钢结构设计原理复习题1

齐齐哈尔大学钢结构基本原理期末复习模拟试题库1一、单选题（1分×20=20分）1、下列关于荷载分项系数的论述( A )不正确。A、G不分场合均取为1.2 B、G为结构永久荷载分项系C、Q用于计算活荷载效应的设计值D、Q一般情况下取1.4，当楼面活荷载大于4kN/mm2时，取2、验算型钢梁正常使用极限状态的变形时，用荷载(B )。A、设计值 B、标准值 C、组合值 D、最大值3、钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的(A )。A、强度储备 、弹塑性阶段的承载能力C、塑性变形能力 D、强化阶段的承载能力4、钢材的冷弯试验是判别钢材( C )的指标。A、强度 、塑性 C、塑性及冶金质量 D、塑性及可焊5、在常温和静载作用下，焊接残余应力对下列哪一项没有影响(A )A、静力强度 、刚度 C、低温冷脆 D、疲劳强度326、当剪应力等于( C )fy时，受纯剪作用的钢材将转入塑性工作状态3232A、 B、32

C、1/

D、1/7、应力集中愈严重，钢材也就变得愈脆，这是因为（B ）A、应力集中降低了材料的屈服点B、应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到约束C、应力集中处的应力比平均应力高D、应力集中提高了钢材的塑性8、在结构设计中，失效概率Pf与可靠指的关系为（B 。、Pf越大，越大，结构可靠性越差、Pf越大，越小，结构可靠性越差、Pf越大，越小，结构越可靠f、P越大，越大，结构越可靠f0 9当沿受力方向的连接长度l1>15d（d为螺栓孔径螺栓的抗剪和承压承载力设计应予以降低，以防止（D 0 C.、螺栓受弯破坏

D.、端部螺栓提前破坏10、承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( B )。A.、承载力低,变形大C.、承载力低,变形小

B、承载力高,变形大D、承载力高,变形小、在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时，其支承条件为(A A、四边简支 、三边简支,一边自由C、两边简支,两边自由 D、悬12、简支梁当( A )时整体稳定性最差A、梁上作用均布弯矩(各截面弯矩相等) B、满跨均布荷载作用C、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用 D、跨中集中荷载作用13、在确定焊接工字形截面高度时可不考虑( D )的限制条件A、建筑或工艺净空要求, B、最小刚度要求C、经济要求 D、工作环境条件要求14、T形截面（图1）所示的拉弯构件强度计算最不利点为（B 。A、截面上边缘“1”点、截面下边缘“3”点C、截面中和轴处“2”D、可能是“1”点，也可能是“3”点12123题14图15、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，但强度设计值要以折减系数以考虑( B )。A、剪力的影响 、单面连接偏心的影响C、构件焊接缺陷的影响 D、节点构件不对中的影响16、实腹式轴心受压构件整体稳定的公式N/(物理意义是( D A、构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值、构件截面上的最大应力不超过钢材抗压强度设计值C、构件截面上的最大应力不超过欧拉临界应力设计值D、构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值17、当钢材为Q235B与Q345B用手工焊接时，宜采用( A )型焊条。A、碳钢E43 B、碳钢E50 C、低合金E50 D、低合金E5518、在力学缺陷和几何缺陷中，(D )对钢材轴心受压杆的临界力影响最大A、初弯曲 、初扭曲 C、初偏心 D、残余应力19、弯矩作用平面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( B )。A、空间失稳 、平面弯曲失稳 C、扭转失稳 D、弯扭失20、在弹性阶段，侧面角焊缝上应力沿长度方向的分布为( C )。A、均匀分布 、一端大一端小C、两端大而中间小 D、两端小而中间二、判断题（1分×10=10分）1（√）2、为了消除对接焊缝起弧和落弧不易熔透而出现的焊口,通常采用设置引弧板（√ ）3、当焊缝质量标准为一、二级时，认为对接焊缝的设计强度与母材相等（√ ）4、双轴对称十字形截面轴心受压构件一般发生的屈曲形式是扭转屈曲（√ ）5、缀条格构柱的斜缀条按受拉构件计算（ × ）6、工字形截面梁腹板的局部稳定是通过限制板件高厚比来保证的（√ ）7、钢材的疲劳破坏是积累损伤的结果（√ ）8、屋盖支撑体系中的刚性系杆既可受拉也可受压压杆（√ ）9、高强度螺栓承压型连接可以用于直接承受动荷载的结构（× ）10、钢结构构件的疲劳计算采用允许应力幅法，且应力按弹性计算（三 简答题（每小题5分，共20分）1、试简述化学元素硫和磷对钢材材性的影响。的降低钢的韧性、塑性、冷弯性能和焊接性能，特别是在温度较低时会导致钢材发生冷脆。2、简述影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施。合箱形截面；增加梁两端的约束提高其稳定承载力；采取措施使梁端不能发生扭转。34l/10004、计算格构式压杆绕虚轴弯曲的整体稳定性时，为什么要采用换算长细比？答、格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时，两分肢非实体相连，连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式构件腹板弱，除弯曲变形外，还需要考虑剪切变形的影响，因此稳定承载力有所降低。四、计算题（50分）1T形连接。手工焊，E43型焊条，hf=8mm2a=400mmFQ235F。已知

fw160N/mmf

（10分）题1图22CM20d0=22mmde=17.65mm3=1.×105N（静载200mmN=1.×105N试验算螺栓强度（12分）tft

170N/mm2 题2图2、解、用C级螺栓（承托承受剪力）螺栓承载力设计值。t一个C级螺栓在杆轴方向受拉的承载力设计值Nb为tNb

dt

fbA

fb244.817041616Nt 4 t et

（3分）螺栓的拉力计算及螺栓强度验算先假定被连接构件绕螺栓群的形心转动，此时弯矩的设计值MFe1052002107故连接中螺栓最小拉力值为

Nmm （1分）N My 1.0105 2107140N 1 min

18571Nn m y2 10 4i

7021402

（4分）N

18571N0，说明被加构件应偏安全地认为绕底排螺栓转动，由对底排螺栓取min矩，取顶排螺栓最大拉力值为minFeNey

2001.0105140)280N 1 1 max

m y2 2i

7021402210228023.24104所以连接满足要求。

NNbt

4.16104N

（4分）35.5m10.2kN/m（不包括梁自重，活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，钢材为Q235l/250。若选用型钢Ⅰ36b65.7kg/m，梁的自重荷载为0.644kN/m，Ix=16574cm4，Wx=921cm3，Ix/Sx=30.6cm，tw=12.0mm，试验算该受弯构件设计是否合理。（13分）已知、

f215N/mm2fv

125N/mm2

1.05x题3图mx 4、某焊接工字形截面压弯构件，翼缘板截面－300×14；腹板截面－560×10，截面翼缘为剪切边（对xb类截面，对yc类截面Q345钢。两端铰接，长度为4mx x已知 1.05 f310N/mm2x，

[150 1.0 1.0 1.0弯矩平面内整体稳定N M

2EAA

mx

N' 计算公式、

W 10.8N/N

，Ex

；弯矩平面外整体稳定计算公式、xN txMxfA W

x 1x1.07

Ex x2 fy gyy b 1x ，b

44000235

（15分）。 题4图yb类截面轴心受压构件的稳定系数yf/2350123456789600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694c类截面轴心受压构件的稳定系数ff/235y7001234567890.6430.6360.6290.6230.6160.6100.6040.5970.5910.584800.578 0.572 0.566 0.559 0.553 0.547 0.541 0.535 0.529 0.523900.517 0.511 0.505 0.500 0.494 0.488 0.483 0.477 0.472 0.467参考答案四、计算题（50分）x1FFx

0.6F和沿焊缝长度的分力F 0.8F，y（1分）y

x

0.6F

1.395104FFf hlFew

20.7840028

（3分）F y f hl2f2ff

0.8F20.784002

1.860104

（3分）由公式

ff

得 （1分）1.3951.395104F21.221.860104F

，求得F733kN （2分）3、解、梁上的均布荷载标准值 qk10.2250.64435.84kN/m （1分）梁上的均布荷载设计值 q1.2(10.20.644)1.42548.01kN/m （1分ql2 35.845.52跨中的最大弯矩标准值

Mk

8 8 135.5kNm

（1分）ql2 48.015.52跨中的最大弯矩设计值

Mmax

8 8 181.5kNm

（1分）ql 48.015.5V 2 2 132.0kN支座处的最大剪力设计值强度验算

max

（1分）弯曲正应力

M 181.5106 187.7 N 187.7 W 1.05921103x nx

f215N/mm2（2分）VSItw

132.0100030.61010支座处最大剪力

/

f 125N/mm2v

（2分）强度满足要求。5ql4 535.8455004v 384EI 3842.061051657410412.5mmv l

5500

22mm刚度验算刚度满足要求。

250 250

（3分）对于型钢截面无须进行局部稳定验算；另外梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，整体稳得到保障。综上所述该受弯构件设计合理。 （1分）4、解、1.构件截面特性A56123014140cm21.0563

（0.5分）Ix 12

21.43028.7283825cm4

i 24.47cmx

（1.5分）21.4303Iy 12

6300cm4 i （1.5（1.5分W Ix

83825 强度计算

1x y 29.4 （0.5分）跨中最大弯矩

M max

1412015450kNm

（1分）N Mx

900103 450106 64.3150.3214.6N/mm2fA W

140102 1.052851103

（2分）n x nx

强度满足要求。弯矩平面内稳定计算0柱在框架平面内的计算长度为 l 0l /i345/2350x x345/235

1500/24.4761.3150 （1分）由x

74.27，查轴心受力稳定系数表得x 0.724（b类截面）x2EA 2206000140102N Ex 1.1x

（1分）mx平面内仅一跨集中力作用， 1.0mxN MAW 1x.8x /Nx x 1x Ex 9001030.724140102

1.04501061.05285110310.8900/688688.8167.9256.7N/mm2f310N/mm2平面内稳定性满足。弯矩平面外稳定计算

（2分）0因柱平面外三分点有侧向支撑，故柱平面外的计算长度为 l 0l /i345/2350y y345/235

500/6.7174.52150 （1分）由y

90.29，查轴心受力稳定系数表得y 0.515（c类截面）y2 f

74.5223451.07 y y 1.07 0.885b 44000 235 44000235 （1分）AB段最大弯矩 MBMC605300kNmtx弯矩系数（一端弯矩为零） 0.65txmaxBC段最大弯矩 M 607.5450kNmmaxtx弯矩系数（有弯矩和横向荷载，同向曲率） 1.0tx故应对BC段计算即可N txMx

900103 1 1.0450106A W

0.515140102 0.8852851103y b x124.8178.3303.1N/mm2f310N/mm2平面外稳定性满足。

（2分）复习模拟题2（答案）一、 单选题（1分*20=20分）在钢结构设计中应力用许达到的最大限值是（ A ）。屈服点fy B.比例极限fp C.抗拉强度fu D.伸长率大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B ）。材质均匀C.密封性能好

强度高重量轻D.制造工厂化钢材内部除含有铁、碳外，还含有害元素是( C )。硫、磷、镍、铝C.氧、氮、硫、磷

B.硫、磷、硅、锰D.镍、铬、铌、钛焊接结构疲劳强度的大小与( D )关系不大。残余应力大小01C.01

应力循环次数D.钢材种类81-1100×8的板件，在端部用两条侧面角焊缝10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm小焊缝长度的构造要求为（D。840mm B.60mm C.80mm D.100mm1摩擦型高强螺栓连接受剪破坏是作用剪力超过了( B )螺栓的抗拉强度, B.连接板件间的摩擦力,C.连接板件间的毛截面强度, D.连接板件间的孔壁承压强度

图1-1 A.高强度螺栓摩擦型连接，当预拉力P=125kN时，单个螺栓的抗拉承载力设计值不得大于（ C 。A.125kN B.90kN C.100kN D.110kN采用螺栓连接时栓杆发生剪断破坏，是因为（ A 。栓杆较细 B.截面削弱过多 C.边距较小对提高工字形截面梁的整体稳定性作用最小的是（A。

D.钢板较薄增加腹板厚度C.设置侧向支撑

B.约束梁端扭转D.加宽梁的受压翼缘在梁中设置横向加劲肋主要防止（B ）可能引起的腹板失稳。弯曲压应力和剪应力C.局部压应力和弯曲压应力经济梁高he是指（C 。

局部压应力和剪应力D.弯曲压应力、剪应力和局部压应力强度与稳定承载力相等时梁的截面高度；挠度等于规范限值是梁的截面高度；用钢量最小时梁的截面高度；腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度。为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使面积分布（B 。尽可能集中于截面的形心处 B.尽可能远离形心C.任意分布，无影响 D.尽可能集中于截面的剪切中心规范规定实腹式轴心受压构件确定板件宽厚比的原则是（ D 。A.等厚度原则B.等刚度原则C.等强度原则D.等稳定原则规定轴心受压缀条柱的单肢长细比λ1≤0.7λmax（λmax为柱两主轴方向最大长细比）为了（C 。保证柱的整体稳定 B.使两单肢能共同工作C.避免单肢先于整个柱失稳 D.构造要求实腹式轴心受拉构件计算的内容有（ D ）强度 B.强度、整体稳定、局部稳定C.强度、整体稳定 D.强度、刚度1-2ab、M、材料及几何尺寸都相同，则图a构件的整体稳定比图b（A 。好 B.差C.相同 D.不能确定a） 图1-2 b)实腹式压弯构件腹板的局部失稳主要与其压应力不均匀分布的梯度有关，当最大应力1相等，构件其他条件均相同的情况下，图1-3中的腹板局部稳定临界应力最低的是（B）。11111111-3 ABCDBCD钢结构的承载力极限状态是指（ C 。结构发生剧烈振动 B.结构的变形已不能满足使用要求C.结构达到最大承载力产生破坏 D.使用已达50年在工业厂房排架结构中使用梯形钢屋架时，关于刚性系杆和柔性系杆的设置叙述正的是（A 。在屋架下弦平面内，两端支座处应设置柔性系杆，跨中应设置刚性系杆；架上弦平面内，屋脊和两端都应设置刚性系杆；D.在屋架下弦平面内，两端支座处和跨中都应设置柔性系杆。确定梯形钢屋架节点板厚度的依据是（C 。

B.上弦杆的最大轴力C.腹杆的最大轴力二、填空题（1*10=10）

下弦杆的最大轴力D.屋架的支座反力f可靠度指愈大，失效概率P 低 。f钢材随时间进展，其强度提高，塑性韧性下降，称为时效硬化 ；钢材超过弹性范内重复加载、卸载，钢材的屈服点提高，塑性韧性降低的现象，称为冷作硬化 。N的夹角满足≤56.3°时，对接斜焊缝的强度就不必进行计算。产生纵向焊接残余应力的主要原因是施焊时焊件上出现冷塑和热塑区。0普通螺栓连接，限制端距≥d的目的是为了避免板件板端冲剪 破坏。0梁的最小高度是由 挠度（刚度） 控制的。有初弯曲的轴心受压构件其承载力总是 小于 欧拉临界力。x1对轴心受力构件，正常使用极限状态是控制结构的 长细比 。x1W

表示 最大受压纤维的毛截面模量 。三 简答题（20分）高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接有什么区别？（5分）答、高强度螺栓摩擦型连接的板件间无滑移，靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力，而承压型高强螺栓容许被连接板件间产生滑移，其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，所以高强度螺栓承压型连接比摩擦型连接抗剪承载力大，但变形也大。减少焊接残余应力和残余变形有哪些措施？（6分）答、合理的焊缝设计、合理的选择焊缝的尺寸和形式，尽量减少焊缝的数量和尺寸；合理安排焊缝位置和施焊顺序；避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免母材在厚度方向的收缩应力。锤击或碾压焊缝使焊缝得到延伸；小尺寸焊件，应焊前预热或焊后回火处理。轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。（4分）答、轴压构件一般由稳定控制。长细比较小≤p

的轴心压杆截面应力在屈曲前已超过钢材的比例极限，构件处于弹塑性阶段，此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件（长细p比较小≤）采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。p稳定问题？（5分）答、单向构件的整体稳定需进行弯矩作用平面内、外的两类稳定的验算。因为构件可能产生弯矩作用平面内弯曲屈曲，也可能在弯矩作用平面外弯扭屈曲，失稳的形式与构件的抗扭刚度和侧向支承的布置等情况有关，弯矩作用平面内为极值型稳定，即属于第二类稳定问题；弯矩作用平面外为分枝型稳定，属于第一类稳定问题。四、计算题（50分）1.试计算图4-1所示角焊缝连接的焊脚尺寸hf=？w已知、连接承受经历荷载设计值P=210kN，N=250kN，钢材采用Q235B钢，焊条为E43w111100

w=300mm，ff

160N/mm2。（12分）【解】、N=250kN，V=P=210kN，M=210×0.1＝21kN.m（1分）N 250103 595N hl 20.7hew f

300 hf112M 6M 621106 112M2hl2ew

20.7hf

3002 hf V

210103

500f hlew

20.7hf

300 hf

图4-1NM21.222f

fwfhmin1.5fffff

160N/mm259559510002 50021.22h fhf12

hf

160hf

8.75mm根据、

max1.21012mm 取、

10mm24-2所示高强度螺栓摩擦型连接，F=400kN，被连接件钢材选用Q235B10.9M20的，螺栓的设计预拉力P＝155kN滑移系数0.35（11分）45 345 357777N=4/5F=4/5×400＝320kNV=3/5F=3/5×400＝240kNM=320×70＝22400kNmm5 受力最大的一个螺栓的拉力为、图4-2N My 320 22400140N 1

323264kN0.8P0.8155124kNt1 n yi

10 221402

702 按比例关系可求得、N=48kN，N=32kN，N=16kN，N=0，t2 t3 t4 t5则、Nti48321602320kN验算受剪承载力设计值、Nv

0.9nf

(nP1.25Nti

)0.910.35(101551.25160)362.25kNV240kN满足强度要求4-36mP=100kN（包括梁自重F=110k，钢材为Q345钢，截面选用I50l/300若梁的整体稳定满足要求，试验算该受弯构件设计是否合理。已知、

f295N/mm2，x x x w vf 170N/mm2x x x w v200020002000[200020002000内力计算恒载标准值P=100kN设计值、1.2×100＝120kN图4-3活载标准值F=110kN设计值、1.4×110＝154kN支座处的最大反力设计值、R=120+154=274kN＝Vmax（1分）maxmax跨中的最大弯矩标准值、M 21032101420kN.m （1分跨中的最大弯矩设计值 M 27432741548kN.m（1分）maxmax强度验算

MWx

5481061.051858.9103弯曲正应力

280.76N/mm2

f295N/mm2

（2分）VSx

2741031084.1103It 4647210412xw支座处最大剪力

53.3N/mm2

f 170N/mm2v

（2分）强度满足要求。刚度验算 k

420106

15.79mm

600400164001656816061

10EIx

102.0610546472104 30（3分）刚度满足要求。4、图4-4所示偏心受压悬臂柱，钢材选用Q235B，翼缘为火焰切割边，柱高6.6m，受压力设计值N04x偏心距0.4m侧向支撑和截面如图示试验算柱的强度和整体稳定性（15分已知、 1.05，f215N/mm2，[]150x弯矩平面内整体稳定计算公式、N MAW

1mx x /Nf，x x ，

0.8NExN' Ex

2EA1.12 ，x ，

1.0弯矩平面外整体稳定计算公式、1.0

图4-4N txMxA W

1.07

2 fy

1y b 1x , b

44000 235 , txb类截面轴心受压构件的稳定系数f/2350123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694