金属结构设计试题复习资料

填空1•在确定实际轴心压杆的稳定承载力，应考虑构件的初始缺陷。初始缺陷是指初弯曲、荷载偏心、残余应力。2•钢结构中采用的各种板材和型钢，都是经过多次辊扎形成的，薄钢板的屈服点比厚钢板的屈服点高。受单向弯矩作用的压弯构件整体失稳可能存在两种形式为弯曲屈曲、侧扭屈“■LLL^T—LLL^r—LLLLLLLLL_LLLL_LLLL_LLLL_LLLL曲。钢梁进行刚度检算时，按结构的正常使用极限状态计算，荷载应按标准值计算;进行强度、稳定检算时，按结构承载能力极限状态计算，荷载应按设计值计算。双轴对称截面理想轴心压杆失稳主要有两种形式弯曲屈曲和扭转屈曲；单轴对称截面的实腹式轴心压绕其非对称轴失稳是弯曲屈曲，而绕其对称轴失稳是弯扭屈曲。6•对焊接板梁强度计算，除进行抗弯强度、抗剪强度计算外，还应检算局部稳定和整体稳定。7•焊接组合梁截面高度h根据最大高度、最小高度、经济高度三方面因素确定。8•螺栓连接中，沿受力方向规定螺栓端距大于2d，是为了防止构件受剪破坏；要求螺栓夹紧长度不超过螺栓杆的5倍，为了防止板材弯曲变形。受静力荷载作用的受弯杆件强度计算中采用了截面塑性发展系数，目的是考虑部分截面塑性。某钢种牌号为Q235-A，其中A的含义是质量较差，某型钢符号为Z110*10,其表示的含义为边长*厚度。11•格构式轴心压杆中，对绕虚轴（x轴）整体稳定检算时应考虑剪切变形影响,以钢梁在承受固定位置集中荷载或支座反力处设置支撑加筋肋，支撑加筋肋的端部承压及其与腹板的连接计算等需要单独计算。建筑用钢材应具有良好的机械性能和加工性能，目前我国和世界上大多数国家，在钢材中主要米用碳素结构钢和低合金结构钢中少数几种钢材。钢材的抗剪强度屈服点是抗拉强的的0.58倍。使钢材在高温下变脆的化学元素是0、S,使钢材在低温下变脆的化学元素是N、P。16为化简计算，规范对重级工作制吊车梁和重级、中级制吊车衍架的变幅疲劳折算为等效常幅疲劳计算，等效应力幅oc采用潜在效应的等效系数af和设计应力谱中的最大应力幅（/O）max的乘积来表示。自动埋弧焊角焊缝焊脚尺寸最小值为（1.5根号t-1）mm。侧面角焊缝最小计算长度应不小于8hf和40mm，最大计算长度在承受静载或间接动荷载时应不大于60hf，承受动荷载应不大于40hf。实际轴心压杆的板件宽厚比限值是根据板件屈曲临界应力与构件整体屈曲临界应力相等原则确定的。轴心压杆格构柱进行分肢稳定计算的目的是保证分支失稳不先于构件的整体稳定失稳。20•影响钢梁的整体稳定的主要原因有荷载类型、载作用点位置、梁截面形式、侧向支撑点位置和距离、端部支撑条件。21.焊接组合工字型截面钢梁，翼缘的局部稳定是采用限制宽厚比的方法来保证,而腹板的局部稳定则采用配置加筋肋的方法来保证。22•计算钢结构构件的正常使用极限状态时，应使拉压构件满足稳定条件，使受弯构件满足稳定刚度条件。实腹式压弯构件的实际包括截面选择、截面强度验算、刚度演算、整体稳定、局部稳定演算等内容。焊接残余应力对钢结构静力强度无影响；使钢结构刚度降低；使钢结构稳定承载力降低；使钢结构的疲劳强度下降。25•钢梁强度计算一般包括弯曲正应力、剪应力、局部承压应力和折算应力计算四个方面。提高钢梁整体稳定性的有效措施增大受压区高度和增加侧向支撑。27•轴心稳定系数①根据钢号、面类型、细比。28•钢材加工性能包括冷加工性能、热加工、热处理。影响钢材疲劳性能的主要因素有应力集中、应力幅应力比和应力循环。30•钢结构常用的焊接方法有手工焊、埋弧焊、气体保护焊。62、在弯矩作用下，摩擦型高强度螺栓群的中和轴位于螺栓群的形心 。63、 在结构承载能力极限状态计算时，应采用荷载的设计值。64、 型钢代号L100X8中，L表示角钢。65、部分T型钢是半个 工字型钢。66、 在计算两端简支工字形轴压柱翼板的临界应力时,它的支承条件简化为三边简支，一边自由。67、 在承受静力荷载的角焊缝中，侧面角焊缝的强度设计值比正面角焊缝大 。（但侧面角焊缝的塑性比正面大）68、 侧面角焊缝的计算长度与其焊脚高度之比越大，侧面角焊缝的应力沿其长度的分布越不均匀。69、轴心受拉构件的承载能力极限状态是 截面应力达钢筋屈服强度 。承受动力荷载作用的钢结构，应选用 塑性，冲击韧性好特点的钢材。冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 屈服点提高, 塑性韧性降低。钢材五项机械性能指标是 屈服点、抗拉强度、弹性模量、伸长率断面收缩率 。钢材中氧的含量过多，将使钢材出现 热脆现象。钢材含硫量过多，高温下会发生脆裂 ，含磷量过多，低温下会发生—脆裂_。时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高,塑韧性降低。钢材在250°C度附近有 强度提高塑性降低现象,称之为蓝脆现象。（某些钢材在200〜300°C时颜色发蓝而脆性增加的现象。8•钢材的冲击韧性值越大，表示钢材抵抗脆性断裂的能力越 。（冲击韧性为钢材在动荷载作用下断裂吸收能量的多少）9•钢材牌号Q235-BF,其中235表示屈服点 ，B表示质量等级 ,F表示沸腾钢。钢材的三脆是扌旨 热脆、冷脆 、蓝脆 。钢材在250°C度附近有强度 提高塑，性降低现象，称之为蓝脆现象。焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度低的相匹配。13•钢材中含有C、P、N、S、0、Cu、Si、Mn、V等元素，其中P、N、S、0为有害的杂质元素。衡量钢材塑性性能的主要指标是 伸长率。结构的可靠指标B越大,其失效概率越小。.冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下 弯曲变形和 抗分层性能的综合指标。 （需要钢材有一定塑性与避免冶炼的分层，离析开裂等缺陷）冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。薄板的强度比厚板略高。采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用E50焊条。TOC\o"1-5"\h\z焊接残余应力不影响构件的 静力强度 。.角焊缝的最小计算长度不得小于 6h和40mm。•承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是 。24.在螺栓连接中，最小端距是 2d0 。26.普通螺栓连接,当板叠厚度刀t〉5d时（d—螺栓直径），连接可能产生螺杆弯曲 破坏。27•钢材的抗剪强度与屈服点的关系式是 f.58单个普通螺栓承压承载力设计值N"=d入tXf,式中乙t表示同一受力方向板厚和的较小值 。普通螺栓连接靠螺栓受剪和孔壁承压传递剪力；摩擦型高强度螺栓连接靠板于板之间摩擦力传递剪力。30•手工焊焊接Q235钢，一般采用 E43 型焊条。焊接结构在焊缝附近形成热影响区,该区材质变脆。侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜太小。承压型高强度螺栓仅用于 静力承重 结构的连接中。采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50焊条。承受动力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是40hf。轴心受压构件的承载能力极限状态有净截面破坏和毛截面屈服。双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是」^屈曲。单轴对称截面的轴心受压构件，当构件绕对称轴失稳时发生弯扭屈曲。轴心受压构件的缺陷有初偏心、初弯曲、残余应力 。43.缀条式格构柱的缀条设计时按 轴拉构件计算。47.在轴心压力一定的前提下,轴压柱脚底板的面积是由混凝土强度等级决定的。雪＞170匹50.为保证组合梁腹板的局部稳定性，当满足'w fy 时,应横。51•焊接工字形梁腹板高厚比时，为保证腹板不发生局部失稳，应设置横和纵。梁的最小高度是由 刚度控制的。组合梁的局稳公式是按局部失稳发生在翼板最大应力达屈服之前原则确定。支承加劲肋应验算的内容是支撑加劲肋在腹板平面外的稳定性、切角后端部进截面强度、与腹板焊缝连接。钢梁在集中荷载作用下，若局部承压强度不满足应采取的措施是支撑。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小。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取1.05。62•实腹式压弯构件在弯矩平面内屈曲形式为 弯曲。63.实腹式压弯构件在弯矩平面外屈曲形式为 弯扭。1 钢材代号Q235的含义为（屈服点强度为235Mpa）。钢材的设计强度等于钢材的屈服强度fy除以（分项系数）。钢材在复杂应力状态下，由弹性转入塑性状态的条件是折算应力等于或大于钢材在一一。按（脱氧程度不同）之不同，钢材有镇静钢和沸腾钢之分。钢材的ak值与温度有关，在-20°C或在-40°C所测得的ak值称（低温冲击韧度（指标）。通过标准试件的一次拉伸试验，可确定钢材的力学性能指标为：抗拉强度fu、一屈服点强 和一伸长率一。韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中一吸收能量一的能力，亦即钢材抵抗一冲击或振动一荷载的能力。钢材在250°C左右时抗拉强度略有提高，塑性却降低的现象称为一蓝脆一现象。在疲劳设计时，经过统计分析，把各种构件和连接分为一8—类，相同应力循环次数下，类别越高，容许应力幅越一低一。当钢材厚度较大时或承受沿板厚方向的拉力作用时，应附加要求板厚方向的一截面收缩率屮一满足一定要求。钢中含硫量太多会引起钢材的一一；含磷量太多会引起钢材的一一。钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入一塑性一状态，发生的破坏为一脆性一破坏。如果钢材具有一较好塑性一性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局部超载而发生突然断裂。应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处一塑性变形一受到约束。影响构件疲劳强度的主要因素有重复荷载的循环次数、一应力集中一和一应力幅一。随着温度下降，钢材的一脆性破坏一倾向增加。根据循环荷载的类型不同，钢结构的疲劳分一一和一一两种。衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为一ak（Aj—。它的值越小，表明击断试件所耗的能量越一小一，钢材的韧性越一差一。对于焊接结构，除应限制钢材中硫、磷的极限含量外，还应限制一c—的含量不超过规定值。随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为一时效硬化选择题（每题2分）1•大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B）密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装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、屈服强度； D、极限强度。3•钢结构的承载能力极限状态是指（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.使用已达五十年4、 某构件发生了脆性破坏，不经检查可以肯定下列问题中A对该破坏无直接影响。A、钢材的屈服点过低； B、构件的荷载增加速度过快；C、存在冷加工硬化； D、构件有构造原因引起的应力集中。钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的AA.强度储备 B.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6、 Q235钢按照质量等级分为A、B、C、D四级，由A到D表示质量由低到高，其分类依据是C 。A、冲击韧性； B、冷弯试验；C、化学成分； D、伸长率。钢号Q345A中的345表示钢材的（C）A.fp值 B.fu值 C.fy值 D.fvy值TOC\o"1-5"\h\z8•钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为（ C）A.碳、锰 B.钒、锰 C.硫、氮、氧 D.铁、硅9、同类钢种的钢板，厚度越大，A。A、强度越低； B、塑性越好；C、韧性越好；D、内部构造缺陷越少。10•对于普通螺栓连接，限制端距e±2d0的目的是为了避免（ D）A.螺栓杆受剪破坏 B.螺栓杆受弯破坏C.板件受挤压破坏 D.板件端部冲剪破坏以下关于应力集中的说法中正确的是 B。A、 应力集中降低了钢材的屈服强度B、 应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制C、 应力集中产生异号应力场，使钢材变脆D、 应力集中可以提高构件的疲劳强度Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（C）A.E55型B.E50型 C.E43型D.H10MnSi在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的（A）A.5倍 B.10倍C.15倍D.20倍15.如图所示两端铰支理想轴心受压构件Ix/Iy±4，其临界压力Ncr为（D ）A.n2EIx/（2b2） B.n2EIx/b2C.n2EIy/（4b2） D.n2EIy/b2承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接（A.承载力低，变形大 B.承载力高，变形大

C.承载力低，变形小当沿受力方向的连接长度以防止 BA、中部螺栓提前破坏；C、C.承载力低，变形小当沿受力方向的连接长度以防止 BA、中部螺栓提前破坏；C、螺栓受弯破坏；时,B、D、D.承载力高，变形小螺栓的抗剪和承压设计承载力均应降低,为提高轴心受压构件的整体稳定,截面的形式应使其面积分布（A.尽可能集中于截面的形心处C.任意分布，无影响梁整体失稳的方式为（DA.弯曲失稳B.剪切失稳端部螺栓提前破坏；螺栓连接的变形过大。在杆件截面面积不变的情况下，杆件）尽可能远离形心尽可能集中于截面的剪切中心B.D.）C.扭转失稳D.弯扭失稳C 。普通螺栓连接；承压型高强度螺栓连20、对于直接承受动力荷载的结构，宜采用A、焊接连接；C、摩擦型高强度螺栓连接；22.双轴对称焊接工字形单向压弯构件，若弯矩作用在强轴平面内而使构件B、D、绕弱轴弯曲，则此构件可能出现的整体失稳形式是（C）A.平面内的弯曲屈曲 B.扭转屈曲C.平面外的弯扭屈曲 D.平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲23•格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（ B），因此以换算长细比九Ox代替九X。A.格构式柱可能发生较大的剪切变形 B.要求实现等稳定设计C.格构式柱可能单肢失稳 D.格构式柱承载能力提高关于钢结构的特点叙述错误的是（C）A.建筑钢材的塑性和韧性好 B.钢材的耐腐蚀性很差C.钢材具有良好的耐热性和防火性D.钢结构更适合于建造高层和大跨结构钢材屈服点fy的高低反应材料（D）A.受静荷时的最大承载能力 B.受静荷时的最大变形能力C.受动荷时的最大承载能力 D.受静荷时发生塑性变形前的承载能力26•在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（DA.异号应力，且应力差较小 B.异号应力，且应力差较大C.同号拉应力，且应力差较小D.同号拉应力，且应力差较大角焊缝的最小焊脚尺寸hfmin±1.5，最大焊脚尺寸hfmaxW1.2tl，式中的tl和t2分别为（C）t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度tl为翼缘厚度，t2为腹板厚度t1为较薄的被连接板件的厚度，t2为较厚的被连接板件的厚度t1为较厚的被连接板件的厚度，t2为较薄小的被连接板件的厚度29•对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是（ B）A.构件的刚度 B.构件的极限强度C.构件的稳定性D.构件的疲劳强度受弯构件的刚度要求是 <[]，计算挠度时，则应（B）。A.用荷载的计算值 B.用荷载的标准值C.对可变荷载用计算值 D.对永久荷载用计算值焊接工字型截面梁腹板设置加劲肋的目的（D）A.提高梁的抗弯强度 B.提高梁的抗剪强度C.提高梁的整体稳定性 D.提高梁的局部稳定性32、焊接工字形等截面简支梁，在何种情况下，整体稳定系数最高？(D)A、 跨度中央一个集中荷载作用时B、 跨间三分点处各有一个集中荷载作用时C、 全跨均布荷载作用时D、 梁两端有使其产生同向曲率、数值相等的端弯矩的荷载作用时二、填空题(每空1分)钢结构出现疲劳断裂时，破坏截面上的应力低于钢材的 强度。摩擦型高强度螺栓连接以 为承载能力极限状态；而承压型高强度螺栓连接以 为承载能力极限状态。我国在建筑钢结构中主要米用的钢材为碳素结构钢和 结构钢。焊缝连接形式根据焊缝的截面形状，可分为 和两种类型。型钢有热轧成型和 成型两大类。应力集中将会导致构件发生 破坏。减小焊接残余变形的主要方法有： ，和O6•当温度t<O°C时，随着温度下降，钢材的冲击韧性值也 。7•在受拉的螺栓连接中，普通螺栓所受拉力的大小不仅与外力有关，还与被连接板件的 有关。高强度螺栓根据其螺栓材料性能分为两个等级：8.8级和10.9级，其中10.9表/示 。性能等级为4.6级和4.8级的C级普通螺栓连接， 级的安全储备更大。相同的梁分别承受均布荷载和集中荷载的作用，虽然两者在梁内产生的最大弯矩相同，但前者的整体稳定承载力比后者 。规范规定普通螺栓抗拉强度设计值ftb取为螺栓钢材抗拉强度设计值f的0.8倍，是为了考虑 的影响。实腹式偏心压杆在弯矩平面外的失稳属于 屈曲。使格构式轴心受压构件满足承载力极限状态，除要保证强度、整体稳定外，还必须保证 。钢材随时间进展将发生屈服强度和抗拉强度提高、塑性和冲击韧性降低的现象，称为 。根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中 施焊的质量最易保证。16•钢材的含碳量越高，则强度越 ，韧性越 ,抗腐蚀性越 。钢号Q345—B表示 钢材。建筑钢材中严格控制硫的含量，在Q235钢中不得超过0.05%，在Q345钢中不得超过0.045%，这是因为含硫量过大，在焊接时会引起钢材的 _O钢结构防火性能差是由于当温度超过一定值时，钢材的 和 将随温度升高而急剧降低。钢材的伸长率是衡量钢材 性能的指标，是通过一次静力拉伸试验得到的。当轴心受压构件发生弹性失稳时，提高钢材的强度将 构件的稳定承受载力。当构件轴心受压时，对于双轴对称截面，可能产生 ；对于无对称轴的截面，可能产生 ；对于单轴对称截面，则可能产生O23•焊缝缺陷有多种，其中 对焊缝受力的危害最大。焊接结构中存在着双向或三向同号拉应力场，材料塑性变形的发展受到限制，使钢材变脆。特别是当焊接应力较大时，在温度较低的条件下很容易发生 现象。当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1：2.5（静载）或 （动载）的斜角，以平缓过度，减小应力集中。26•加劲肋按其作用可分为 、 。27.提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设在钢梁的 翼缘。28•轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时达临界状态杆轴绕曲时的 不能忽略，因而绕虚轴的长细比久x要采用 29•轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行 计算。30.相同的梁分别承受均布荷载和集中荷载的作用，虽然两者在梁内产生的最大弯矩相同，但前者的整体稳定承载力比后者 。三、简答题（每小题10分）1、 何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？2、 通过哪些设计措施可以减小焊接残余应力和焊接残余变形3、 焊接残余应力对结构性能有哪些影响？4、 抗剪的普通螺栓连接有哪几种破坏形式？用什么方法可以防止？5、 可以采用钢材的极限强度作为设计强度标准值吗?如果不可以,采用什么作为设计强度标准值?为什么？无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定？6、 焊脚尺寸是越大越好还是越小越好?为什么？答案:1、B2、C3、B 4、C 5、B 6、C7、C8、C9、A 10、D11、B 12、C13、A14、无图15、无图16、D17、B19、D20、C21、无图22、C23、B24、C25、D26、D27、C28、C29、B30、B31、D32、D二、l.1、极限强度2、磨擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的拉力、螺纹处的有效截面3、低合金高强度、对接焊缝和角焊缝4、冷弯5、脆性、设计上的措施和工艺上的措施6、随之下降7、刚度&螺栓所用材料的等级9、4.610、好11、主要是考虑一般螺栓有承受剪与拉两种情况，当有受剪时，其受拉可以0・8倍计。12、弯扭13、局部稳定14、时效硬化15、平焊16、高、差、差17、屈服强度为345N/mm，质量等级为B级的低合金高强度结构18、热脆19、强度20、塑性21、减小22、超载破坏、压弯破坏、弯扭破坏23、低温冷脆问题24、脆断25、1：526、横向加劲肋、纵向加劲肋27、受压28、剪切变形、换算长细比29、强度30、强1、 答：实际上钢结构构件中存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷，此时构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成所谓的应力集中。2、 答：1、焊接位置的合理安排；2、焊缝尺寸要适当；3、焊缝数量宜少；4、应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉；5、尽量避免在母材厚度方向的收缩应力3、 答：1、降低结构刚度；2、降低或消除焊缝中的残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施；3、对构件的疲劳强度有明显不利的影响。4、 答：1、当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；2、当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏较作螺栓的承压破坏；3、板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断;4、 端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。第1、2种破坏形式可进行抗剪螺栓连接的计算，第3种破坏形式要进行构件的强度计算；第4种破坏形式有螺栓端距M2d0来保证。5、 答：不可以。屈服强度作为设计强度标准值。因为钢材过了屈服强度后，会有一定的延伸率，这段时期钢材的强度会低的。对无明显屈服点的钢材，其设计强度应以极限强度的75%来定。6、 答：除钢管结构外，焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1・2倍，是为了避免焊缝区的基本金属过烧，减小焊件的焊接残余应力和残余变形。焊脚尺寸也不能过小，否则焊缝因输入能量过小，而焊件厚度较大，以致施焊时冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂，规范规定焊脚尺寸不得小于1.5,t为较厚焊件的厚度。一、简答题1.简述钢结构有哪些主要特点。（8分）答：（1）材料的强度高，塑性和韧性好；（2） 材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（3） 制作简便，施工周期短；（4） 质量轻；（5） 钢材耐腐蚀性差；（6） 钢材耐热，但不耐火；碳素结构钢按质量分为几级？并是怎样划分的？Q235B・b代表的意义是什么？（10分）答：碳素结构钢按质量分为A、B、C、D四级。其中A级钢材不作冲击韧性要求，冷弯性能在需方有要求时才进行；B、C、D各级钢材均要求冲击韧性值A227J,且冷弯试验均要求合格，所不同的是三者的kv试验温度有所不同，B级要求常温（20±5°C）冲击值，C和D级则分别要求0°C和-20C冲击值。Q235B・b代表屈服强度为235N/mm2，B级，半镇静钢。钢结构中，选用钢材时要考虑哪些主要因素？（8分）答：结构或构件的重要性；荷载的性质（静载或动载）；连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）；工作条件（温度及腐蚀介质）。轴心受力构件的截面形式有哪几种？并且对轴心受力构件截面形式的共同要求是什么？答：轴心受力构件的截面形式有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合截面以及格构式组合截面。对轴心受力构件截面形式的共同要求是：（1） 能提供强度所需要的截面积；（2） 制作比较简便；（3） 便于和相邻的构件连接；（4） 截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用几种强度计算准则？并简述各准则的内容。我国钢结构规范对于一般构件采用哪一准则作为强度极限？（10分）答：计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用三种强度计算准则。其中（1）截面边缘纤维屈服准则：当构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服时，即认为构件达到了强度极限。（2）全截面屈服准则：这一准则以构件最大受力截面形成塑性铰为强度极限。（3）部分发展塑性准则：这一准则以构件最大受力截面的部分受压区和受拉区进入塑性为强度极限。我国钢结构规范对于一般构件采用部分发展塑性准则作为强度极限。简述梁的整体失稳现象，影响梁临界弯距的主要因素有哪些。（8分）答：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。梁的临界弯矩M主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。钢结构框架钢柱的计算长度系数与哪些因素有关。（6分）答：钢结构框架钢柱的计算长度系数与框架类型、相交于柱上端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K、相交于柱下端节点的横梁线刚度之和与柱线刚1度之和的比值K2、柱与基础的连接方式、横梁远端连接方式、横梁轴力大小以及柱的形式等因素有关。简述焊接残余应力对结构性能的影响。（8分）答：（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；（2） 对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；（3） 对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而必定降低其稳定承载能力；（4） 对低温冷脆的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；（5） 对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。简述螺栓连接的五种破坏形式。（6分）答：螺栓连接的五种破坏形式为：（1）螺栓杆剪断；（2） 孔壁挤压；（3） 钢板被拉断；（4） 钢板剪断；（5） 螺栓杆弯曲。求共7页第1页一、选择题（20X1=20分）1、 钢结构用钢的含碳量一般不大于（C）。A0.6%B0.25%C0.22%D0.2%2、 在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是（A）的典型特征。A脆性破坏 B塑性破坏 C强度破坏 D失稳破坏3、 验算组合梁刚度时，荷载通常取（A）。A标准值B设计值C组合值D最大值4、 摩擦型高强度螺栓抗拉连接，其承载力（C）。A比承压型高强螺栓连接小 B比承压型高强螺栓连接大C与承压型高强螺栓连接相同 D比普通螺栓连接小5、 对直接承受动荷载的钢梁，其工作阶段为（A）。A弹性阶段 B弹塑性阶段 C塑性阶段 D强化阶段6、 产生焊接残余应力的主要因素之一是（C）。A钢材的塑性太低 B钢材的弹性模量太高C焊接时热量分布不均 D焊缝的厚度太小7、 梁整体失稳的方式是（D）。A弯曲失稳 B扭转失稳 C剪切失稳 D弯扭失稳8、 某角焊缝T形连接的两块钢板厚度分别为8mm和10mm，合适的焊角尺寸为（B）。A4mmB6mmC10mmD12mm9、计算直接承受动力荷载的工字型截面梁抗弯强度时， 取值为（A）。A1.0B1.05C1.15D1.2共7页第2页10、 下列螺栓破坏属于构造破坏的是（B）。A钢板被拉坏B钢板被剪坏 C螺栓被剪坏 D螺栓被拉坏11、 钢材中硫的含量超过限值时，钢材可能会出现（B）。A冷脆B热脆C蓝脆D徐变fD15J235fD15J235A151wA151wB13t C13t-f wf w23513、为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（C）。A控制肢间距A控制肢间距B控制截面换算长细比C控制单肢长细比C控制单肢长细比D控制构件计算长度14、排列螺栓时，若螺栓孔直径为d,螺栓的最小端距应为（B）。0A1.5d B2dC3dD8d000015、 钢结构具有良好的抗震性能是因为（C）。A钢材的强度高 B钢结构的质量轻C钢材良好的吸能能力和延性 D钢结构的材质均匀16、 钢材的强度指标是（ ）。A延伸率B韧性指标 C屈服点D冷弯性能17、 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋为防止（A）引起的局部失稳；布置纵向加劲肋为防止（B）引起的局部失稳。A剪应力B弯曲应力C复合应力D局部压应力18、 轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（C）。A杆长相等B计算长度相等C长细比相等D截面几何尺寸相等19、 实腹式组合工字形截面柱翼缘的宽厚比限值是（A）。AGo+0.1九）'匹B（25+0.5九）：235C15至D80垂

得分共7页第3页二、简答题（5X4=20分）1、轴心受压构件的稳定承载力与哪些因素有关？（4分）构件的几何形状与尺寸；杆端约束程度；钢材的强度;焊接残余应力；初弯曲；初偏心2、格构式和实腹式轴心受压构件临界力的确定有什么不同？双肢缀条式和双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式是什么？为什么对虚轴用换算长细比？（4分）格构式轴心受压构件临界力的确定依据边缘屈服准则，并考虑剪切变形的影响；实腹式轴心受压构件临界力的确定依据最大强度准则，不考虑剪切变形的影响。双肢缀条式柱的换算长细比的计算公式：九二：九2+27_A0x\xAi双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式：九二“2+九20x x 1格构式轴心受压柱当绕虚轴失稳时，柱的剪切变形较大，剪力造成的附加挠曲影响不能忽略，故对虚轴的失稳计算，常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。3、影响钢材性能的主要因素有哪些？（4分）化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。4、如何保证梁腹板的局部稳定？（4分）①当w时，应按构造配置横向加劲肋;①当w时，应按构造配置横向加劲肋;②当80”③hQ.；>170:w i'235，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋;235<h0『<②当80”③hQ.；>170:w i'235，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋;■y④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋。5、螺栓在钢板上应怎样排列合理？（4分）螺栓在钢板上的排列有两种形式：并列和错列。并列布置紧凑，整齐简单，所用连接板尺寸小，但螺栓对构件截面削弱较大；错列布置松散，连接板尺寸较大，但可减少螺栓孔对截面的削弱。螺栓在钢板上的排列应满足三方面要求：①受力要求②施工要求③构造要求，并且应满足规范规定的最大最小容许距离：最小的栓距为3d,最小的端0距为2d

5・试验算图示压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定性，钢材为Q235,F-900唧，得分TOC\o"1-5"\h\z、 M（设计值），偏心距e=150mm，e=100mm， 0 =0.65+0.35亠，1 2 mx1九2 f 「Q=1.07- —X-<1.0，跨中有一侧向支撑，E二206X103Nmm2，b 44000235f二215Nmm2，对x轴和y轴均为b类截面。（13分）解：M二Fe=900x0.15二135kN-m（1分）x 1A二65x1+32x1.2x2二141.8cm2（1分）1I二x（32x67.43—31x653）二107037cm3（1分）x121I二 x1.2x323x2二6554cm3（1分）y12⑷I107037x2 317617 °八、W=——— —3176.17cm3（1分）1xh/2 67.4i—H-理xA141.8—27.47cm（1i—H-理xA141.8—27.47cm（1分）九—J—80匕—29.12（1分）查表申—0.9386（1分）xi27.47 xxM 900 —0.65+0.35——0.65+0.35x—0.883（1分）mx M 1351一兀2EA 兀2X206000X141.8x102N' = = Ex 1.1X2 1.1x29.122x—30876.45KN（1分）N 0M + mx x—A NxAYW（1-0.8寸）

x1x N'Ex900x1030.9386x141.8x1020.883x135x1061.05X3176・17X103（1-°8怎）—104.2N/mm2<f—215Nmm二128cm4，X=35）。1（2分）i=x=,x二128cm4，X=35）。1（2分）i=x=,xA2x28.846860 =10.9cm（1分）L 700…八八、X= = =64.2（1分）xi 10.9xX=、“+X2=叮64.22+352=73.1（1分）ox x 1L 350X= = =44.5〈Xyi 7.86 0xy（1分）查表9=0.732x（1分）N=9Af=0.732x2x28.84x102x215=907.8kNx（3分）3、某缀板式轴压柱由2[28a组成，Q235AF，L=L=8.4m，外压力N=100kN，oxoy验算该柱虚轴稳定承载力。已知：A=40x2=80cm2，I二218cm4，Z二21mm，1 0X=24,f二215Nmm2。（10分）解：I=2（I+Aa2）二2x（218+40x15.92）二20660.8cm4x 1i=工「亟08=16.07cmxA\ 80X=k= =52.3；X=JX2+X2=、：52.32+242=57.5查表9=0.82xi16.07 oxx1 xxN=9Af=0.82x8000x215=1410.4kN>1000kN满足要求x3、某缀板式轴压柱由两槽钢2[20a组成，Q235-AF,柱高为7m,两端铰接，在柱中间设有一侧向支撑，i二7.86cm，f二215Nmm2，试确定其最大承载力设计y值（已知单个槽钢[20a的几何特性：A二28.84cm2,I1（10分）解：I=2（I+Aa2）=2x（128+28.84x10.72）=6860cm4x 1共7页第6页4、图示焊接工字钢梁，钢材Q345，承受次粱传来的集中荷载，次梁可作为主梁的侧向支撑点，验算该梁的整体稳定。已知：F二300KN，A二15840mm2，W二4.17x106mm3W二4.17x106mm3，xI=0.51x108mm4，y4320Ahx-^2 Wy x235y02820=1.20，申'=1.07- <1.0，f=310Nmm2。（10分）b b 申b解：.厂 i0.51x108 八、i= 4= =56.74mm（1分）yA15840L°y400056.74M=Fa=300x4=1200kN-m（L°y400056.74M=Fa=300x4=1200kN-m（2分）x=70.50（1分）,4320x九2Ahwy x235=1.20x432070.5215840x8284.17x1061 （4.4x828丿235=3.40>0.6（2分）235Qb=1'07-壽=°987（1分）M x—申M x—申'Wbx1200x1060.987x4.17x1