材具有适应低温和腐蚀性环境、抵抗冲 击及疲劳荷载作用的能力。3简述普通螺栓的五种破坏形式，其中哪几种破坏形式通过构造保证，如何保 证，哪几种破坏形式通过计算保证？普通螺栓的五种破坏形式：（1）螺栓杆被剪坏；（2）螺栓杆或板件被挤压 破坏

13、；（3）板件端部被剪坏；（4）板件被拉断；（5）螺栓杆受弯破坏。其中（3）（5）通过构造保证，（3）通过限制端距2d0, （5）通过板叠厚度w 5d,其是d 为螺栓直径，dO为螺栓孔径。（1） （2） （4）通过计算保证。4.影响受弯构件整体稳定的因素有哪些？蹈响受弯构件整休稳定悶素有：X荷载种类N荷载作用位迓乳截面刚度；Ek GI等4、 受弯构件的支承条杵5钢结构设计中为什么用屈服强度作为钢材的强度设计值，而不用抗拉强度？因为钢材经过屈服强度后将进入塑性变形阶段，虽然不会破坏，但其变形是不可逆的。 在工程设计中，需要的不只是不破坏，关键是能正常使用。发生塑性变形后会影响构件及 结构的正常使用

14、，因此材料强度不能取抗拉强度，只能取屈服强度。屈服强度作为设计强 度标准值。因为钢材过了屈服强度后，会有一定的延伸率，这段时期钢材的强度会低的。 对无明显屈服点的钢材，其设计强度应以极限强度的75%来定。6承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓在受剪状态的计算有何不同？摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大 摩擦力为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦 力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接杆件按弹性整体受力。承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接 板件之间发生相对 滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接

15、就靠螺栓杆身剪 切和孔壁承压以 及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压 破坏作为连接 受剪的极限状态。7轴心压杆的整体失稳形式有哪几种？工字型截面的轴压构件是什么失稳形式？详P189整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。主要有：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲三种。一旦钢结构的温度达 600° C及以上时，因此高温作用的钢结构，当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，当结构表面长期受辐射热达150。C以上或在短时间内可能受到火焰作用时，轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的细长程度有时 也有关系。一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时

16、只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。单轴对称截面如不对称工形截面、形截面、T形截面等，在绕非对称轴失稳时也是弯曲失稳；而绕对称轴失稳时，不仅出现弯曲变形还有扭转变形，称为弯扭失稳；8相同钢种的薄钢板和厚钢板的强度哪个更高？为什么？钢材的轧制能使金属的晶粒弯细，并消除显微组织的缺陷，也可使浇注时形成的气孔，裂纹和疏松，在高温和压力作用下焊合。因而经过热轧后，钢材组织密实，改善了钢材的力学性能，薄板因辊轧次数多，其强度比厚板高9钢材在高温下的性能如何？为什么？钢材的性能受温度影响十分明显，以低碳钢在不同正温下的单调拉伸试验为例，在150。C以内，钢材的强度、弹性模量和塑性均与常温相近，变化不大。但在25

17、0。C左右，抗拉强度有局部性提高，伸长率和断面收缩率均降至最低，出现了所谓的蓝脆现象。显然钢材的热加工应避开这一温度区段。在300° C以后，强度和弹性模量均开始显著下降，塑性显著上升，达到 600。C时，强度几乎为零，塑性急剧上升，钢材处于热塑性状态。由上述可看出，钢材具有一定的抗热性能，但不耐火，一旦钢结构的温度达600° C及以上时，会在瞬间因热塑而倒塌。因此高温作用的钢结构，应根据不同情况采取防护措施；当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，应采用砖或耐热材料做成的隔热层加以保护；当结构表面长期受辐射热达 150° C以上或在短时间内可能受到火焰作用时，应采取

18、有效的防 护措施。四名词解释疲劳破坏疲劳破坏，指材料在远低于材料强度极限的交变应力作用下，材料发生破坏的现象。蓝脆现象不同种类的钢筋，其强度随温度的变化规律有所不同。对于钢筋混凝土结构常用的普通低碳钢，随着温度的升高，屈服台阶逐渐减小，至U300 C时屈服台阶消失。400 C以下时，随温度升高，钢筋的抗拉强度和硬度均比常温略高，但是塑性降低。这种现象称为 蓝脆现象。蓝脆现象由形变时效引起钢材的机械性能变化中，在3o（rc附近有抗拉强度、 换度升高，而延伸率、断而收缩率下降的现辣应力集中在材料断面急剧变化， 结构形状急剧变化， 材料内部有气孔、夹渣等缺陷，断面开孔等部位， 应力比正常值高出许多，

19、这种现象就叫应力集中。五、计算题1.验算图示直角角焊缝的强度。已知静荷载 F=120kN （设计值），hf=8mm ,钢材为Q235- BF钢，手工旱，焊条为E43型，f,160Nmm2。1.解:将F移至焊縫形心.P 240kNx/20 103 9kN2V - cos 60° F -120 = 60kN2得 MNg 103.9x35 3.64xl()BkN祝税焊缝左边点受力晟为不利.由N产生的 * 和产生的b;迭加。66.3 N/mm2103.9X1032x0.7x5x(250-?0)2x0.7hflw601032x07x8140-38.3N/tnm26M2 "7护6x36

20、4x1()62乂07x8*140299.5 N/mm2代入:焊缝强度满足婆求.-141.2 N/曲/ <7/ - 160Nlmm2.图示为一管道支架，支柱的设计压力为 N -1600KN （设计值），柱两端铰接， 钢材为Q235,钢材强度设计值f =215N/mm2柱截面采用焊接工字形截面（对x和y轴均属b类），翼缘板为焰切边，截面无削弱,! 1-150。验算支柱的整体稳定和局部稳定是否满足要求-250X14 -250X14yi-ib类截面轴心受压构件的稳定系数“0123456789200.9700.9670.9630.9600.9570.9530.9500.9460.9430.9393

21、00.9360.9320.9290.9250.9220.9180.9140.9100.9060.903400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6941.初达酸面僚设afo.塑合«nET5/>eo8F沦对或了傷=八6

22、。畫更的叢面几何呈为=92.2cm116OOX1O3O.8O71c 215 xlO26006010 .0cm300605.Ocni直*M. a对工#应n/# =0.430.43=23cmmiff 73b.fans*的mtmio下这_步.不冋ift讨者的盖痢较大.估讨的尺寸仏/>R« 考.给岀一个至的可根ttMR材的矩桔 与经乜定«» 尺寸.4-9<icni2p(25 x 27 ,8324.2 x 25)= 13250 cmjy(2 x 1 .4 > 25 + 25 x 0.8 )= 3645 cm 4"宀占二严雰"“an “作

23、=J = 6.36cm2、厳面齡算sms无7UHSS可不(I)网度和斷体4定輪貝= 49.46 < 久=150x 412.131 J九=2 = .222. = 47.09 < Ul= 150 矽朋度沒足豪求y i. 6.371 J因对鼻轴和，紬炉值均属b类.=49.46>故取长细比较大值人=49.46査 PH 表 4.2得 3 = 0.859N<pA=207 N /mni J v215A/mm21 600 > 1 030.859> 90>T10j<»体4性茨足要求（2）舄部整体泄验Hi'2J5丄=-8.9 < 110 十

24、0 119 J6 J.* 14.59t九 250z*-=31.25(25+0.5 t9.56k三 49*738135敏膚部税定性31足赛求3验算如下图所示轴心受压柱的整体稳定性。 柱两端为铰接，柱长为5m,焊接工形组合截面，火焰切割边翼缘（对 x和y轴均属b类），承受轴心压力设计值N=1200kN，采用Q235钢材，门亍、山11在柱中央有一侧向（x轴方向）支承。QMQn250OTT II II II II II II II II II II II II II II IIb类截面轴心受压构件的稳定系数0123456789气5200.9700.9670.9630.9600.9570.9530.95

25、00.9460.9430.939300.9360.9320.9290.9250.9220.9180.9140.9100.9060.903400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694AF25y *15珀: J t *lr r 0J

26、x !$712 > 1X 2$K 14xaiS40 I WliJcii11 d # k f ：I/ «2Sxar/l2+2xUx2S,/l2-3Mktai>t « I4>L = J/jA * JlYiJKyg任I!dkh Ji：） 6W>W/如a6J7im 11 升A*L/C etiaytXI） = 4446th 如4*L/£3tty6U47（h ttyMlUc KABl«师幼什丧“戟询用）（分丄丄=邓= 21012科/砌，< f体体01逑屡求（I骨护片f门冊其匕畑裁耐无扁,故（i）h 札=250/M25 <25+0,

27、54 a 25*0.5x4946 = 49 73 门计bji- 2Ml u HMMAh 山"« =山川1囚起厂|抽,I if 所a灼佩is宅也施鼎足©卅-戟休稳定满足耍求.截而无削舸，故哥度然滿足=4试设计如图所示角钢与连接板的连接角焊缝（三面围焊） 。轴心力设计值N =830kN （静力荷载）角钢为2 L125X 80X10,长肢相连，hf=8mm连接板厚 度t = 12mm钢材Q235，手工焊，焊条E43系列。hfmax=t-（1 2）mm=10mm-（1 2）mm=9mr或 8mmh fmax=1 2t min =1.2 X 10mm=12mmhr = 1.

28、5 J? = 1.5V12nim = 5.2mnihf=8mm正面角焊缝所能承受的内力A' =汕曲外=2 x 0.7 x 8 x 125 x 1-22 x 160Ar = 273JUlV肢背和肢尖焊缝分担的内力=0.65 X 830-0.5 X 273kN=403kN肢背和肢尖焊缝需要的焊缝实际长度为取 235mm2x(151 x ltf12x U.7x K x 16()r?i nt = !)4f7irrf，取 95mm=0.35 X 830-0.5 X 273kN=154kN_ ' n 打一新菩薙接支握杆，杆怅1”叫采用工踊盘蓋轧普工宇洞，舸材为捷3乩杆件攏面无消题，承竟容力

29、閒藪轴也 竝力设计値4150疋"弯拒设计口5師,试膽苴该材料是否安全可用。解：由磐冈表查得血说的截面几何特征3 51匕删叭-40!. 4曲j=io. IT cm, iy =2 cm强度验算藝得甘N + 胚=15X1/ 沪忑43511.05x401 IxlO3=(30.92+177.95)莎出佔 </= 25 列赢1储丸W舸比在y轴方向 = = = 250 < = 00iy 24醸面湛足京求-=_1 如 _ =178酎“ </ = 310Af/wtff?押粒 1.05x726.7xl03抗禺握厦计茸瞪排=1x(1.2x10 + 1.4x40)x6=： 204A：Vv= =刘4 幻，=64.98<> = 125 讯曲叽 11.5x273斓冈度验算钢度验茸采用掠准值4 = 10+40 = 50ZKax = -2=-x50x62 = 225 KN/m8 8Mxl _100x106x4x103_400T_ 0Elx _ 10x2.06x105x11626x104 _ 239495.6匸丄也=丄599 Z 250整体懣定验收由表 18-5律= 0.93>