钢结构设计原理题库及答案(自考)

钢结构设计原理题库1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是【】A1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是【】A强度破坏 B丧失稳定C连接破坏 D动荷载作用下过大的振动2．钢材作为设计依据的强度指标是【】A比例极限f B弹性极限fp eC屈服强度fy

D极限强度fu需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数n大于或等于【 】A5×104 B2×104C5×105 D5×106焊接部位的应力幅计算公式为 【 】A

max

min

B

max

minC

max

min

D

max

minminmax情况下，下列疲劳强度最低的是【】Aρminmax情况下，下列疲劳强度最低的是【】Aρ=-1Cρ=0Bρ=+1D以压为主的应力循环6．与侧焊缝相比，端焊缝的【】A疲劳强度更高B静力强度更高C塑性更好D韧性更好7．钢材的屈强比是指【】A比例极限与极限强度的比值B弹性极限与极限强度的比值C屈服强度与极限强度的比值D极限强度与比例极限的比值.

将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】A塑性破坏 B疲劳破坏C脆性断裂 D反复破.规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60h，这是因为侧焊缝过长 【 】fA不经济 B弧坑处应力集中相互影响大C计算结果不可靠 D不便于施工10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 A平焊 B立焊C横焊 D仰焊有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T背、肢尖内力分配系数k、k 为 【 】1 2Ak 0.75,k 0.25 Bk 0.70,k 0.301 2 1 2Ck 0.65,k 0.35 Dk 0.75,k 0.351 2 1 2轴心受力构件用侧焊缝连接，侧焊缝有效截面上的剪应力沿焊缝长度方向的分布是【 】A.两头大中间小 B.两头小中间大C.均匀分布 D.直线分布.焊接残余应力不影响钢构件的 【 】A疲劳强度 B静力强度C整体稳定 D刚度将下图改为是为了防止螺栓连接的 【 】A栓杆被剪坏 B杆与孔的挤压破坏C被连构件端部被剪坏 D杆受弯破坏规范规定普通螺栓抗拉强度设计值只取螺栓钢材抗拉强度设计值的0.8倍，是因为【 】A偏安全考虑 B考虑实际作用时可能有偏心的影响C撬力的不利影响 D上述A、BC16．受剪栓钉连接中，就栓钉杆本身而言，不存在疲劳问题的连接是 【 A普通螺栓 B铆钉连接B承压型高强度螺栓 D受剪摩擦型高强度螺栓17．高强度螺栓的预拉力设计值计算公式P0.90.90.9Af0.9不考虑1.2 eu 【 】A螺栓材料不均匀性的折减系数 B超张拉系数C附加安全系数 D考虑拧紧螺栓时扭矩产生的剪力的不利影响。18．以被连板件间之间的静力摩擦力作为其极限值的连接是 【 A普通螺栓连接 B铆钉连接C摩擦型高强度螺栓连接 D承压型高强度螺栓连接用螺栓连接的轴心受力构件除了要验算净截面强度外还要进行毛截面强度验算的接螺栓连接是 【 】A普通粗制螺栓连接 B普通精制螺栓连接C摩擦型高强度螺栓连接 D承压型高强度螺栓连接20．提高轴心受压构件的钢号，能显著提高构件的 【 A静力强度 B整体稳定C局部稳定 D刚度21．钢结构规范关于轴心受压钢构件整体稳定的柱子曲线-λ关系曲线）有多条的根原因是考虑了 【 】A材料非弹性 B构件的初弯曲C残余应力的影响 D材料非均匀22．工字形截面轴心受压钢构件局部稳定的验算方法是 【 A和整体稳定一样验算应力 B验算宽厚比，且认为是“细长柱”C验算宽厚比，且认为是“粗短柱” D验算刚度H

1≤(100.1) 中，λ为235fy235fyb【 】A绕x轴的长细λ B绕y轴的长细λx yCmin(,x y

) Dmax(,)x y采用格构式轴心受压构件，可以显著提高 【 】A构件的强度 B构件绕虚轴的刚度C构件绕实轴的刚度 D构件的局部稳定25．宽大截面轴心受压钢构件腹板局部稳定的处理方法：当构件的强度、整体稳定、刚绰绰有余时，应采用 【 】A增加腹板厚度以满足宽厚比要求 B设置纵向加劲肋C任凭腹局部失稳 D设置纵向加劲肋、横向加劲肋和短加劲肋26．焊接组合梁翼缘的局部稳定保证通常是 【 A验算宽厚比（增加翼缘厚度） B设置横向加劲肋C设置纵向加劲肋 D设置短加劲肋27．焊接组合梁翼缘和腹板（工字形截面）的连接焊缝承受的是 【 A弯矩作用 B弯矩和剪力共同作用C拉力作用` D剪力作用直接承受动力荷载的端焊缝强度提高系数为 【 】Aβ=1.0 fCβ=1.05 f

=1.22f=1.15f吊车钢梁在设计荷载作用下应按哪个应力阶段设计计算 【 】A弹性阶段 B弹塑性阶段C全塑性阶段 D强化阶段工字形组合截面吊车钢梁在进行抗弯强度计算时，截面塑性部分发展系数取值为【 】Aγ =γ =1.0 =1.05,γ =1.2x y x yCγ =1.15,γ =1.2 Dγ =1.05,γ =1.15x y x y下列截面中，抗扭刚度最大的截面形式是 【 】A工字形截面 BT形截面CH形截面 D箱形截面3（静力荷载作用下）工字形截面梁的截面部分塑性发展系数为 【 】Ar=1.0,r=1.0 Br=1.05,r=1.2x y x yCr=1.2,r=1.05 Dr=1.05,r=1.05x y x y格构式构件应该用在当用实腹式时 【 】A强度有余但刚度不足的情况 B强度不足但刚度有余的情况C强度不足刚度也不足的情况 D强度有余刚度也有余的情况轴心受压钢构（如工字形截面）翼缘和腹板的宽厚比验算时，公式中的长细比取截两主轴方向较大者是因为 【 】A这样更为安全 ` B这样更为经济C这样更容易通过 D材料力学公式中总体稳定由较大长细比方向控制在其它条件相同情况下，简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低【 】A全跨匀布荷载 B跨中一集中荷载C纯弯曲 D任意荷载某轴心受压钢构件绕x轴和绕y轴属于同一条的柱子曲线（фλ关系曲线或表格则，两轴等稳定的条件是 【 】A. x y

B.l lx yC.i ix y

D.I Ix y钢材蓝脆现象发生的温度大约是 【 】A2000C BC3000C D钢构件的受剪连接中栓钉类型不同孔洞对构件强度削弱的程度不同孔洞对构件强削弱最小的是 【 】A.普通螺栓连接 B.摩擦型高强度螺栓连接C.承压型高强度螺栓连接 D.铆顶连接φλ是绕【 】A两主轴方向长细比中的较大者 B两主轴方向长细比中的较小者C绕弱轴方向的长细比 D两主轴方向长细比中，所对应φ较小者型钢构件不需要进行 【 】A强度验算 B总体稳定验算C局部稳定验算 D刚度验算41．下列哪种情况属于正常使用极限状态 【 A梁在动载作用下的振动 B动载作用下的疲劳C板件的宽厚比验算 D钢梁腹板加劲肋的设置与计算．除了保证钢梁腹板局部稳定外，还要承受作用位置固定的集中荷载的加劲肋是【 】A竖向（横向）加劲肋 B水平（纵向）加劲肋C短加劲肋 D支承加劲肋相同钢号情况下，钢板越厚， 【 】A强度越高、塑性越好 B强度越高、塑性越差C强度越低、塑性越好 D强度越低、塑性越差（工字形截面）的连接焊缝有效截面上承受的是【 】A拉应力 B压应力C剪应力 ` D拉、压、剪应力都有受剪栓钉连接中，被连板件不容许相对滑动的连接是 【 】A普通螺栓连接 B铆钉连接C摩擦型高强度螺栓连接 D承压型高强度螺栓连接角焊缝每个弧坑考虑的长度为 【 】A被焊板件厚度t B焊缝正边尺寸（焊脚尺寸）hfC2倍被焊板件厚度2t D2倍焊缝正边尺寸2hf强度计算时，不考虑截面部分塑性发展的构件是 【 】A轴心受力构件 B受弯构件C拉弯构件 D压弯构件钢梁当确定的 >0.6时，说明梁在 【 】bA弹性阶段失稳 B弹塑性阶段失稳C全塑性阶段失稳 D不会失稳当缀条柱单肢的长细比不满足不需进行稳定计算的规定时，需进行单肢的稳定性计算。这时，单肢稳定计算应按AC50．梁截面改变的方法没有B轴心受压验算D拉弯构件验算【【】】A改变翼缘宽度B改变翼缘厚度C改变梁的高度D改变腹板厚度二、判断改错题（题意正确者，打ˇ即可；题意错误者，先打然后将错误处改正确）钢结构的疲劳计算方法为容许应力法。影响钢结构（一般）应力比。3．对焊透的对接焊缝，当满足下列条件之一者，强度已满足，无需进行强度验算：①焊缝质量得以保证（即一、二级焊缝）;②焊缝有效截面不低于焊件有效截面（即采用引弧板。试验表明：端焊缝的强度和塑性高于侧焊缝。（φ-λ关系曲线有多条的原因是因为考虑了回转半径的不同。N=0.8Pt受拉的摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为Nb=0.9nμ(P-0.8Nv f t应力集中将引起三向同号受力，三向同号受力的屈服强度比单向受力高。所以，更不容易发生脆性破坏。8（受剪）摩擦型高强度螺栓连接在动荷载作用下，螺栓杆可能会发生疲劳破坏。提高钢号对提高轴心受压钢构件的稳定承载力有显著效果（与钢材设计强度成正比。行。双肢格构式轴心受压构件分肢间距是通过绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定。宽厚比验算属于正常使用极限状态。所有钢构件的刚度验算都是验算长细比。对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的。钢梁从开始受荷载作用到破坏，要经历弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段和强化阶段。通常情况下，钢梁翼缘板和腹板的局部稳定都是通过设置加劲肋来保证。钢梁的最小梁高由建筑高度控制（决定。焊接残余应力是自相平衡的。焊接组合梁翼缘板与腹板的连接焊缝（侧焊缝）的长度不受的限制。三、简答题极限状态法按预定功能划分为哪几种极限状态？钢管混凝土中，为什么混凝土的强度能提高？4．为什么伸长率试验时要规定标距长度？5．防止脆性断裂的措施有哪些？6．什么叫钢材的硬化？7．应力集中如何影响钢材的性能？8．什么叫钢材的塑性破坏？9．影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些？10．钢板厚度如何影响钢材脆性断裂？各级焊缝的实际强度与母材强度的相对大小关系如何？规范规定如何取值？焊缝质量控制分为哪几级？对接焊缝不需要进行强度计算的情况有哪些？为什么要规定角焊缝焊脚尺寸最大值和最小值？为什么要规定侧面角焊缝的最大长度和最小长度？其值为多少？焊接残余应力对结构性能有何影响？小？提高轴心受压构件整体稳定性的措施有哪些？为什么轴心受压构件的柱子曲线有多条？提高钢材强度等级是否能明显提高轴心受压构件的整体稳定性？为什么？宽厚比限制值的确定原则是什么？宽大截面腹板局部稳定有哪几种处理方法？双肢轴心受压构件设计时，如何确定分肢之间的距离？钢梁整体稳定计算时，为什么在稳定系数b

0.6时要用代替？b b在钢梁局部稳定中，为什么翼缘是限制宽厚比，而腹板通常是设置加劲肋？六、计算题tv某简支梁，钢材为Q235l＝12，承受均布静力荷载设计值q＝69kN/m，施工3.5m焊条E43fw＝185w＝125tv下图所示为双角钢组成的T形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。角钢为2L110×10，节点板厚度t10mm，钢材为型手工焊（fw160MPa。静力Nf＝660kN，焊缝正边尺寸hf

8mm（在最大最小焊缝正边尺寸之间。试计算所需肢背、肢w1w2尖焊缝长度l w1w2E43焊条（fw160MPa，焊脚尺寸h＝10m。假设＝100m，试计算该连接能承受f f的最大静力荷载设计值？A板用三级对接焊缝（已知fw＝185N/mm2fw＝t v125N/mm2）与立柱焊接，B板与A板用8个直径为d＝22mm预拉力P＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接。构件材料为Q235。试计算焊缝连接所能承受荷载设计值（只要求计算焊缝连接的承载力设计值，螺栓连接的情况不管）F＝500kN，e=100mm，h=10mm，钢材为Q235，焊条为E43型，ff

w160N/mm2。fN=2000kN,l=6m(强轴),

=3（弱轴,钢材Q34（f=310N/m2，0x 0y采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面，截面无削弱。试验算其强度和刚度[λ]=15。一连接构造图如下图所示。两块AA8个直d＝22mmP＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接，摩擦系数为＝0.35，构件材料为Q235。试计算螺栓连接所能承受荷载设计值F（载力设计值，焊缝连接的情况不管。扭矩作用下，最不利螺栓的受力计算公式为： Ty Tx NT( 1 ，NT 1 ）1x x2y2) 1y

(x2y2)i i i i已知一工字型钢梁I32a(W=692cm3,I/S=27.5cm9.5mm)，承受静力荷载，最大x x xM=130kN·m，最大剪力

=89kNQ235（f=215MPa,f=125MPa)。要求进行抗弯max和抗剪强度验算。

max v已知某楼盖次梁I40Q235，跨中承受集中静力荷载设计值P＝160k，试进行各强度验算。集中荷载在跨度方向的分布长度为 a＝90mm，计算跨度l＝6m，梁自重67.6kg/m（f215N/mm2fv125N/mm2）N＝200kN，跨中作用一集中荷载设计值F30k（以上均为静载2个角钢L14×9088m。钢材为Q235，已知截面无削弱，不考虑自重，试验算该构件的强度和刚度。（查双角钢T形截面特性表及截面塑性发展系数表可知：A＝36.08m2，Ix

＝731cm4，i＝x4.50cm，I＝453cm4，i＝3.55

＝4.50cm，

1.05，

1.2，f＝215N/mm2）y y 0

1x 1y单位：mm已知桁架中的上弦杆，轴心压力设计值为N＝1350别为l0x＝300cm，l0y＝600cm；截面为两根角钢2L200×125×16组成短边相连的T形截面，角钢节点板厚10m（如下图所示，钢材为Q235A（f=215N/mm2压杆的整体稳定性。22∠200×125×16附：由型钢表查得A＝99.48cm2，ix＝3.52cm，iy＝9.62cm。两轴同属b类柱子曲线：b类截面轴心受压构件的稳定系数钢结构设计原理题库答案四、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分)1D2C3A4B5A6B7C8B9C10D11A12A13B14D15C16D17D18C19C20A21C22B23D24B25C26A27D28A29A30A31D32B33A34D35C36A37B38B39D40C41A42D43A44C45C46B47A48B49A50D五、判断改错题（题意正确者，打ˇ即可；题意错误者，先打然后将错误处改正确）√。（也可以换成钢板厚度。×;……。6．×;…Nb=0.9nμ(P-1.25Nv f t×;…无显著效果。×;…摩擦型高强度螺栓连接除外。√。×;…承载能力极限状态。×;除钢梁外…。√。×;…越有可能发生螺栓杆受剪皮坏。×;…弹性阶段、弹塑性阶段、全塑性阶段。×;…钢梁翼缘板通过限制宽厚比…。×;…由刚度条件…。√。√。三、简答题答：极限状态法按预定功能划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。土形成横向“套箍作用1）有强化阶段作为安全储备2）不致产生工程中不允许的过大变形（3）实测）可以近似沿用虎克定律。4．答：因为不同标距的试件测出的伸长率大小不同。5．1）采用性能较好的钢材（2）（3）构件。答：钢材因加工等原因使其强度提高，塑性降低的现象。裂。8．答：钢材应力达到或超过其屈服强度，破坏前有明显变形给以预兆，破坏不突然。9．1）（2）3））（）应力幅。10．答：钢板厚度越大，因应力集中引起（三向同号受力中）缝的实际强度高于母材强度，规范取母材强度；三级焊缝的拉、剪强度低于母材强度答：一、二及三级焊缝质量控制。（1）同时满足：①保证焊缝质量（焊缝为一、二级；②采用引弧板（有效截面。（2）采用斜焊缝，且焊缝的长度方向与受力方向的夹角的正切小于等于1.5。14．答：焊脚尺寸过小，施焊时冷却速度过快而产生淬硬组织；焊脚尺寸过，会使母材形成“过烧”现象。11）侧焊缝长度过小，焊件局部加热严重，且起落弧应力集中相互影响。所以，规40mm沿其长度方向的应力分布严重不均匀，规范规定，侧焊缝长度不超过60hf，如超过，超过部分不计算其承载力。稳定等其他方面都不利。答：因为栓孔圆心截面已通过摩擦力将部分力传递走了。（）采用宽展的截面以增加惯性矩（2）增加约束以减少计算长度。答：因为考虑了残余应力的影响。f成正比，但稳定系数φ却随钢材强度等级的提高而降低。1（2）（局部稳定临界应力不低于0.95倍钢材屈21）增加腹板厚度使其满足宽厚比的限制要求2）设置纵向加劲肋（3）任其局部失稳。答：根据绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定分肢之间的距离。答：因为稳定系数是按弹性计算的，当b

0.6时，说明钢梁在弹塑性阶段整体失稳，所以要用代替。b b六、计算题tv某简支梁，钢材为Q235l＝12，承受均布静力荷载设计值q＝69kN/m，施工3.5m焊条E43fw＝185w＝125tv解：（1）焊缝截面内力计算1 R ql 6912414kN1 支座反力： 2 2剪力：V414693.5172.5kN弯矩：

M4143.5 693.521026.4kN.m121焊缝截面特性参数计算1I惯性矩：x

81000322801650822.978109mm412面积矩：S 2801650885002502.2761061.01063.276106mm3S280165082.276106mm31焊缝强度验算由于只要求对焊缝强度进行验算，所以，无需计算截面上下边缘的最大弯曲正应力。焊缝最大弯曲正应力（翼缘与腹板交界处），有M 1026.4106 y 500172.3N/mm2fw185N/mm2 1 I 2.978109 txVS 172.51033.276106 23.7N/mm2fw125N/mm2It 2.9781098 vw1S1

2.276 23.7 16.5N/ 1 S 3.27622 172.32316.52174.7N/mm21.1fw1.1185204N/mm21 1 t焊缝强度满足要求。下图所示为双角钢组成的T形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。角钢为2L110×10，节点板厚度t10mm，钢材为型手工焊（fw160MPa。静力Nf＝660kN，焊缝正边尺寸hf

8mm（在最大最小焊缝正边尺寸之间。试计算所需肢背、肢尖焊缝长度l 、l 。图3.30例题3.3附图（1）计算肢背、肢尖焊缝受力Nk1

N0.7660462kNN kN0.3660198kN2 2（2）计算肢背、肢尖焊缝长度l 1

2h N

462103 28274mmw1w21w1w21

f 2hfe f

f 20.78160l 1lw2 2

2hf

N22hfe f

2hf

198103 2820.78160取l =280mm,lw1

=130mm。焊缝长度满足最大最小长度要求，验算从略。E43焊条（fw160MPa，焊脚尺寸h＝10m。假设＝100m，试计算该连接能承受f f的最大静力荷载设计值？）内力计算焊缝所受内力有N、M=Ne=100N焊缝有效截面参数计算A 20.7hlw f

20.710(220210)2800mm21 1W 2 0.7hlw 6 f

2 0.710(220210)293.31036各内力产生的应力计算 Nf Af M

N2800 100N Nf W 93.3103 933w计算该连接能承受的最大静力荷载设计值由角焊缝基本计算公式，有1.22933 2800N2N2 解之，得N≤168.7×103N=168.7kN故计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N=168.7kN。A板用三级对接焊缝（已知fw＝185N/mm2fw＝t v125N/mm2）与立柱焊接，B板与A板用8个直径为d＝22mm预拉力P＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接。构件材料为Q235。试计算焊缝连接所能承受荷载设计值（只要求计算焊缝连接的承载力设计值，螺栓连接的情况不管）解：(1)对接焊缝所受内力V＝F(2)FI2

110380391.45106mm412My

250F

190≤185I 91.45106所以 F≤18591.45106250190

356103N356kN(3)抗剪强度确定F

190S210190 361103mm32VS

361103F

≤125Ib 91.4510620所以 F≤12591.4510620633103N633kN361103最后得焊缝连接的承载力设计值为F＝356kN。F＝500kN，e=100mm，h=10mm，钢材为Q235，焊条为E43ff

160N/mm2。）焊缝内力计算竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN水平轴心力H=Fcos450=353.55kNM=He=353.55×0.1=35.36kN.m各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算 V

353.55103

353.55103

66.46MPaf AwHHf Aw

20.710(400210) 532066.46MPa 104.95MPaM 104.95MPaMwf W 2w

10.710(400210)26

336933HM2ff2ff安全。

155.43MPafw66.46104.9521.2266.462N=2000kN,l=6m(强轴),

=3（弱轴,钢材Q34（f=310N/m2，0x 0y采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面，截面无削弱。试验算其强度和刚度[λ]=15）截面几何特性A251.22250.880cm21I x 121

(2527.4324.2253)11345cm4I 2532250.83)3126cm4y 121134580i 1134580x312680i 6.25312680y 60050.4x 11.91 300y 6.25

48强度验算因截面无削弱，所以N 2000103 250N/mm2f310N/mm2（强度安全）A 80100刚度验算,x y

)50.4[]150（刚度通过）一连接构造图如下图所示。两块AA8个直d＝22mmP＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接，摩擦系数为＝0.35，构件材料为Q235。试计算螺栓连接所能承受荷载设计值F（载力设计值，焊缝连接的情况不管。扭矩作用下，最不利螺栓的受力计算公式为：，）TyTxNT( 1 NT 1，）TyTx1x x2y2) 1y

(x2y2)i i i i（）螺栓所受内力V＝F最不利一个螺栓所受剪力计算NV1

V0.125Fn(x2y2)83524(5021302)87400i iTyNT 1

130155F0.2305F1x (x2y2)i i Tx

8740035155FNT1yN

1(x2y2)i i

0.06287400(NT)2(NT)2(NVNT)21x 1 1y1,max单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值Nb0.9nV f

P0.920.35190119.7kN根据N ≤Nb，得F≤403.2kN。1，max v已知一工字型钢梁I32a(W=692cm3,I/S=27.5cm9.5mm)，承受静力荷载，最大x x xM=130kN·m，最大剪力

=89kNQ235（f=215MPa,f=125MPa)。要求进行抗弯max和抗剪强度验算。）抗弯强度验算M 130106

max v 187.86N/mm2W 692103抗剪强度验算VS V 89103

f215N/mm2（抗弯强度满足） 34.07N/mm2fbI b(I/S) 9.527.510

125N/mm2（抗剪强度满足）已知某楼盖次梁I40Q235，跨中承受集中静力荷载设计值P＝160k，试进行各强度验算。集中荷载在跨度方向的分布长度为 a＝90mm，计算跨度l＝6m，梁自重67.6kg/m（已知f215N/mm2、f 125N/mm2）v（）基本数据准备h tr16.512.529mm,ly

a5hy

90529235mm自重设计值

hh2h0

400229342mm, y1

h/2hy

171mmg1.267.69.810