钢结构设计原理习题集及答案

钢结构设计原理习题集及答案钢结构设计原理习题集及答案第一章绪论练习题一、简答题1．简述钢结构的特点和应用范围。答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音承受动力荷载作构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构2．试举例说明钢结构的主要发展趋势。答：（1）高性能钢材的研制；（2）设计方法和计算理论的改进；（3）结构形式的革新第二章钢结构的材料练习题一、单项选择题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、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)下降 (C)不变 (D)升高不多7、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)两向和三向受参考答案1.B 2.C 3.D 4.A 5.A 6.B 7.C二、名词解释应力集中和残余应力答：（1）应力集中：实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以向应力，甚至会产生三向拉应力；（2）残余应力：在浇注、轧制和焊接加工过程中，因不同部位钢材的冷却速度不同，或因不均匀加热和冷却而产生。冷加工硬化和时效硬化答：（1）在冷加工（或一次加载）使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸荷（也称老化（2）150℃以内，钢材的强度、弹性模250℃（钢材表面氧化膜呈蓝色）；三、分析简答题1．钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？答：钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种：（1）塑性破坏：塑性变形很大，45°，且呈纤维答：导致脆性破坏的因素：化学成分；冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）；温度（热脆、低温冷脆）；冷作硬化和时效硬化；应力集中；同号三向主应力状态。(1)合理设计；(2)正确制造；(3)合理使用。3．什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展过程。影响疲劳破坏的主要因素？fy感。第三章钢结构的设计方法练习题一、填空题1．钢结构的设计方法大体经历了三个阶段：、和，目前《钢规》主要采用。容许应力设计法、半概率半极限状态设计法和概率极限状态设计法，概率极限状态设计法。2．结构的、、统称结构的可靠性，可靠性用来衡量。安全性、适用性、耐久性，可靠度二、分析简答题什么是结构的可靠度？可靠指标的含义？如何确定结构的可靠指标？β＝μz/σPf增大，Pf减小。2．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？要求，称此特定状态为该功能的极限状态。我国《钢结构设计规范》规定，承重结构应按下列二类极限状态进行设计：(1)于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆；(2)正常坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。3．标准荷载、设计荷载有何区别？如何应用？答：各种荷载的标准值是指建筑结构在正常情况下比较有可能出现的最大荷载期效应组合和长期效应组合进行设计。第四章钢结构的连接练习题一、选择题1．T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸，最小焊脚尺寸，式中 。t1t2t1t2t1t2t1为被连接件较大的厚度，t2为被连接件较小的厚度。2．单个普通螺栓的抗剪承载力由 确定A．单个螺栓的抗剪承载力设计值；B．单个螺栓的承压承载力设计值；C．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较小值；D．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较大值。100×810mm接（承受静载），根据焊缝长度的构造要求，侧焊缝长度最有可能取 。A．40mm； B．80mm；C．120mm； D．400mm当沿受力方向的连接长度（孔径）时，螺栓的抗剪和承压设计承载力均应低，以防止 。A．中部螺栓提前破坏； B．端部螺栓提前破坏；C．螺栓受弯破坏； D．螺栓连接的变形过大5．图示高强度螺栓群受弯后的旋转中心为 。A．a点； B．b点； C．c点； D．d点参考答案：1．C；2．C；3．C；4．B；5．B二、填空题1．焊缝类型分为和，施焊方法根据焊工与焊缝的相对位置分为 、、、 ，其中以 施工位置最好。对接焊缝和角焊缝。俯焊、立焊、横焊、仰焊，俯焊规范规定在静力荷载下侧焊缝的计算长度不宜大于 动力荷载时不宜大于 。60；40焊接残余应力将 构件的强度， 构件的度， 构件的稳定承载力。不影响，降低，降低三、简答题如何区分脚焊缝是受弯还是受扭。1受弯，图2．焊脚尺寸是否选用大的比小的好？6～8mm富余，在满足最大焊缝长度的要求下，采用小而长比大而短的焊缝好。3．在受剪连接开孔对构件截面的削弱影响时，为什么摩擦型高强度螺栓的较普通螺栓的小？0.5面强度的计算公式为：式中 N——轴心拉力或轴心压力An——构件的净截面面n——n1——所计算截面上高强度螺栓数目；f——钢材的抗拉或抗压强度设计值。上式括号内数值小于1，这表明所计算截面上的轴心力N已有一定程度的减少。对比普通螺栓受剪连接构件开孔截面的净截面强度的计算公式：显而易见，在受剪连接中，摩擦型高强度螺栓开孔对构件截面的削弱影响较小。第五章轴心受力构件练习题一、选择题1．对于焊接组合工字形截面轴心受压杆，其腹板局部稳定的高厚比限制条件根据边界条件为 的矩形板单向均匀受压确定的。A．两受荷边简支，另两边弹性嵌固； B．四边弹性嵌固；C．两边简支，另两受荷边弹性嵌固； D．四边简支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，是为 。A．B．考虑强度降低的影响；C．考虑单肢失稳对构件承载力的影响；D．考虑剪切变形的影响。范规定乘以折减系数，原因是：A．格构式柱所给的剪力值是近似的； B．单角钢缀条实际偏心受压构件；C．缀条很重要，应提高其安全程度； D．缀条破坏将影响虚轴的整体稳定。参考答案：1．A；2．D；3．B二、填空题1．为满足使用及安全的要求，当板中的局部稳定满足时，对轴心受压构件还进行 、 和验算。强度、整体稳定和构件的长细比（刚度）2．计算格构式轴心受压柱的 时，需要先求出横向剪力。此剪力大与 和 有关。缀材，柱的毛截面面积和钢材的强度3．当格构式轴压缀条柱的单肢长细比时，意味着 单肢不会先于整体而失稳，不必验算单肢稳定4．验算格构式轴心受压杆绕虚轴的稳定时，应用 查稳定系数φ值换算长细比三、分析简答题1．提高轴心压杆钢材的抗压强度能否提高其稳定承载力？为什么？Eλ的单一函数，与材料的抗压强度无关。第六章梁练习题一、选择题焊接工字形钢梁受压翼缘宽厚比限制为，式中b1为 。A．翼缘板外伸宽度（或翼缘板宽度的一半）； B．翼缘板部宽度；C．翼缘板全部宽度的1/3； D．翼缘板的有效宽度焊接工字形组合截面梁，当腹板的局部稳定验算符合：时， 。A．不必设置加劲肋；B．C．需设置横向加劲肋，加劲肋的间距要进行计算；D．除需设置横向加劲肋，还应设置纵向加劲肋3．双轴对称工字形截面简支梁，受压翼缘侧向支承点的间距和截面尺寸都不变，受 作用的梁的临界弯距为最低。A．多数集中荷载； B．均布荷载；C．纯弯曲； D．跨中集中荷载工字形截面简支梁在上翼缘受集中荷载作用，钢材为Q235，为提高其整体稳定承载力，最合理的方法是。A．改用Q345钢；B．加高腹板；C．在梁跨中下翼缘加侧向支撑；D．在梁跨中上翼缘加侧向支撑下列因素中， 对梁在弹性阶段的整体稳定承载力影响不大。A．梁的侧向抗弯刚度； B．梁所用材料屈服点；C．荷载种类；作用位置D．荷载1．A；2．C；3．C；4．D；5．B二、填空题1．钢梁丧失整体稳定性属于屈曲。平面外弯扭按照截面形成塑性铰设计的梁虽然可以节约钢材但 却比大，有可能影响使用，因此设计规范只是有限制地使用 。变形（挠度），塑性3．对组合工字形钢梁，除了要验算最大正应力和最大剪应力外，在同时受有大正应力和剪应力的截面，还要在 处验算折算应力。腹板计算高度的边缘4．为提高钢梁的整体稳定性，侧向支撑点应设在钢梁的 翼缘。受压5．影响梁整体稳定临界弯距的因素，除了梁的截面刚度和梁的侧向支承点间之外，还有 、和 。荷载种类、荷载作用位置和梁的支承情况三、简答题1．什么？体失稳。表示受压翼缘的自由长度，表示受压翼缘宽度。2．60长度限制。第七章拉弯和压弯构件练习题一、选择题当偏心荷载作用在实轴时格构柱的平面外稳定是通过 来证的。计算柱平面外稳定； 计算单肢稳定；C．柱本身的构造要求； D．选定足够大单肢间距实腹式偏心压杆在弯距作用平面外的整体稳定计算公式中，取 。弯距作用平面内最大受压纤维的毛截面抵抗矩；B．弯距作用平面内最大受拉纤维的毛截面抵抗矩；C．弯距作用平面外最大受压纤维的毛截面抵抗矩；D．弯距作用平面内最大受压纤维的净截面抵抗矩3．计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取 构件实际剪力设计值； 由公式计算的力；C．A、B两者取大值； D．由公式计算的剪力4．与基础固接的单层无侧移框架等截面柱的计算长度系数在 之间。A．0～0.1； B．1.0～2.0；C．1.0～∞； D．2.0～∞参考答案：1．B；2．A；3．C；4．A二、填空题拉弯或压弯构件强度计算公式是，当构件承受动荷载时，必须取1，其原是 。不允许截面发展塑性压弯构件在其弯距作用平面内的失稳形式是 屈曲在平面外稳形式是 屈曲。弯曲，弯扭压弯构件在弯距作用平面内的整体失稳属于 类稳定问题。二偏心受压构件计算公式中的塑性发展系数，只与 有关。截面形式5．弯距绕虚轴作用的格构式压弯构件，其弯距作用平面内的整体失稳计算宜用 准则。边缘屈曲1．等效弯距系数是怎样确定的？弯距是指其在与轴心力共同作用下对构件弯距作用平面内失稳的效应与原来非分析所得最大弯距和原来不均匀弯距与与轴心力共同作用下的二阶最大弯距相等。2．对于压弯构件，当弯距绕格构式柱的虚轴作用时，为什么不验算弯距作用平面外的稳定性？肢计算中得到保证，所以整个格构式平面外稳定性不必再计算。第八章《桥规》中的计算方法疑难解答☆问：《桥规》与《钢规》在计算拉杆和压杆计算中有何异同？答：（1）轴心受拉构件不论按《钢规》还是《桥规》，计算方法都是相同的，只是