《钢结构》作业答案

1、作业一 三、简答题1钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？答：钢结构是采用钢板、型钢连接而成的结构，和其他材料的结构相比具有如下特点：（ 1）强度高，塑性和韧性好钢材强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。但由于强度高，一般构件截面较小， 受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制。 塑性好， 结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。 韧性好， 适宜在动力荷载下工作， 良好的吸能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。（ 2）钢结构的重量轻钢材容重大，强度高，建造的结构却比较轻。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量最多为钢筋混凝土屋架的1/31/4。钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，

2、同时降低地基、基础部分的造价。（ 3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，而且在一定的应力幅度内材料均为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。（ 4）钢结构制作简便，施工工期短钢结构所用材料皆已轧制成各种型材，加工制作简便，准确度和精密度皆较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。钢结构由于螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。（ 5）钢结构密闭性较好钢结构的材料和连接（如焊接）的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构、如高压容器、油库、气柜和管道等。（ 6）钢结构耐腐蚀性差钢材容易腐蚀，对钢结构必须注意防护，处于较强腐蚀性介质

3、内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂刷油漆前应彻底除锈。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。(7)钢材耐热但不耐火钢材受热，当温度在200c以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量 降低不多。温度超过200c后，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发 生蓝脆和徐变现象。温度达600c时，钢材进入塑性状态不能继续承载。(8)钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕 裂，应引起设计者的特别注意。2 .钢材“耐热不耐火”的含义是什么？规范对其有何规定钢材耐热不耐火，长期经受100c辐射热，强度没多大变化，具一定耐热性; 但温度达150c

4、以上时，须用隔热层加以保护。钢材不耐火，火烧会导致软化甚 至坍塌，重要结构必须注意采取防火措施3 .钢结构设计须满足哪些功能要求？钢结构设计时北京活动房在规定使用期限内应满足下述三方面的功能要求。(1)安全性 安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下北京活动房承受可 能出现的各种作用的能力北京活动房以及在偶然事件北京活动房如地震、飓风、 爆炸等灾害时间发生时和发生后北京活动房仍能保持必要的整体性而不致倒塌 的能力。(2)适用性 适用性是指结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的变形等。(3)耐久性 耐久性是指结构在正常维护条件下北京活动房随时间变

5、化而仍能 满足功能要求的能力。如应合理选择材料或采取防护措施以防止钢材的绣等。常用钢结构工程的术语、符号有哪些？4.时效硬化和人工时效各指什么时效硬化：时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变化， 通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室 温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同。5什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负 温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的 根源。

6、在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中。 这同样是影响钢 结构和钢构件疲劳强度的主要因素。 但在钢结构和钢构件中，产生应力集中的原 因则极为复杂，因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多。钢结构和钢构件在截面突然改变处都会产生应力集中，如梁与柱的连接节点、柱 脚、梁和柱的变截面处以及截面形孔等削弱处。止匕外，对于非焊接结构，有钢材表面 的凹凸麻点、刻痕，轧钢时的夹渣、分层，切割边的不平整，冷加工产生的微裂纹以及 螺栓孔等等。对于焊接结构还有焊缝外形及其缺陷，缺陷包括气孔、咬肉、夹渣、焊根、 起弧和灭弧处的不平整、焊接裂纹等等。除此之外，还有结构和构件中的残余应力以及

7、结构和构件所处的环境等都会对其 疲劳强度有影响。在有腐蚀性介质的环境中，疲劳裂纹扩展的速率会受到不利的影 响。7.钢材常见的冶金缺陷有哪些，各自的具体含义是什么？答：1.裂纹一般呈直线状，有时呈Y形，多与拔制方向一致，但也有其他方 向，一般开口处为锐角2 .重皮（结疤）表面呈舌状或鱼鳞片的翘起薄片：一种是与钢的本体相连结，并 折合到表面上不易脱落；另一种是与钢的本体没有连结，但粘合到表面易于脱落3 .折叠 钢材表面局部重叠，有明显的折叠纹4 .气泡表面无规律地分布呈圆形的大大小小的凸包，其外缘比较圆滑。大部是鼓起的，也有的不鼓起而经酸洗平整后表面发亮，具剪切断面有分层5 .疏松钢的不致密性的表

8、现。切片经过酸液侵蚀以后，扩大成许多洞穴，根据 其分布可分：一般疏松、中心疏松6 .缩孔残余在横向酸浸试片的中心部位，呈现不规则的空洞或裂缝。空洞或裂 缝中往往残留着外来杂质7 .非金属夹杂物在横向酸性试片上见到一些无金属光泽，呈灰白色、米黄色和 暗灰色等色彩，系钢中残留的氧化物、硫化物、硅酸盐等8 .金属夹杂物在横向低倍试片上见到一些有金属光泽与基体金属显然不同的金 属盐9 .过烧 观察经侵蚀后的显微组织时，往往在网络状氧化物周围的基体金属上可 看到脱碳组织，其他金属如铜及其合金则有氧化铜沿晶界呈网络状或点状向试样 内部延伸10 .晶粒粗大 酸浸试片断口上有强烈金属光泽8简述温度对钢材性能产

9、生的影响答不同的钢材在不同温度下性能不一样太笼统了，一般来说温度对钢材的力学性能影响最大，温度过低会发生冷脆，温度过高会产生品项蠕变，作业四【解】：将F分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力N F sinF sin 45230 2162.6(kN)(1分)M N e 162.6 0.03 4.9(kN m) (1 分)N2hX162.6 1032 0.7 8 (220 16)71.2(N mm1 2)(2分)6M2helw26 4.9 1062 0.7 8 (220 16)263.1(N mm2)(2分)V F cosf3141.4 102 0.7 8 (220 16)71.263.1134.3(

10、N mm2)(1分)F cos45200162.6(kN)(2 分)71.2(N mm2)(2分)N ( A)250 103 (0.339 35.5 100)207.7 215N. mm2作业四：四、【解】：梁自重产生的弯矩为:12M1 587 1.2 62 3170 N m (2 分) 8外荷载在跨中产生的最大弯矩为：1_ _2_,M2 35000 1.2 62 189000 N m(2 分)8总弯矩为:189000 3170 192170 N m （1分）验算弯曲正应力:Mx192170 103xWnx1.05 875103209.2N/mm2< f =215 N/mm 2（3分）验

11、算支座处最大剪应力:支座处剪力:（2分）X 35000 X 6+587XX 3= 107113.2 NVS 107113.2Itw 30.7 10 10剪应力:34.9 N/mm 2 v fv = 125 N/mm 2（ 3 分）绝密启用前座位号西京学院2016-2017学年第一学期期末考试2013级土木工程专业（本科）钢结构原理与设计试卷总分题号一二三四五评卷人题分1620102430复查人得分得分评卷人复查人、填空题（共 16空，每空1分，共16分）钢材的力学性能包括1.、塑性、及韧性。3.4.5.6.在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是A.消除起落弧在焊口处的缺陷C.减小焊接残余变形直角角

12、焊缝的有效厚度he等于（AhfBhfChfD. 4mm摩擦型高强螺栓的抗剪连接主要是靠（A.栓杆抗剪和承压C.栓杆抗剪单个普通螺栓受剪时的设计承载能力由A.由单个螺栓抗剪设计承载力C.由单个螺栓承压设计承载力B.对被连接构件起到补强作用D.防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量）来传递剪力。2.钢结构的焊接方法有钏钉连接、三种。7.轴心受压构件的整体稳定系数与（3.高强度螺栓连接按其受力特征分为两种类型。A.构件截面类别、计算长度、4.轴心受压构件设计需分别进行、整体稳定、的验算。C.构件截面类别、两端连接构造、5.格构柱的横截面上，穿过肢件腹板的轴称为,穿过两肢之间缀材的轴称为8.对格构式轴压杆绕

13、虚轴的整体稳定计算时,6.为满足梁的局部稳定通常采用设置加劲肋，加劲肋分为和短加紧A.格构柱剪切变形的影响肋、7.弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件，采用缀条式格构柱，其分肢的稳定应按构件9.进行验算。8.考虑钢材塑性性能，对承受静力荷载的压弯构件的强度计算，以截面出现为强度极限。C.缀材弯曲变形的影响B.连接板件间的摩擦力D.孔壁承压）确定。B.D.由单个螺栓抗剪和承压设计承载力中的较大值由单个螺栓抗剪和承压设计承载力中的较小值）等因素有关。B.D.用换算长细比构件截面类别、构件截面类别、0x代替B.格构柱弯曲变形的影响D.缀材剪切变形的影响确定双肢格构式柱的两肢件间距离的根据是（A.单肢等

14、稳定条件C.单位剪切角1计算长度系数、钢号、x,这是考虑（)o)oB.格构柱所受的最大剪力 VmaxD.绕虚轴和绕实轴两个方向的等稳定条件得分评卷人复查人二、选择题（共10题，每小题2分，共20分）10.在钢结构中，工字形梁翼缘板的局部稳定的比值为1.碳素结构钢中，含碳量上升能使钢材的）性能上升。A.受压翼缘板的全部宽度的1/3C.受压翼缘板的自由外伸宽度A.塑性B.强度C.韧性D.焊接性2.焊缝连接采用的焊缝形式主要有两类，它们是A.手工焊缝和自动焊缝B.对接焊缝和角焊缝C.连续焊缝和断续焊缝D.仰焊缝和俯焊缝盾，其中“为（B.受压翼缘板的全部宽度D.受压翼缘板的有效宽度)o得分评卷人复查人

15、三、判断题（共5题，每小题2分，共10分）1.钢材的疲劳破坏是一种脆性破坏。2. （10分）验算图示螺栓连接的强度。牛腿用螺栓以及承托板与柱连接，螺栓布置如下图所示。承受竖向荷载（设计值）F=220kN ,偏心距为e=200mm。已知构件和螺栓均用 Q235钢材。（1）若采用C级普通螺栓，M18, Ae=192mm （10分）角焊缝的连接设计计算。 下图为角钢杆件和节点板用角焊缝搭接连接。, ftb 170N mm2 ,试验算连接强度。（2）若采用高强螺栓 M20,设计预拉力值 P=155kN ,试验算连接强度。2.在进行钢结构设计时，一般将抗拉强度fu而不是屈服强度 fy作为承载能力极限状态

16、计算的限值。3.符号“匚125X 80X 10”表示不等边角钢。4. T形连接中直角角焊缝的最大焊脚尺寸hf , max t,式中t为较厚焊件的厚度。5.实腹式轴压构件绕x、y轴的长细比分别为 x、 y,对应的稳定系数分别为则 x= y。得分评卷人复查人四、简答题（共 4题，每小题6分，共24分）刨平顶嚣O20 18F=220KN1.简述与其他结构相比，钢结构的特点有哪些。2.简述角焊缝的构造要求。3.简述实腹式轴心受压构件截面设计应考虑的原则。4.简述不考虑屈曲后强度的组合梁中加劲肋的设置原则。得分评卷人复查人五、计算题（共 3题，每小题10分，共30分）3. （10分）验算图示简支梁集中力作用处截面的抗弯强度和抗剪强度。一焊接工字形钢梁截面尺寸如下图所示，采用Q235-B制成，正应力强度设计值 f 215M mm2 ,剪2应力强度设计值fv 125N mm 。集中力作用处设有加劲肋，不计梁的自重，考虑塑性发展的系数丫 x=1.05。构件承受静力荷载产生