钢结构基本原理

1、钢结构基本原理一、判断题1、对2、对3、错4、对5、对6、错7、错8、错9、对10、错11、对12、对13、错14、错15、错16、错17、对18、错19、对 20、对20、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。（正确）19、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式甜计算的剪力两者中的较大值进行计算。（对）18、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。（错17、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则应验算腹板计算高度上边缘的 局部承压强度。（对）16、在格构式柱中，缀条

2、可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。（错误）15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸愈大，连接的承载力就愈高.（错误）14、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不是整体稳定控制设计 （错误13、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，出现塑性铰时来建立的计算公 式。（错）12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。原因是剪切变形大，剪力造 成的附加绕曲影响不能忽略。（对）11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间的关系曲线。（对）10、由于稳定问题是构

3、件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算中均采用净截面几何特征。对9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。（对8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取防潮和避雨措施。（错7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1级可以不在结构设计图纸中注 明。错6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。（错）5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程度。（对）4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系

4、数设计表达式进行计算。（对）3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（错）2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。（正确1、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个局部区域的可靠度，还没有考 虑整个结构体系的可靠度.（正确）三、选择题50、弯矩作用在对称平面内的实腹式压弯构件，在弯矩作用平面内的失稳形式是（A）。49、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60hf的*，是因为（D）。48、梁的支承加劲肋应设置在（B）。47、在焊接组合梁设计中，腹板厚度应（C）。46、钢结

5、构设计规范规定，当结构表面长期受辐射热达（B）0C以上或在短时间内可能受到火焰作用时，宜采取有效 的防护措施（如加隔热层或水套等）。45、承受静力荷载或间接承受动力荷载的工形截面压弯构件，其强度计算公式中，塑性发展系数Y x取（A）。44、在主平面内受弯的工字形截面组合梁，在抗弯强度计算中，允许考虑截面部分发展塑性变形，绕x轴和y轴的 截面塑性发展系数Y x和Y y分别为（D）。43、计算梁的（A）时，应用净截面的几何参数。42、双轴对称截面梁，其强度刚好满足要求，而腹板在弯曲应力下有发生局部失稳的可能，下列方案比较，应采用 （C）。41、（A ）对提高工字形截面的整体稳定性作用最小。40、当

6、梁整体稳定系数b0.6时，用,b代替b，主要是因为（B）。39、钢梁腹板局部稳定采用（D）准则。38、加强受压翼缘的单轴对称工字形等截面简支梁，跨中有一集中荷载作用在腹板平面内，集中荷载作用点位于（D ）时，梁的整体稳定性最好。37、焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（A）时，梁的整体稳定性最好。36、焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（A）时，梁的整体稳定性最差。35、格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑（B）。34、实际轴心受压构件临界力低于理想轴心受压构件临界力的主要原因有初弯曲和（B）;而且（B）对轴心受

7、压构件 临界力的影响是最主要的。33、格构式轴心受压构件的斜缀条一般采用单角钢截面形式，与构件肢件单面连接缀条截面按（B ）设计。32、两端铰接的理想轴心受压构件的弯曲屈曲力，仅适用于截面应力（B）的情况。31、两端铰接的理想轴心受压构件，当构件为双轴对称截面形式时，在轴心压力作用下构件可能发生（A ）。30、轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行（A）。29、在轴心受力构件的强度计算中，现行国家规范采用（C）的计算方法。28、验算工字型轴心受压柱的稳定时，公式中的A代表（C）。27、为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了（ A ）。26、轴心受压格构式构件在验算其绕虚

8、轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（C）。25、轴心受力构件的强度计算，一般采用轴力除以净截面面积，这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的？（A ）24、实腹式轴心受拉构件计算的内容有（D ）。23、计算摩擦型高强度螺栓连接的轴心拉杆的强度时（C）。22、高强度螺栓摩擦型连接与高强度螺栓承压型连接主要区别是（D）。21、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Y x主要是考虑（A）。20、钢材的设计强度是根据（C）确定的。19、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（C）型焊条。18、需要进行焊缝强度验算是（C ）。17、在钢的牌号上，屈服点由字母（D ）表示。16、

9、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）15、在碳素结构钢中，（A）不能用于焊接承重结构。14、为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据（C）等综合因素考虑，选用合适的钢材牌 号和材性。13、计算吊车梁疲劳时，下列作用在跨间内的哪种吊车荷载取值是正确的？（D）12、有关强度设计值与标准值的下列说明，何项正确（B ） ?11、钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言fv= （A）10、3号镇静钢设计强度可以提高5%,是因为镇静钢比沸腾钢（A ）好。9、3号镇静钢设计强度可以提高5%,是因为镇静钢比沸腾钢（A ）好8、钢材脆性破坏同构件（D ）无关。7、在低温

10、工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。6、某屋架，采用的钢材为Q235-B、F，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（C）N/mm2。5、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用（D ）表示4、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3、钢结构设计规范GB50017-2003推荐采用的钢材是（C ）。2、有四种不同厚度的Q345钢其中（A）厚的钢板强度设计值最高。1、随着钢材厚度的增加，下列说明正确的是（A ）。二、填空题钢结构设计规范中，钢材的强度设计值是材料强度的标准值（除以）抗力分项系数。鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能

11、力和钢材质量的综合指标是（冷弯性能合格）。承重结构的钢材应具有（极限抗拉强度）、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结 构尚应具有（碳）含量的合格保证。角焊缝按受力的方向可分为（正面角焊缝）、（侧面角焊缝）和（斜焊缝）。在加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝，以及受拉的（1）和2级焊缝，均与母 材等强，不用计算；只有受拉的（3级）焊缝才需计算。轴心受拉构件与轴心受压构件相比，轴心受拉构件设计时不需要验算构件的（稳定）。钢结构计算的两种极限状态是（承载能力极限状态）和（正常使用极限状态。）。钢材的破坏形式有（塑形破坏）和（脆性破坏）。建筑钢材的主要机械性能指标是（屈服点）、（

12、抗拉强度）、（伸长率）、（冲击韧性）、和（冷弯 性能）。钢结构的连接方法有（焊接连接）、（铆钉连接）和（螺栓连接）。角焊缝的计算长度不得小于（8hf），也不得小于（40mm）。侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于（60 hf）。钢材的抗剪强度与屈服点的关系式是。轴心压杆可能的屈曲形式有（弯曲屈曲）、（扭转屈曲）和（弯扭屈曲）。轴心受压构件的稳定系数与（残余应力）、（初弯曲）、（初偏心）和（长细比）有关。提高钢梁整体稳定性的有效途径是（加强受压翼缘）和（增加侧向支承点）。焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用*（宽厚比）的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用 设置（设置加劲肋）的方法来解决。

13、钢结构设计规范中，荷载设计值为荷载标准值（乘以）分项系数。冷弯实验是判别钢材在弯曲状态下的（塑性应变能力）和钢材质量的综合指标。角焊缝的焊脚尺寸不宜大于（较薄焊件厚度的1.2倍，钢管结构除外），也不得小于（6mm） o 轴心受拉构件计算的内容有（强度）和刚度。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）。荷载作用在上翼缘的梁较荷载作用在下翼缘的梁整体稳定承载力（高）。承受静力荷载或间接承受动力荷载的工形截面压弯构件，其强度计算公式中，塑性发展系数yx 取（1.05）。工字形截面组合梁的抗弯强度计算考虑部分截面发展塑性时，其受压件翼缘板的外伸宽度应满足 Cb/tO

14、 13 V235/fy）。四、论述题一、钢结构具有哪些特点？答：钢结构具有的特点：1钢材强度高，结构重量轻2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性3钢结构装配化程度高，施工周期短4钢材能制造密闭性要求较高的结构5钢结构耐热，但不耐火6钢结构易锈蚀，维护费用大。二、钢结构的合理应用范围是什么？答：钢结构的合理应用范围：1重型厂房结构2大跨度房屋的屋盖结构3高层及多层建筑4轻型钢结构5塔桅结构6板壳结构7桥梁结构8移动式结构三、钢结构对材料性能有哪些要求？答：钢结构对材料性能的要求：1较高的抗拉强度fu和屈服点fy2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能3良好的加工性能四、钢材的主要机械性能指标是什么？各

15、由什么试验得到？答：钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长 率由一次静力单向均匀拉伸试验得到；冷弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定五、影响钢材性能的主要因素是什么？答：影响钢材性能的主要因素有：1化学成分；2钢材缺陷；3冶炼，浇注，轧制；4钢材硬化；5温度；6应力集 中；7残余应力；8重复荷载作用六、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 力性质七、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

16、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，且连接变形小八、焊缝可能存在的缺陷有哪些？答：焊缝

17、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。九、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。*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*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111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11级合格要求；（见钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 ） 十、对接焊缝的构造要求有哪些？答：对接焊缝的构造要求有：1

18、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。十一、普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接

19、，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，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。十二、普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时，哪些破坏形式是通过计算来防止的？哪些 是通过构造措施来防止的？如何防止？答：普通螺栓抗剪连接

20、中的五种破坏形式：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。以上五种可能破坏形式的前三种，可通过相应的强度计算来防止，后两种可采取相应的构件措施来保证。一 般当构件上螺孔的端距大于2d0时，可以避免端部冲剪破坏；当螺栓夹紧长度不超过其直径的五倍，则可防止螺杆 产生过大的弯曲变形。十三、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（fy/fu ）。8.8 级为：fu 800N/mm2，fy/fu=0.8 10.9 级为：fu 1000N/mm2，fy/fu=0.9十四、轴心压

21、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。十五、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。十六、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

22、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）。十七、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

23、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 十八、什么叫钢梁丧失局部稳定？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。十九、压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？答：可见，压弯构件

24、的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时，虽然也考 虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，将其作为压弯构件，但主要还是承受轴心压力，弯矩的作用带有一定的偶 然性。对压弯构件而言，弯矩却是和轴心压力一样，同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力，同 时使构件一经荷载作用，立即产生挠曲，但其在失稳前只保持这种弯曲平衡状态，不存在达临界力时才突然由直变 弯的平衡分支现象，故压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性属于第二类稳定问题，其极限承载力应按最大强度理论 进行分析。二十、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，应应用薄板稳定

25、理论，通过*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 用问题五、计算题1、如图所示节点，钢材为Q235,焊条E43型，受斜向静拉力设计值566KN，节点板与构件用坡口二级焊缝焊接，宽 度L（mm）应采用下列何值？（A）295（B） 280（C） 395（D） 425答-解：H=V=566

26、/ln 2=400kN i =(400 x 103)/(12x 215) +2x 12=179mm i =(400 x 103)/(12 x 125) + 2 x 12=291mm最后取1 =295mm400 xl0J +2x12 = 17912x21512x125fwlfl I f； = 16UX / 加的 访即3间心 虬.如芝i.”7T 53mg印机IL臾疝人知 I ft. SG -tt -2) 10-(1- 1)9 *SIW #J E升姓星人L= h, 2xU7x8m1W+ 2x8 二 2O0mM2、设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N = 1250kN,(静载设计值

27、)，钢材Q235,焊条E43, 手工焊。有关强度设计值_/=215 N/mm2, fwf=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝、实际长度取cm整数)答：端缝：N1=2bXh xp fXffw=2X320X0.7X6X 1.22X 160X10-3=524.7Kn侧向：N =N-N =1250-524.7=725.3Kn 21Lw2=N(4X0.7Xhf Xf)+5=725.3X 103/(4 X0.7X6X 160)+5=275mm=28cm盖板全长 L=2LW2+1cm=2 X 28+1=57cm3、设计矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头。(如图所示，单位mm)。已知轴心拉力设计

28、值N=600KN，有关 强度设计值：fb =130N/mm2, /b =305 N/mm2, / =215 N/mm2。粗制螺栓 d=20mm，孔径 d0=21.5mm。解：Nb =n (n d2/4)fb =2 X (n /4) X 202 X130 X 10-3=81.7kNNb =dZ tf b=20X 18X305X 10-3=109.8kNNb . =81.7kNa)n=N/Nb . =600/81.7=7.3kN取8个b)排列中距3d=64.50取80端距2d =43.00取50边距1.5d=32.25取400净截面验算I-I A = (160-2X21.5) X 18=2106O

29、 = N/A=600X103/2106=285MPa215MPa n说明净截面强度不够，接头不能承受600kN的拉力，经验算，盖板应采用12mm厚钢板，被连接板应采用25mm钢板。拼接板长 l=2X(2X50+3 X80)+10=690mm-oi -NW 78ZS=N0m8ZS=SI3X0003XO习V(feNfL 0=L -0-6SZ 0)1/L 0-6L 。顼一 VL 制1/0096=、！/】=imuimu展 l 二HUUI901XZ 9计mOOGXOZX (Zl/l) Xl=II 6=l/0096=/l= X0001/3 入 V /、imug找二90 x鸵团 / = XI / =J倾19

30、01 x %团二09, X003X03X3+e00SX8X3I/I= I000=8X003+ (003X03) 3=V4 答：A=2 (20X500) +500X8=24000mm2I =1/12 X 8 X 5003+2 X20X 500 X 2602=1435 X 106mm2i=ln(I/A )=(1435X106 / 24000 )=245mm入=L/i =9600/245=39.2I2X (1/12)X20X5003=416.7X106mm4i=ln (I /A) = ln( 416.7X106 / 24000 )=132mm入=L/i =9600/132=72.7入-9 = 0.739-0.7/1(0.739-0.732)=0.734N 司Af=0.734X24000X215=3787440N=3787.44kNA = 2(20 x500) + 500 x8 = 24000mm2I =1x8x500, +2x20 x500 x260? =1435xl0