《钢结构基本原理及设计》期末试题及答案（三）

哈工大2008年春季学期

钢结构基本原理及设计试题班号

姓名

题号-4二四五六七八九十总分

分数

一、填空题：（每空1分，共20分）

注1、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的

意值；计算疲劳时，应采用荷载的值。

行'2、钢材Q235B中，235代表,按脱氧方法该钢材属于钢。

为3、对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度_______,

规塑性和韧性,焊接性熊O

范4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴

线与轴心力方向间夹角满足,焊缝强度可不计算。

*5、钢材的选用应根据结构的重要性、、等因素综合

守考虑，选用合适的钢材。

考6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易

场进入状态，发生的破坏为破坏。

纪7、某梯形钢屋架，屋脊处应设_______性系杆，该系杆按杆设计。

律8、轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的受力工作确定的。

9、如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外

（绕Z轴）稳定,钢材Q235钢,

主管

领

导此受压构件截面面积值为其长细比为

审

核

签

字

第1页（共12页）

10、格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定计算采用换算长细比是考虑

的影响。

11、实腹式单向偏心受压构件的整体稳定，分为弯矩的稳定和

弯矩的稳定。

二、单项选择题（每题2分，共16分）

1、对于Q235钢板，其厚度越大

A.塑性越好

B.韧性越好

C.内部缺陷越少

D.强度越低

2、如图采用C级普通螺栓连接，最危险螺栓为

A.1B.3C.2或4D.5

2

N

---3

3、工字形截面轴心受压构件，翼缘外伸部分的宽厚比5"W（10+0.㈤户布

式中的R是o

A.构件绕强方向的长细比

B.构件两个方向的长细比平均值

C.构件两个方向的长细比较大值

D.构件两个方向的长细比较小值

4、单向受弯构件的抗弯强度o=其中心=1.。5时,为使翼缘不先

失去局部稳定，翼缘外伸部分的宽厚比b、/t为o

A.97235/4

B.137235/4

c.157235/4

D.407235/4

5、已知焊接工字形截面简支梁，承受均布荷载作用，钢材Q235,力=235N/mm2,

并在支座设置支承加劲肋，梁腹板高度900mm,厚度12mm,要求考虑腹

板稳定性，则o

A布置纵向和横向加劲肋

B按计算布置横向加劲肋

C按构造要求布置加劲肋

D不用布置加劲肋

6、荷载作用于截面形心的焊接工字形等截面简支梁，最容易发生整体失稳的

情况是o

A跨中集中荷载作用

B跨间三分点各有一个集中荷载作用

C梁两端有使其产生同向曲率、数值相等的端弯矩作用

D全跨均布荷载作用

7、弯矩绕虚轴作用的双肢缀条式压弯构件，应进行和缀条计算。

A强度、弯矩作用平面内稳定、弯矩作用平面外稳定、刚度

B弯矩作用平面内稳定、分肢稳定

C弯矩作用平面内稳定、弯矩作用平面外稳定、刚度

D强度、弯矩作用平面内稳定、分肢稳定、刚度

8、已知双轴对称工字钢截面轴心受压柱，轴心压力小，根据刚度控制截面

面积A

-150,.=8000mm,/=4500mm,

/=2A2,/=0.5A2

人y

截面面积A为

A1422.2mm2

B1800mm2

C2000mm2

D2500mm2

三、简答题：（共21分）

1、焊接残余应力产生的原因和对结构工作性能的影响？（8分）

2、简述影响梁整体稳定的因素（8分）

3、为什么在截面为单轴对称的实腹式轴心受压构件，绕对称轴的稳定计算

采用换算长细比？（5分）

四、计算题：（共43分）

1、图示连接，受静载片120kN（设计值），角焊缝焊脚尺寸y8mm,

钢材Q235B,手工焊，焊条E43型，/J=160N/mm2o

验算焊缝强度（10分）

2、如图所示，两块钢板截面厚度16mm宽度420mm,两面用厚度10mm盖

板连接，钢材Q235B承受轴心力作用，采用8.8级螺栓M20高强度螺栓

摩擦型连接，孔径21.5mm,接触面采用喷砂处理，片215N/mn?,预拉力

P=125kN,摩擦面的抗滑移系数p=0.45,

求此连接接头能承受的最大轴心力设计值（10分）

++++++++S-g

++++++++

8_

++++++++gr

N++++++++N

558055558055

1io1Wii1k)1W1

N

Hilio

3、已知一焊接工字形截面梁，承受静力荷载，梁某截面弯矩设计值720KN.m,

剪力设计值500KN,该截面集中力设计值F=200KN,没有加劲肋，沿梁跨

度方向支承长度150mm,钢材Q235B,钢材的强度设计值/=215N/mm2,

^=125N/mm2,yx=1.05,”=1.0,毛截面惯性矩Ix=181812cm4,截面的最

大面积矩S=2509.4cm3,上翼缘对中和轴的面积矩Si=1709.4cm3,

验算梁截面强度（10分）

IA

do=20用于连接

IA

4、已知如图双肢槽钢格构式轴心受压缀条柱，轴心压力设计值N=1900KN（包

括柱身等构造自重），所有钢材均选用Q235B,户215N/mn?,计算长度

Zox=/oy=6OOOmm,a=45",柱截面无削弱。

（2[32b的截面面积A=2X55.1=110.2cm2,iy=12.1cm；分肢对自身1-1轴的

惯性矩Ii=336cm4,回转半径ii=2.47cm,Zo=2.16cm,b=320mm；单根缀条角

V嗯区】（13分）

2

钢L45X4的截面面积A)=3.49cm；imin=0.89cm,

试验算1）柱的整体稳定与单肢稳定

2）求斜缀条的受力大小

230354045

§0.9360.9180.8990.878

50556065

（P0.8560.8330.8070.780

70758085

（P0.7510.7200.6880.655

2008年（春季）

钢结构基本原理及设计试题参考答案

一、填空题：（每空1分，共20分）

1、设计值、标准值

2、屈服点235N/mn?,镇静钢

3、增高、下降、变差

4、tan^<1.5

5、荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态、钢材厚度

（答出两个即可）

6、塑性、脆性

7、刚、受压

8、受弯

9、2960mm221.07

10、剪切变形的影响

11、作用平面内、作用平面外

二单项选择题（每题2分，共16分）

DACBDCDB

三简答题（共计21分）

1、（8分）

焊缝出现不均匀温度场。焊缝附近温度最高，可高达1600度以上。在焊缝区以外，

温度则急剧下降。

焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律（变形前的平截面，变形后

仍保持平面）而受到其相邻较低温度区的约束，

由于钢材在600℃以上时呈塑性状态（称为热塑状态），因而高温区的这种压应力使焊

缝区的钢材产生塑性压缩变形

对结构的静力强度没影响，降低结构的刚度，影响压杆的稳定性，对低温冷脆有影

响，对疲劳强度不利。

2、（8分）

梁的侧向抗弯刚度Ely、抗扭刚度Git,和抗翘曲刚度EIw愈大，则临界弯矩愈大。

梁两端支承条件、构件侧向支承点间距、受压翼缘宽度、荷载的种类和作用位置。

3、（5分）

对7单轴对称截面，构件除绕非对称轴发生弯曲屈曲外，还可能发生绕对称轴弯扭

屈曲，轴力由于截面的转动产生作用于形心处非对称轴方向的剪力，剪力不通过剪心，

产生扭矩，弯扭屈曲比绕对称轴的弯曲屈曲的临界应力要低，因此绕对称轴的稳定应采

用考虑扭转效应的换算长细比计算。

四、计算题

1、解:

将力F简化到焊缝群的形心为:

（2分）＜V=Fcos60°=60kN

N=Fsin60°=103.9kN

M=NX35=3636.5kNmm

N103.9xl03

，在N作用下:N=60.24N/mm2

盯Z(he/w)2x0.7x8x(170-2x8)

（5分）

V60xl03

在V作用下;=34.79N/mm2

Z(he/w)2x0.7x8x(170-2x8)

6M6x3636.5x103

在M作用下:=82.14N/mm2

2

hell0.7X8X(170-2X8)X2

「焊缝上下两点最危险

（3分）］J（言）2+「”屏泮+34.79?=121.78

N/mm2</J

焊缝满足承载力要求

2、解：［单个螺栓的抗剪承载力设计值：

（3分Nvb=（）.9n1P=0.9义2X0.45X125=101.25kN

b

、盖板一侧螺栓能传递的荷载为：Ni=16Nv=1620kN

［被连接板所能承担的轴力为：

N2=A/=16X420X215=602000N=1444.8kN

（3分）q

连接板的横截面尺寸大于被连接板横截面，且采用相同的钢材，故不必计算连

、接板的承载力。

，危险截面净截面面积An=16X（420-4X21.5）=5344mm2

在危险截面处，对于被连接板（l—0.5ni/n）N3=An/

°分”N3=A==5344*=1313097N=1313.1kN

1-0.5业l-0.5x—

n16

（1分）故该连接所能承受的最大轴力为：N=1313.1kN

3、解：

Inx=Ix-20xl4x（400+7/x4=163259.3cm

（2分）＜3

Wnx=2卜"=3943.46cm

M720xlO6

=m.SSKN/nr<f

（3分）皿~八%~1.05x3943.46xlO3

VS500x103x2509.4xlO3

Y=69.0lKN/m2<f

181812xlO4xlOv

（3分）

V5500X103X1709.4X103

r=47.01KN/nr

181812X104X10

WF1.0x200x1（）37

G=-----------=90.9KV/m-

ljw220x10

2

b2s=J/-otrc4-3r

（2分）1

7176.412+90.92-176.41x90.9+3x47.012=173.14N/mm2</3J

<1.1x275=236.5

4、解:

1）绕实轴整体稳定的验算:

^^=49.6<[A]=150刚度满足。查表得到：9=0.858

V（1分）

y

N1900xl03

=2017V//nnr</=215N/mnr满足要求。（2分）

（pyA0.858x11020

2）绕虚轴的刚度和整体稳定验算:

=2/i+y（|-Z）2