钢结构-习题集(含答案)

第.验算下图所示的直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的斜向力（静荷载设计值），，角焊缝的焊脚尺寸，实际长度，钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，，。141.如下图所示的轴心受压柱，已知：N=950kN，钢材为Q235AF，，，，为b类截面。要求验算该柱是否安全？λ30405060708090φ0.9360.8990.8560.8070.7510.6880.621142.有一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度,截面为焊接组合工字形，尺寸如下图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比。对x轴为b类截面，对y轴为c类截面。b类截面：λ30405060708090φ0.9360.8990.8560.8070.7510.6880.621C类截面：λ30405060708090φ0.9020.8390.7750.7090.6430.5780.517要求：（1）验算整体稳定性（2）验算局部稳定性143.验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。图中，，轴心力的设计值为。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，三级质量检验标准，施焊时加引弧板。。144.验算下图所示的普通螺栓连接是否满足强度要求，已知螺栓直径，孔径为，C级螺栓，构件和螺栓均用钢材Q235，承受竖向荷载设计值为。，，，145.如下图所示的拉弯构件承受静力荷载，轴向拉力的设计值为460kN，横向均布荷载的设计值为10kN/m。采用普通工字钢28a，截面无削弱，材料为Q235-B，要求验算该拉弯构件是否安全。已知普通工字钢28a，截面面积A=55.37cm2，自重43.47kg/m，Wx=508.2cm3，ix=11.34cm，四、简答题146.什么叫做钢材的疲劳？疲劳破坏的特点是什么？147.说明结构的极限状态分类及具体内容。148.钢材的选用原则是什么？149.钢结构对钢材的要求是什么？150.抗剪螺栓连接的破坏形式有哪些？151.钢结构的特点是什么？152.论述屋盖支撑的作用。153.什么是梁的整体失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？154.如何提高梁的整体稳定性？其最有效而经济的方法是什么？155.什么是有檩屋盖和无檩屋盖？各自的特点如何？156.何为偏心受力构件？实腹式压弯构件在弯矩作用平面内失稳是何种失稳？在弯矩作用平面外失稳是何种失稳？两者有何区别？五、判断改错题答案一、单选题1.D2.C3.C4.B5.A6.D7.C8.B9.A10.D11.D12.A13.C14.A15.B16.B17.D18.B19.A20.C21.A22.A23.C24.D25.A26.A27.A28.D29.C30.C31.B32.A33.D34.A35.B36.D37.C38.B39.D40.C41.D42.C43.B44.B45.B46.B47.C48.D49.C50.D51.D52.B53.A54.C55.D56.C57.D58.C59.B60.B61.B62.C63.C64.B65.C66.C67.D68.A69.D70.B71.B72.C73.C74.B75.C76.D77.C78.A79.B80.D81.A82.B83.B84.D85.D86.C87.A88.D89.D90.C91.D92.C二、填空题193.脆性94.冲击韧性95.应力幅96.碳97.冷弯性能合格98.热脆99.好100.伸长率101.≥5×104102.小103.最大承载能力104.正常使用105.设计值106.标准值107.1.0108.受剪109.静力强度110.仰焊111.摩擦力112.强度相适应113.承受静载114.E50型115.2do116.长细比117.三118.单肢稳定119.比例极限fp120.稳定121.铰接连接122.受压123.刚度124.小125.设置支承加劲肋126.剪力127.纵向128.弯曲屈曲129.弯扭屈曲130.长细比131.刚接132.60m133.≤30m134.≤18m135.无檩体系三、计算题136.解：F=400kN，每片连接板受F/2=200kN，将其移至螺栓群中心，得：，（1分）（1分）由V在每个螺栓中引起的剪力为：（1分）由T在最外角点螺栓产生的剪力：（3分）（3分）（2分）（2分）（1分）所以，牛腿与柱翼缘的连接满足要求。（1分）137.解：将外力P向焊缝形心简化，得V=P=100kN（1分）M=P·e=30000kN·mm（1分）由V在焊缝中产生的剪应力为：（4分）由M在焊缝中产生的正应力为：（3分）代入强度条件：（5分）所以，强度满足要求。（1分）138.解：将F移向焊缝形心O，三面围焊焊缝受力：N=F=370kN，T=F·e=370×80=29600kN·mm（1分）在计算焊缝的面积和其惯性矩时，近似取和为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大于和，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm。焊缝截面惯性矩：（1分）（1分）（1分）在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，A、B两点产生的应力最大，但在A点其应力的水平分量与N力产生的应力同方向，因而该焊缝在外力F作用下，A点最危险。由N在A点产生的应力为：（2分）由扭矩T在A点产生的应力的水平分量为：（2分）由T在A点产生的应力的垂直分量为：（2分）代入A点的强度条件：（4分）所以，该连接安全。（1分）139.解：（1）单个螺栓的承载力由已知得，。单个螺栓受剪承载力设计值：（1分）单个螺栓承压承载力设计值：（1分）取和的较小值为单个受剪螺栓的承载力设计值，即。（2）内力计算将力简化到螺栓群形心，则作用于螺栓群形心的轴力、剪力和扭矩分别为：（1分）；（1分）（1分）（3）螺栓强度验算在轴力、剪力和扭矩作用下，1号螺栓最为不利，其受力为：（1分）；（1分）（1分）（1分）螺栓“1”承受的合力为：（5分）所以，该螺栓连接满足要求。（1分）140.解：（1）将斜向力分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即：（2分）（2分）（2）计算和：（3分）（3分）（3）验算斜焊缝的强度：由已知得；焊缝同时承受和作用，验算如下：（4分）所以，该连接满足焊缝强度要求。（1分）141.解：因为截面无削弱，只要柱的整体稳定和局部稳定满足要求，就不会发生强度破坏。（1分）整体稳定性：（1分）（1分）（1分）（1分）由λ=78.2，按b类截面查表得（2分）所以,（4分）将绕y轴丧失整体稳定。局部稳定性：翼缘：（2分）腹板：（2分）142.解：（1）验算整体稳定性（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）对x轴为b类截面，对y轴为c类截面，查表：（1分），如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允许范围之内。（3分）（2）验算局部稳定a.翼缘（2分）b.腹板所以局部稳定均满足。（2分）143.解：（1）；因为施焊时加引弧板，所以。（3分）（2）焊缝正应力：（10分）所以，焊缝强度满足要求。（2分）144.解：（1）一个螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值，，（2分）（2分）（2分）（2）受力最大的1号螺栓所受的剪力和拉力分别为（2分）（2分）（3）代入验算公式（3分）（2分）145.解：普通工字钢28a，截面面积A=55.37cm2，自重43.47kg/m＝0.426kN/m，Wx=508.2cm3，ix=11.34（1）构件跨中截面的最大弯矩（3分）（2）强度验算验算跨中截面最下边缘纤维的最大拉应力，即（6分）所以强度满足要求。（1分）（3）刚度验算验算长细比如下：（2分）（2分）所以刚度满足要求。（1分）四、简答题146.答：钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时，也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳。疲劳破坏一般总在有缺陷的截面处开始，该处应力分布很不均匀，形成应力集中，在应力高峰附近将出现微观裂纹，而在连续反复的循环荷载作用下，微观裂纹将不断扩展，逐渐形成宏观裂纹，这时截面被削弱，裂纹处应力集中更加严重，在应力高峰附近形成三向的同号拉应力场，塑性变形受到限制，在连续反复荷载达到一定的循环次数时，被不断削弱的截面就会产生突然的脆性断裂。147.答：结构的极限状态分两类：（1）承载能力极限状态：对应于结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的最大塑性变形。包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。（2）正常使用极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的情况。包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。148.答：（1）结构的类型和重要性；（2）荷载的性质；（3）连接方法；（4）结构所处的温度和环境；（5）构件的受力性质；（6）钢材厚度。149.答：抗拉强度、屈服强度较高；塑性、韧性较好，耐劳性能好；工艺性能（包括冷、热加工及可焊性）好；适应低温、高温和腐蚀环境；价格低。150.答：（1）栓杆被剪坏，通过计算来保证；（2）栓杆弯曲破坏，通过构造来保证；（3）孔壁挤压破坏，通过计算来保证；（4）板件冲剪破坏，通过构造来保证；（5）构件净截面强度破坏，通过计算来保证。151.答：（1）建筑钢材强度高，塑性韧性好（2）钢结构的重量轻（3）材质均匀和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）钢结构密闭性较好（6）钢结构耐腐蚀性差（7）钢材耐热但不耐火（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。152.答：（1）保证屋盖整体性，提高空间刚度（2）为屋架弦杆提供侧向支承点（3）承担和传递水平荷载（4）保证结构安装时的稳定与方便153.答：梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材的强度，但其变形会突然离开原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，这就称为梁的整体失稳。主要因素：梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度，抗翘曲刚度，梁侧向支撑点之间的距离，梁的截面形式，横向荷载的形式、在截面上的作用位置等。154.答：加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度，设侧向支撑，加强受压翼缘。其中设侧向支撑最经济。155.答：屋面材料采用大型屋面板时，屋面荷载通过大型屋面板直接传给屋架，这种屋盖体系称为无檩屋盖；当屋面材料采用轻型板材如石棉瓦、压