钢结构设计原理考试复习题

一、填空题

60hf。二、问答题答：钢构造含有的特点：钢材强度高，构造重量轻钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性钢构答：钢构造的合理应用范畴：重型厂房构造大跨度房屋的屋盖构造高层及多层建筑轻型钢构造塔桅构造板壳构造桥梁构造移动式构造答：钢构造对材料性能的规定：较高的抗拉强度fu和屈服点fy 较好的塑性、韧性及耐疲劳性能良好答：影响钢材性能的重要因素有：化学成分钢材缺点冶炼，浇注，轧制钢材硬化温度应力集中残存应力重复荷载作用什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的重要因素有哪些答：选用钢材普通考虑的因素有：构造的重要性荷载特性连接办法构造的工作环境温度构造的受焊接的优点：不需打孔，省工省时；任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；气密性、水密性好，答：焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺点及几何尺寸检查，其外观可见缺点及几何尺寸偏差必须符合三级合格原则规定；二级质量检查除对外观进行检查并达成二级质量合20B100B2t（t为较小焊件厚度。对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）1:2.5TT200mm。答：角焊缝的计算假定是：1；2焊接残存应力和焊接残存变形是如何产生的？焊接残存应力和焊接残存变形对构造性能有何影响？减少焊接残存应力和焊接残存变形的办法有哪些？焊接残存应力的影响：对塑性较好的材料，对静力强度无影响；减少构件的刚度；减少构件的稳定承载力；减少构造的疲劳强度；在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。气而腐蚀，限制螺孔中距最大高强度螺栓的8.8级和10.9（fy/fu8.810.9级为：fu≥其极限承载力应按最大强度理论进行分析。三、计算题实验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F=220kN。钢材Q235，焊条 手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。有关强度设计值c=215N/mm2，t=185N/mm2（定剪力全部由腹板上的焊缝承受计算中和轴的位置（对水平焊缝的形心位置取矩ya

(301)115.5

0.5

yb319.9Iw

11(301)3(301)16.12(201)19.42wwWaIw4790 WbIw4790ww

Aw(301)1wwσσ1.a点 w

22020484

90.9N/mm2

ffw185N/ff

f2.bf

M22020Ww 227Ww

193.8N/mm2

fw

185N/

F220Aw 29Aw193.823

75.9N/

c234.2N/mm21.1fw236.5N/c试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知fwf角θ60Q235E43,手工焊。有关强度设计值f=160N/mm2解：NxNsinθ390sin60NyNcosθ390cos60σfτf

NxN

337.720.78(200 19520.78(200

158.7N/91.6N/(β)(β) ff(158.7)2

159MPa

w160MPa(满足fffff已知：采用三面围焊：hf=6mm,fw=160N/mm2,N=529kN(静载设计值f

fw0.761601.22160103fNKNf

0.7529131.2/2 N2K

2N2

0.3529131.2/2l

304.7

fff 2 20.76fff l fff 2 20.76fffE43,手工焊。有关强度设计值ƒ=215N/mm2， fw=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝 实际长度取cm

2b

fw23200.761.22160103fN2NN11250524.7f N 5

725.3

5275mmff 40.7hfff

40.76

L2Lw21cm2281 N=600KN,有关强度设计值：ƒb=130N/mm2,ƒb=305N/mm2,ƒ=215N/mm2d=20mm,孔径 b

d 解：

2

4

130

Nbdtf

2018305103 N

n

[N[N

83d0端距2d01.5d0

I

nA(160221.5)18nσ

600103

285MPa600kN的拉力,25mml225038010M20Q235，ƒ＝215N/mm2。试计算接头所能承受的最大M20,21.5mm,ƒbv=130N/mm2,ƒbc=305N/mm2。b

Nv fv2

1301081.6kN(Nmin1

Ncdt

21.4305

NnN

981.6IIIIIVVIIIIVAII-IAI

n(b

)t(2512.15)1.4a2a24.52AnA

]t[25(3

32.15]1.4III-III

AnA

(b

d)t(2522.15)1.400nI－INAIf32102215688000NnnII－IINAIIf29.46102215633400Nn III－IIII－In1个螺栓传走了（n1/n）N(1

n)NAnAIIN (1n1n

28.98102

701000NII－IIN（V-VAv(bnd)t(2532.15)20.8 VnNAvf29.68102215638100NnII－IINmax633.4kN28mm27mm承受的最大轴心力设计值能增大多少？已知高强度螺栓预拉力设计值P＝155kN,接触面抗滑移系数vv

Nb

ff

NnN

983.7NAf25014215752500NAII－IAI

n(b

)t(2512.15)1.4

n11,n根

An)f1An)fnA1 N n

3210210.59

728500Na2a24.52AnA

]t[25(3

32.15]1.4AIIN 10.5n

29.4610210.59

760100NIII-III

AnA

(b

d)t(2522.15)1.40nI－In1个螺栓传走了（n1/n）N(10nn

nIIIn

AAnAIIIN (1n10.5nIII

28.98102(11/90.5

801100N II－IIN（V-VAv(bn

)t(2532.15)20.8 n3,n VAv

29.68102N 10.5n

10.59

765700N通过比较可见，接头所能承受的最大轴心力设计值为Nmax728.5kN。与上题比较增大N728.5633.495.1kNN。 已知：ƒ＝215N/mm2,ƒb=130N/mm2,ƒb=305N/mm2 NbNbb

v

fv4fvb

b2

4

13011

Ncdt

21.0305

NnN

461N10400421.5215N试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。已知荷载设计值F=60KN,M20,21.5mm,bv=130N/mm2,ƒbc=305NbNbb

v

fv4fvb

b

4

13011

Ncdt

22.0305 v故应按N Nb40.8kN进行验vFN46048kN, V36036kN,

TNeyVex487.536181008kNT作用下螺栓“1x，yN N x2y

10084524

NT

1008

ii x2yii

4524NVNNN

4812kN

VN N

369kN(NT(NTNN)2(NTNV)2 N

(23.2612)2(15.51(23.2612)2(15.51

40.8kN(不满足9.6m,Q235，强度设计值ƒ=215N/mm2，采用图示截面，尺寸单位mm,N=？注：①不计自 ②稳定系数λφ A2(20500)5008Ix

18500322050026021435106Aix

LixLi

IIy

21205003416.7106AA

iy

iyi

y

0.734240002153787440N已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m2I32a构成，两肢件之间的距离300cm,mm注：一种I32a的截面面积A=67cm2惯性矩

λL

1000IA yI A152)2(46067IA y

Li1yLi1

A

λLo1

1

65.662

12m，跨间无侧向支承点，均布荷载大小亦Q235，试比较梁的稳定系数φb，阐明何者的稳定性更加好？A2(16300)120010Ix

1101200321630060824.991091Iy21

1630037.2107Wx

4.99

iy

A

57.7mmyλy

12000

12000

0.690.13 0.763001232hyφβ4320hy y

Wx

1(20816)24.40.764320216001(20816)24.4

A2(20240)12001013Ix121013

220240

5.0

1Iy21

2024034.6107Wx

iy

4.6IIA

yλy

12000

12000

0.690.13 0.792401240hyφβ4320hy y

Wx

1(26120)24.40.794320216001(26120)24.4

I50aQ235，除两端支承处能制止梁端截面的P的大小（设计值，不计自重）集中荷载作用于上翼 均布荷载作用于上翼 Mmax1.5P4000P2000Mmaz

Mmax

4000P2150.441860103P为：A=102cm2IX=32240cm4wx=1430cm3Iy=855cm4 Mmaz

M

1ql28

解：

8

82150.441430q xl

13.36N/mm13.36kN/ A42cm2W309cm3i8.99cm,ƒ=215N/mm2 Mmax

ql8

88

36kNN

f

42

361.05309

215

ixi

66.7λ350(满足）平面外的稳定需设立几个侧向中间支承点？已知 A76.3cm2W875cm3i14.4cmi2.69cm,ƒ=215N/mm λ

100069.4

0.842(按a类截面ix ixNEx

2x

3218000N

（按无端弯矩但有横向荷载作用时Mx

8

6.248

78kNN

6500.84276.3

178202MPaf215MPa(满足

1000372λ150(刚度不满足）loy10005200cmyλloyy

0.725(b类截面

1.07

（按所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时NβtxMxφ

6500.72576.3

1780.94875

212MPa

215MPa(满足 b一、填空题（110分）1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力(2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是(60hf3、焊接构造选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度(相等4Q235－BF,235),B质量等级),F5、工字形轴压构件翼缘局部稳定确保条件是根据 等稳定原 )导出的6、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 ) 二、选择题（每小题1分，共10分）1、钢构造的重要缺点是（CA构造的重量大B造价高 C易腐蚀、不耐火D施工困难多2、钢材中硫的含量超出规定原则（D。A将提高钢材的伸长 B将提高钢材的抗拉强C将使钢材在低温工作时变 D将使钢材在高温工作时变3hf

t式中t表示（BA较薄板厚度B较厚板厚 C任意板4、下面的（B）A动力荷载作用的构件 C有应力集中影响的构件 D残存应力较大的构件5、验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时，计算公式中的长细比为（CA绕强轴的长细 B绕弱轴的长细C两方向长细比的较大值 6、格构柱设立横隔的目的是(D)。A确保柱截面几何形状不 B提高柱抗扭刚C传递必要的剪 D上述三种都7、7、计算长度一定的轴心压杆回转半径增大，其稳定承载力（AA提 B减 C不 D不能拟A15

B13

C13

D15

/(γW) ) 235235/fC(10

235/f

235/f235235/f235/f10、钢构造压弯构件的设计普通应进行哪几项内容的计算? )ABC三、简答题（25分）1、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？（6（1）螺栓杆被剪断；（2）挤压破坏；（3）板件被拉断；（4）板件端部剪切破坏；（5）0 0四、计算题（55分f1fw160Nmm2f（12值值8值 值

501005050100505010050100

2000.2

V

（2σf

20.7

640Lw Lw

181.08N/

20.7hf

20020.783602

51.91N/(σ(σ/1.22)2ff

(181.08/1.22)2157.24(181.08/1.22)2

ffw160N/f210.9M20Q235-BF，构件接触面抗滑移系数μ＝0.45，P＝155kN（13）解 Nb0.9nμp0.910.4515562.775KN（2

x2y

2510665024

45.45KN（2分 25106

x2y

22.73KN（2分

V10016.67KN（2分45.452(22.7345.452(22.732N1

)2

N1F

（3分b 构造或构件的承载能力极限状态涉及哪些计算内容?正常使用极限状态又涉及哪些内容fy作为设计强度原则值?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何拟定为了确保明腹式轴压杆件构成板件的局部稳定，有哪几个解决办法每小题1分，共10分)下列各项 )不属于构造的承载能力极限状态范畴 B.动力强度计 C.稳定性计 B. C. A.屈服点fy B.抗拉强度fu D.弹性模量E普通轴心受压构件的承载力经常决定于 ) B.强 C.弯曲屈 C.孔壁被压 其中)B.C.f为了确保焊接板梁腹板的局部稳定性，应根据腹板的高厚比h0的不同状况配备加颈肋。当ftfh0ft

时，应 )不需配备加劲 B.配备横向加劲C.配备横向和纵向加颈 平面内的弯曲屈 B.扭转屈C.平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲D.屋架设计中，积灰荷载应与 )同时考虑屋面活荷 B.雪荷C.屋面活荷载与雪荷载两者中的较大 A.两不等边角钢长边相连的T形截面B.TC.T形截面三、填空题(每空1分，共10分 和颈缩阶段 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 轴心受拉构件的承载能力极限状态 四、计算题(第1小题15分，第2小题20分，第3小题25分，共60分b=250mmt=12mm,h0=350mmtw=10mm，计算长度lox=12m,loy=4m,1200KN。试对该柱进行验算。(20分)(f=215N/mm2)如图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm，厚度为t=12mm；腹板高度为40KN70KN(静力荷载)。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠 度进行验算。 )(25分=β·4320

1(1(yt)hf

′=1.1-0.4646 y

3/ A=126.6cm2Ix=51146cm4,Iy=7861cm4,Wx=2158cm4,一、简答题(520分

1构造或构件的承载能力极限状态涉及静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达成这种极限状态时，构造或构件达成了最大承载力而发生破坏，或达成了不适于继续承受荷载的巨大变形。构造或构件的正常使用