钢结构课后习题
第一章：绪论
1：钢结构有哪些特点？
1）轻质高强
2）塑性韧性好
3）材质均匀，和力学计算假定较符合
4）密闭性好
5）制造简便，施工周期短
6）耐腐蚀性差
7）耐热但不耐火
2：简述在工业与民用建筑中钢结构适用范围？
1）大跨度结构2）重型工业房
3）高耸结构
4）多层和高层建筑
5）承受振动荷载影响和地震作用的结构
6）可卸载和移动结构
7）板桥结构及其他结构
8）轻型钢结构
3：什么是结构的极限状态、承载能力极限状态和正常使用极限状态？
极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。
承载能力极限状态：结构和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。
正常使用极限状态：包括影响结构、构件和非构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部破坏。
4：什么是结构的可靠概率，失效概率以及可靠指标？可靠指标与失效概率的关系？
可靠概率：结构处于可靠状态的概率。失效概率：结构处于失效状态的概率。
可靠指标：对于一个结构状态的方程，平均值与标准差的比值称为构件可靠指标。
可靠指标增大失效概率减小。
5：为何在正常使用极限状态时，荷载采用标准值，而在承载能力极限状态时，荷载采用设计值？
对于正常使用极限状态，可靠度可适当降低。
第二章：钢结构材料
1：钢结构对材料性能有哪些要求？
答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）
2：材料的塑性破坏和脆性破坏有何区别？
答：塑性破坏变形很大，并且仅在构件应力达到钢材抗拉强度才发生。脆性破坏变形很小，计算应力可能小于钢材屈服点，断裂从应力集中开始。
3：钢材有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？
答：强度，指标是屈服强度和抗拉强度。
塑性，指标是伸长率和断面收缩率。冲击韧性，指标是冲击韧性指标。
冷弯性能
可焊性
4：影响钢材性能的主要因素有哪些？
答：化学成分的影响、浇筑过程及热处理的影响、钢材的硬化、温度影响、重复荷载作用的影响、应力集中的影响。
5：简述化学元素对钢材性能有哪些影响？
答：碳含量增加，钢强度提高，塑性、韧性和疲劳强度下降。
高温时，硫和氧使钢变脆，称为热脆；低温时，磷和氮使钢变脆，称为冷脆。
硅和锰是炼钢的脱氧剂，使钢材强度提高。
钒和钛是有益元素，增高钢的强度和抗腐蚀性。
铜在碳素钢中属于杂质，能提高强度和抗腐蚀性能，但会降低可焊性。
6：什么是冷作硬化和时效硬化？
答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复的卸载、加载，将使钢材弹性极限得到提高，塑性降低，这种现象称为钢材的冷作硬化。钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。
7：简述温度对钢材主要性能有何影响？
答：总的趋势是，温度升高，强度降低，应变增大。温度在200度以内，钢材性能没有很大变化，在250度时会发生蓝脆现象，在260度到320度灰发生徐变现象，在430度到540度之间强度将急剧下降，在600度强度很低不能承担荷载。
8：什么是钢材的应力集中，它对钢材性能有何影响？
答：钢结构的构件在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折、密集、产生高峰应力，这种现象称为应力集中现象。应力集中对在负温或动荷载作用下工作的结构不利影响十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。
9：什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳破坏主要因素有哪些？
答：钢材的疲劳破坏是微观裂纹在连续重复荷载作用下不断扩展至断裂的脆性破坏。
主要因素有应力大小、应力集中程度、应力循环次数。
10：复杂应力作用下的钢材的屈服条件是什么？复杂应力对钢材的性能有何影响？
答：在复杂应力，钢材由弹性状态转入塑性状态的条件是按第四强度理论计算的折算应力与单向应力作用下的屈服点相比较来判断，折算应力小于屈服点为弹性状态。钢材在多轴作用下，当处于同号应力场且数值接近时，钢材不易屈服，可能导致脆性破坏；而当处于异号应力场时，将发生塑性破坏。
11：钢结构中选择钢材时要考虑哪些因素？
答：结构的重要性；荷载种类；连接方法；结构工作环境；考虑结构形式、应力状态以及钢材厚度等因素，并注意避免钢材发生脆性破坏。
第三章：连接
1：钢结构的连接方法有几种？
答：焊接、柳钉连接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接
2：焊接连接有何优缺点？
优点：构造简单，易于采用自动化操作，不削弱构件截面，结构刚度大。缺点：材质变脆，存在残余应力，对裂缝比较敏感，低温冷脆问题较严重。
3：钢结构在焊接时，焊条或焊丝应如何选择？
答：对于手工电弧焊，焊条应与主体金属的强度相适应，对于不同钢种钢材连接时，应用与低强度钢材相适应的强度。对于自动或半自动埋弧焊，焊丝应与焊件同等强度。
4：焊缝有哪些焊缝缺陷？焊缝质量有几个级别，分别有何要求？
答：焊缝缺陷有裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等。
焊缝质量分三级，其中第三级只要求外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无明显裂纹等缺陷。其中二级检查沿用超声波检查每条焊缝20%长度，一级检查焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。
5：普通螺栓中A、B级螺栓与c级螺栓有何主要区别？
答：A、B级螺栓是精制螺栓，尺寸准确，需要1类孔，安装复杂，价格较昂贵；C级螺栓是粗制螺栓，尺寸不够准确，只需2类孔，不过安装较简便，传递拉力性能较好，成本较低。
6：在高强螺栓连接中，什么是摩擦型螺栓？什么是承压型螺栓？
答：摩擦型螺栓，以摩擦力被克服作为承载能力极限状态，可直接承受动力荷载。；承压型螺栓，以螺栓杆被剪坏或孔壁承压破坏作为承载能力极限状态，承载力较高，但不能直接承受动力荷载。
7：正面角焊缝和侧面角焊缝在受力性能方面有何区别？
答：侧面角焊缝主要承受剪力作用。正面角焊缝受力较复杂，破坏总现在根部，然后扩展到整个截面，强度较高，但塑性变形要差一些。
8：角焊缝有哪些构造要求？为什么要有这些构造要求？
答：角焊缝焊脚尺寸不宜过小，以保证焊缝最小承载力；焊脚尺寸不宜过大，以防止焊件收缩产生较大残余变形。焊缝长度不宜过小，防止起弧落弧相差太近，焊缝不可靠；焊缝长度不宜过大，防止中部焊缝难以发挥承载力。搭接连接时不能
只用一条正面角焊缝传力，并且搭接长度不小于焊件较小厚度5倍，同时不得小于25mm。
9：焊接产生焊接残余应力的原因是什么？焊接残余应力对结构性能有哪些影响？
答：钢结构构件在焊接过程中，局部受热，由此不均匀的加热和冷却易产生残余变形，冷却后，焊缝不能自由收缩，由此约束产生焊接残余应力。焊接残余应力不会影响结构强度，但会降低结构刚度，稳定承载力，并会加速构件脆性破坏，对疲劳强度也有不利影响。
10：螺栓在钢板上的容许距离都有最大和最小的限制，它们是根据哪些要求制定的？
答：受力要求、构造要求、施工要求。
11：普通螺栓的受剪螺栓连接有哪几种破坏形式？
答：螺栓杆剪断、构件孔壁挤压破坏、构件或拼接板被拉坏、构件端部被拉坏、构件过度弯曲。
12：简述高强度螺栓连接和普通螺栓连接的受力特点有何不同？
答：高强度螺栓比普通螺栓材料强度更高，且高强度螺栓施加了预应力，构件间产生挤压力。
第四章：轴心受力构件
1.轴心受力构件的两种极限状态，包括哪些内容？
答：对承载能力极限状态的要求，轴心受拉构件只有强度问题，而轴心受压构件则有强度和稳定问题；对正常使用极限状态的要求，每类构件都有刚度问题。
2.为什么弹性阶段的临界应力只和构件的长细比有关，而弹塑性阶段的临界应力不仅仅只和构件的长细比有关？
答：弹性阶段弹性模量E为常数，公式只是长细比入的单一函数，弹塑性阶段，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，公式中切线模量虽然仍是λ的函数，但同时还和切线模量Et有关，而Et和材料的抗压强度有关。
3.N/φ A 答：应根据构件的长细比、钢材屈服强度以及表4-4和表4-5的截面分类按附录4采用。 4.为什么不通过验算应力而验算宽厚比来保证局部稳定性？为什么有的宽厚比限值与λ有关，有的无关？如λx≠yλ，代入验算公式中的λ为何值？ 答：轧制型钢的翼缘和腹板一般都有较大的厚度，宽厚比相对较小，都能满足局部稳定要求，可不做验算。对焊接组合截面构件，一般采用限制板件的宽厚比办法来保证局部稳定。取构件两方向长细比的较大值。 5.在初选轴心压杆截面时，为什么可以任意假定λ？如何根据算得的A、ix和iy 初选截面？不合要求时应如何调整截面尺寸？ 6.格构式柱应通过等稳定条件确定分肢间的距离，试问等稳定条件是：λox=λx？λox=λy还是λx=λy？ 7.为什么格构式柱分肢稳定验算只考虑λ1？为什么不用λ1＜λmax进行分肢稳定计算？ 答：分肢失稳的临界应力应大于整个构件失稳的临界应力，规范采用控制分肢λ1不大于构件λmax的规定来实现。 考虑到制造配置偏差、初始弯曲等缺陷的影响，格构式轴心受压构件受力时呈弯曲变形，故各分肢内力并不相等，其强度和稳定性计算很复杂。 8.计算缀条时，为什么只算斜杆不算横杆？为什么只按压杆计算？缀条稳定验算公式中为什么要对钢材的设计值乘以折减系数？ 答：由于剪力的方向取决于杆的初弯曲，可以向左也可以向右，因此缀条可能承受拉力也可能承受压力，缀条截面应按轴心压杆设计。 缀条一般采用单面连接的单角钢，由于构造原因，它实际上处于偏心受力状态。为了简化计算，对单面连接的单角钢杆件按轴心受力构件计算，但考虑偏心的影响，应对钢材强度设计值f乘以相应的折减系数。 9.柱脚底板厚度的计算公式是如何导出的？ 10.柱头和柱脚的构造及其传力途径如何？ 答：柱头承受和传递梁以上结构的荷载，柱脚承受自身的荷载冰传递给基础。 第五章：受弯构件 1.梁在弯矩作用下经过哪几个主要的受力阶段？简述各受力阶段的特点。 答：a.弹性工作阶段。梁全面工作.，应力与应变成正比，此时截面的应力为直线分布。b.弹塑性工作阶段。截面上下两端各有一个高位a的区域，此区域中正应力为恒定值，中间部分区域仍保持弹性，应力与应变成正比。c.塑性工作阶段。梁截面的塑性区不断向内发展，弹性核心不断缩小，最后形成塑性铰，梁的承载能力达到极限。 2.梁的自由扭转和约束扭转有何不同？ 答：自由扭转时，各截面的翘曲变形相同，纵向纤维保持直线且长度保持不变，截面上只有剪应力，没有纵向正应力，因此又称纯扭转。约束扭转时，构件产生弯曲变形，截面上将产生纵向正应力，称为翘曲正应力，同时还必然产生与翘曲正应力保持平衡的翘曲剪应力。 3.简述梁整体稳定的临界弯矩与那些因素有关？各有什么影响？ 答：力的作用方式。荷载作用点与剪切中心的距离。截面类型。剪切中心的纵向坐标。 4.在什么情况下可不进行梁的整体稳定计算？如不能保证，须采取哪些有效措施防止失稳？ 答：a.有刚性辅助板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移。 b.H型钢或等截面工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过表5-3所规定的数值。 c.两端简支的箱型截面受弯构件，当截面高度h与两腹板的间距b0，满足h/b0≤6， l1/b0≤95时，梁的整体稳定性能够得到保证，不必进行计算。 如不能保证，可采用加大梁的截面尺寸或增加侧向支撑的办法。 5.工字型截面的受弯构件和轴心受拉构件，其翼缘板局部稳定的确定原则和计算公式有何不同？ 6.简述梁腹板和加筋肋的布置原则，并说明纵向和横向加筋肋分别起什么作用？ 答：横向加筋肋主要防止由剪应力和局部压应力可能引起的腹板失稳，纵向加筋肋主要防止由弯曲压应力可能引起的腹板失稳。 7.为什么组合梁腹板屈曲后还能继续承受荷载？ 答；腹板屈曲后抗剪能力有所提高。 8.什么情况下进行工厂拼接什么情况下进行工地拼接？ 答：梁的高度、长度大于钢材的尺寸时要进行工厂拼接。跨度大的梁，由于受到运输或安装条件的限制要进行工地拼接。 9.了解几种常用的次梁和主梁的连接构造。 答：叠接和平接。 第六章：拉弯和压弯构件 1.拉弯构件和压弯构件是以哪种极限状态为依据进行强度计算的？ 答；其最不利截面最终以塑性铰达到强度承受能力极限状态而破坏。 2.哪些情况下压弯构件既可能在弯矩作用平面内失稳，也可能在弯矩作用平面外失稳？ 答：在轴线压力N和M作用下。 3.计算实腹式压弯构件在弯矩作用平面内稳定和平面外稳定公式中的弯矩取值是否一样？若平面外设有侧向支撑，取值是否又不一样？ 答：不一样。一样。 4.在计算实腹式压弯构件的强度和整体稳定时，在哪些情况应取计算公式中的Yxc=1.0？ 答：截面无消弱，且N，Mx，My的取值与整体稳定验算的取值相同 5.在压弯构件整体稳定计算公式中，为什么要引入βmx和βtx？在哪些情况下他们较大？在哪些情况下它们较小？ 6.对实腹式单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内且较大翼缘受压时，其整体稳定性应如何计算？ 答：按6-18计算。 7.工字形截面的压弯构件，其翼缘和腹板的局部稳定性是如何考虑的？ 8.格构式压弯构件当弯矩绕虚轴作用时，为什么不计算弯矩作用平面外的稳定性？它的分肢稳定性如何计算？ 答：由于截面中部空心，不能考虑塑性的深入发展。在弯矩作用平面外的整体稳定性一般由分肢的稳定计算得到保证，不必计算整个构件在平面外的稳定，计算时，可将构件视为平行弦桁架，分肢视为弦杆，并按轴心压杆计算。 9.压弯构件的计算长度和轴心受压构件的是否一样计算？它们受哪些因素影响？ 10.偏心和轴心受压柱头、柱脚设计有何不同点？ [此文档可自行编辑修改，如有侵权请告知删除，感谢您的支持，我们会努力把内容做得更好] 《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。 答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释 钢结构设计题库 一、选择题 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（C ）A 碳磷硅 B 硫磷锰 C 硫氧氮 D 碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B ）A 不变 B 降低 C 升高 D 稍有提高，但变化不大 3、长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（B ） A 弯曲 B 扭曲 C 弯扭屈曲 D 斜平面屈曲 4、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C ） A 栓杆的预应力 B 栓杆的抗剪能力 C 被连接板件间的摩擦力 D 栓杆被连接板件间的挤压力 5、体现钢材塑性性能的指标是（C ）A 屈服点 B 强屈比 C 延伸率 D 抗拉强度 6、下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响，描述正确的是（A ）A 残余应力使柱子提前进入了塑性状态，降低了轴压柱的稳定承载力B 残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C 翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D 残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响7、下列梁不必验算整体稳定的是（D ）A 焊接工字形截面 B 箱形截面梁 C 型钢梁 D 有刚性铺板的梁 8、轴心受压柱的柱脚，底板厚度的计算依据是底板的（C ） A 抗压工作 B 抗拉工作 C 抗弯工作 D 抗剪工作 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、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 11、在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（B ） A 60f h B40f h C80f h D120f h 12、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（C ） 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 钢结构（一）B 卷 参考答案 ————————————————————————————————— 一、判断题（每小题1分，共10分） 1. 钢结构既耐热又耐火。 ( ) 2. 建筑结构常用的钢材（如Q235钢）塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。 ( ) 3. 梁的翼缘与腹板间的角焊缝长度w l 可以大于f h 60。 ( ) 4. 设置柱子横隔的目的是提高其抗弯刚度。( ) 5. 轴心受拉杆的设计时，只需计算其强度和刚度。( ) 6. 轴心受压格构柱的斜缀条与平行弦桁架中腹杆的计算方法完全一样。 ( ) 7. 轴心受压柱脚的靴梁，其计算简图为双向悬臂构件。 ( ) 8. 拉弯构件一般发生强度破坏和失稳破坏。 ( ) 9. 承压型高强螺栓连接是以栓杆受剪和栓杆与孔壁相互挤压传递荷载为主，与摩擦型高强螺栓相比，其连接变形大，不适宜于直接承受动力荷载。 ( ) 10. 当组合截面简支梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。 ( ) 二、选择题（每小题1.5分，共15分） 1. 冲击韧性愈高，说明钢材在冲击荷载作用下 ( )。 A 、不易向脆性转化 B 、容易向脆性转化 C 、可承受很大的压力 D 、可承受很大的剪力 2. 轴心受压双肢格构柱的分肢间距是根据（ ）确定。 A 、抗剪承载力 B 、根据绕实轴和绕虚轴的等稳定条件 C 、单位剪切角 D 、分肢稳定 3. 在焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的 ( ) A 、提高梁的抗剪强度 B 、提高梁的抗弯强度 C 、提高梁的整体稳定 D 、提高梁的局部稳定 4. 轴压格构柱的等稳定设计是指（ ）。 A 、y x λλ= B 、y λλ=1 C 、y x i i = D 、y x λλ=0 5. 进行疲劳计算时，计算点的应力幅应按（ ）确定。 A 、考虑动力系数的荷载设计值 B 、考虑动力系数的荷载标准值 C 、不考虑动力系数的荷载设计值 D 、不考虑动力系数的荷载标准值 第三章 钢结构的连接 1．选择题 （1）焊缝连接按构造分为两类，它们是 C 。 A. 手工焊缝和自动焊缝 B. 仰焊缝和 俯焊缝 C. 对接焊缝和角焊缝 D. 连续焊缝 和断续焊缝 （2）在下图的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸f h 应满足 B 。 A. 102.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h B. )2~1(10125.1max min -=≤≤=??f f f h h h C. 122.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h D. 102.1125.1max min ?=≤≤=??f f f h h h （3）在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为 C 。P 204 A. 均分分布 B. 一端大、一端小 C. 两端大、中间小 D. 两端小、中间大 （4）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（5）承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的 A 。 A. 静力强度 B. 刚度 C. 稳定承载力 D. 疲劳强度 （6）采用螺栓连接时，构件发生剪切破坏是因为D 。 A. 螺栓较细 B. 钢板较薄 C. 截面削弱过多 D. 端距或栓间距太小（7）一个普通抗剪螺栓的设计承载力是 D 。 A. 螺栓杆的抗剪承载力 B. 螺栓的承压承载力 C. A、B中的较大值 D. A、B中的较小值（8）摩擦型高强螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力B 。 A. 提高 B. 降低 C. 按普通螺栓计算 D. 按高强度螺栓承压型连接计算 （9）摩擦型高强螺栓在杆轴方向受拉时，承载力C 。P244 A. 与摩擦面的处理方法有关 B. 与摩擦面的数量有 关 C. 与螺栓直径有关 D. 与螺栓的性能等级无关 钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0 8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。 作业一 三、简答题 1．钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？ 答：钢结构是采用钢板、型钢连接而成的结构，和其他材料的结构相比具有如下特点： （1）强度高，塑性和韧性好 钢材强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。但由于强度高，一般构件截面较小，受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。韧性好，适宜在动力荷载下工作，良好的吸能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。 （2）钢结构的重量轻 钢材容重大，强度高，建造的结构却比较轻。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量最多为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4。 钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，同时降低地基、基础部分的造价。 （3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，而且在一定的应力幅度内材料均为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢结构所用材料皆已轧制成各种型材，加工制作简便，准确度和精密度皆较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。钢结构由于螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。 （5）钢结构密闭性较好 钢结构的材料和连接（如焊接）的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构、如高压容器、油库、气柜和管道等。 （6）钢结构耐腐蚀性差 钢材容易腐蚀，对钢结构必须注意防护，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂刷油漆前应彻底除锈。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。 （7）钢材耐热但不耐火 钢材受热，当温度在200℃以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量降低不多。温度超过200℃后，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。 （8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。 2. 钢材“耐热不耐火”的含义是什么？规范对其有何规定 钢材耐热不耐火，长期经受100℃辐射热，强度没多大变化，具一定耐热性；但温度达150℃以上时，须用隔热层加以保护。钢材不耐火，火烧会导致软化甚至坍塌，重要结构必须注意采取防火措施 3. 钢结构设计须满足哪些功能要求？ 钢结构设计时北京活动房在规定使用期限内应满足下述三方面的功能要求。 （1）安全性安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下北京活动房承受可能出现的各种作用的能力北京活动房以及在偶然事件北京活动房如地震、飓风、爆炸等灾害时间发生时和发生后北京活动房仍能保持必要的整体性而不致倒塌的能力。 （2）适用性适用性是指结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的变形等。 （3）耐久性耐久性是指结构在正常维护条件下北京活动房随时间变化而仍能满足功能要求的能力。如应合理选择材料或采取防护措施以防止钢材的绣等。 常用钢结构工程的术语、符号有哪些？ 4. 时效硬化和人工时效各指什么 时效硬化：时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同。 5什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？ 答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。 第三章钢结构连接习题 简述钢结构连接的类型及特点 受剪普通螺检有哪几种可能的破坏形式？如何防止？ 简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？ 为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？ 影响高强螺栓承载力的因素有哪些？ 有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受的静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝的长度。 习题图 如图所示的螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21. 5 mm，试计算此连接最大承载力N=？ 图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？ 习题图 图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。 ①方案一：采用三面围焊的角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。 ②方案二：采用四面围焊的角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？ ③方案二所耗焊条是否少于方案一？ 习题图 图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受的静力荷载设计值N=540kN。 ①要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。 ②取d1=d2 = 170mm，确定连接板和端板间焊缝的焊角尺寸h f=? ③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定的焊角尺寸h f是否满足要求？ 习题图 图示为C级螺栓的连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17.65mm, d o=21.5mm，承受设计荷载P=l50kN 钢结构设计练习题及答案 1～5题条件：为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用钢材为Q235B ，焊接使用 E43型焊条。楼板为SP10D 板型，面层做法20mm 厚，SP 板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为2.5kN/m 2（包括SP10D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为4.0 kN/m 2。夹层平台结构如图所示。 立柱：H228x220x8x14 焊接H 型钢 A=77.6×102mm 2 I x =7585.9×104mm 4,i x =98.9mm I y =2485.4×104mm 4,i y =56.6mm 主梁：H900x300x8x16 焊接H 型钢 I x =231147.6×104mm 4W nx =5136.6×103mm 3 A=165.44×102mm 2主梁自重标准值g=1.56kN/m a) 柱网平面布置立柱 次梁 主梁 1 2 H900x300x8x16 H300x150x4.5x6 次梁：H300x150x4.5x6 焊接H 型钢 I x =4785.96×104mm 4W nx =319.06×103mm 3 A=30.96×102mm 2次梁自重标准值0.243kN/m M16高强度螺栓加劲肋 -868x90x63030 40 6 n 个 b) 主次梁连接 1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为m kN 8.25（不包括次梁自重）。试问， 强度计算时，次梁的弯曲应力值？（20分） 解：考虑次梁自重后的均布荷载设计值： 25.8+1.2×0.243=26.09kN ／m 次梁跨中弯矩设计值： M =04.665.409.268 1 8122=??=ql kN ·m 根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003第4.1.1条； 4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其 抗弯强度应按下列规定计算： ny y y nx x x W M W M γγ+ ≤f (4.1.1) 式中 M x 、M y —同一截面处绕x 轴和y 轴的弯矩(对工字形截面：x 轴为强轴，y 轴 为弱轴)： W nx 、W ny —对x 轴和y 轴的净截面模量；γx 、γy —截面塑性发展系数；对工字形截面， γx =1.05，γy =1.20：对箱形截面，γx =γy =1.05；对其他截面．可按表5.2.1采用； f —钢材的抗弯强度设计值。 当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13y f 235/ 而不超15 y f 235/时， 应取γx =1.0。f y 为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取γx =γy =1.0。 受压翼缘的宽厚比小于13；承受静力荷载 γx =1.05 1.19710 06.31905.11004.6636=???=nx x W M γN/mm 2 钢结构习题及答案 作业一： 验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m ，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8 ×12的Q235热轧中翼缘H 型钢，其受轴心力N=1000kN ，截面内有两个安装螺栓，孔径为d 0＝23mm （如图所示）。 解：(1) 截面特性 查型钢表得 HM294×200×8×12的截面特性 如下： A =73.03cm 2，i x =12.5cm ， i y =4.69cm (2) 验算强度 22n 1000000144.9/215/6903N N mm f N mm A σ===<=（满足） (3) 验算构件整体稳定 依题意可知：0x 9.0l m =，0y 3.0l m =， x 0x x 900012572l i λ===（a 类）查得0.829?= y 0y y 300046.964l i λ===（b 类）查得0.786?= 221000000174.2/215/0.7867303 N N mm f N mm A ?==<=?（满足） 经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。 作业二： 试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m ，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。 解： 第一种截面： (1) 算截面特性 244.6x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000040.9[]150244.6 x λλ==<=， 由max x 75.9λλ==查b 类截面得0.715?= (3) 验算局部稳定 1max 500812.3(100.1(100.175.9)17.6220b t λ-==<+=+?=?（满足） 0max 50062.5(250.5(250.575.9)62.958w h t λ==<+=+?=（满足） 故该截面柱承载力为3518kN 。 第二种截面： (1) 计算截面特性 199.7x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000050.07[]150199.8 x λλ==<=， 由max x 94.9λλ==查b 类截面得0.589?= 《钢结构》作业参考答案 作业一 一、填空题： 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性 3.铁 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6.y f 和u f 7.塑性变形能力和冶金质量 8.S 和P 9.250℃ 10.残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大 11.易腐蚀和耐热不耐火 12.δ5和δ10 13.不同温度下的冲击韧性指标 14.采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能 15.构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象 16.高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面 二、选择题： 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题： 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 （1）弹性阶段：OAE 段 p f e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f y ε为屈服应变。 （3）屈服阶段：CF 段。 （4）强化阶段：FB 段 u f （5）颈缩阶段：BD 段 t ε 2.度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使 4. 5.根据给定的图形，简单说明温度对钢材性能的主要影响（5分）。 （a ） （b ） 答：（a ）图表示正温范围：随着温度的提高，钢材的强度降低。200 O C 以内变化不大，430-540O C ， 强度急剧下降， 600 O C 强度很低不能承载。（250 O C 附近有兰脆现象） （b ）图表示负温范围：负温范围强度提高，变形能力减小，材料转脆，对冲击韧性的影响十 分突出。（在T1和T2之间称为温度转换区，材料的由韧性破坏到脆性破坏是在这一区间完成的）。 作业二 一．填空题： 1.90 2.强度，刚度，稳定 3.弯曲，扭转，弯扭 4.较厚焊件的厚度 5.强度高，塑性和韧性好 6.单位剪切角γ1 换算长细比λx 0 二．选择题： 1.A 2.C 3．D 三．简答题： 1.答：格构式轴心受压构件绕虚轴发生弯曲失稳时，因为剪力要由比较柔弱的缀材负担，剪切变形 较大，导致构件产生较大的附加变形，它对构件临界力的降低是不能忽略的，经理论分析，用换算长细比λox 代替对x 轴的长细比λx ，就可以确定考虑缀才剪切变形影响的格构式轴心受压构件的临界力。 2.答：纵向残余应力——纵向残余应力使构件刚度降低，也降低稳定承载力。 初弯曲——由于残余应力的存在，初弯曲使截面更早进入塑性，降低稳定承载力。 初偏心——初偏心对稳定承载力的影响本质上同初弯曲。 杆端约束——杆端约束越强（如固定），承载力会越高。 3．答：（1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面选 择方法完全相同；（2）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离； （3）验算整体稳定性和分肢稳定性，包括对刚度的验算； （4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。 四．计算题： 1.解：（1）截面几何参数为： 3 90002508142502mm A =?+??=483310325.1)250242278250(12 1 mm I x ?=?-?= 4 731065.3250141212mm I y ?=???= mm A I i x x 3.121900010325.1/8=?== 钢结构的连接习题及答案 例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 （a ） （b ） 图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝 解：焊缝计算长度 mm l w 172142200=?-= 焊缝正应力为 223 /185/5.20314 17210490mm N f mm N w t =>=??=σ 不满足要求，改为斜对接焊缝。取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ ,焊缝长度 mm l w 2.21314256 sin 200 '=?-= 此时焊缝正应力为 220 3'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N t l N w f w =<=???==θσ 剪应力为 2 203' /125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N t l N w v w =<=???==θτ 斜焊缝满足要求。48.1560 =tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。 例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ?=?==202.0100 翼缘焊缝计算长度为 mm 106122130=?- 腹板焊缝计算长度为 mm 19010200=- 模拟题 试卷一 一、填空题（每空2分，共计20分） 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1/20~1/8 ），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈服后强度）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（ 3 ）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm ）。 二、选择题（每题2分，共计20分） 1、梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足（A ）的要求。 (A) 等稳定(B) 等刚度(C) 等强度(D) 计算长度相等 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（ A ）。 (A) 垫板数不宜少于两个(B) 垫板数不宜少于一个 (C) 垫板数不宜多于两个(D) 可不设垫板 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（D ）来选定的。 (A) 支座竖杆中的内力(B) 下弦杆中的最大内力 (C) 上弦杆中的最大内力(D) 腹杆中的最大内力 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（ B ）。 (A) 一个普通螺栓(B) 两个普通螺栓(C) 安装焊缝(D) 一个高强螺栓 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取(D )。 (A) L (B) 0.8L (C) 0.9L (D) 侧向支撑点间距 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（ C ）。 (A) 端竖杆处(B) 下弦中间(C) 下弦端节间(D) 斜腹杆处 7、屋盖中设置的刚性系杆（ A ）。 (A) 可以受压(B) 只能受拉(C) 可以受弯(D) 可以受压和受弯 8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较 大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（C ）。 (A) 上弦横向支撑(B) 下弦横向支撑(C) 纵向支撑(D) 垂直支撑 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C ）。 (A) 等肢角钢相连(B) 不等肢角钢相连 (C) 不等肢角钢长肢相连(D) 等肢角钢十字相连 10、屋架设计中，积灰荷载应与（ C ）同时考虑。 (A)屋面活荷载(B)雪荷载 (C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载 三、问答题（共计20分） 习题参考答案 3.1题： 答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。 3.7题： 解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =??-=mm 2。工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.1383249 10450A N 3n <≈?==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。 新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。 工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故 19712.19.8169.27N g =???=N ； 构件的拉应力为215139.113249 197110450A N N 3n g <≈+?=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。 3.8题： 解：1、初选截面 假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。 可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =?+?=， 永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =??+?= 简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.248 1ql 81M 22max ?≈??==，梁所需净截面抵抗矩为 36x max nx 791274mm 215 1.051063.178f M W ≈??==γ， 梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为 229mm 24 550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为 347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=， 由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢 I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274mm 875000W >=，截面高度 229mm 360h >=且和经济高度接近。按附录1中附表5取窄翼缘H 型钢 HN400×150×8×13，截面抵抗矩3nx 791274mm 942000W >=， 截面高度229mm 400h >=。 普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为 北京科技大学远程教育学院 《钢结构》（模拟题1） 一、填空题（每空在1分，共10分） 1.钢结构设计规范中，荷截设计值为荷载标准值乘以荷载分项系数。 2.对于组合梁的腹板，若h0/t w= 120时，按要求应在腹板上配置横向加劲肋。 3.轴心受拉构件计算的内容有强度和刚度。 4.实腹式轴心受压构件应进行强度、稳定性(或整体稳定性，局部稳定性) 和长细比计算。 5.计算双肢格构式轴心受压构件绕虚轴x轴弯曲的整体稳定性时，其轴心压整体稳定系数 ?应根据换算长细比查表确定。 6.弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯构件应进行强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、单肢稳定性、刚度和缀材的计算。 7.设计采用大型屋面板的铰支承梯形钢屋架下弦杆载面时，如节间距为l，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取l。 8.影响钢结构构件及其连接的疲劳性能因素有构造状况、应力幅和应力循环次数。 9.角焊缝中的最大焊脚尺寸h f,max=1.2t，其中t为较薄焊件厚度。 10.在钢结构中，当结构的表面长期受辐射热达150 ℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，宜采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等)。 二、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.有四种不同厚度的Q345钢，其中 A 厚的钢板强度设计值最高。 A.12 mm B.18 mm C.36 mm D.52 mm 2.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，但强度设计值要乘以折减系数以考虑B_ A.剪力的影响 B.单面连接偏心的影响 C.构件的焊接缺陷形的影响 D.节点构件不对中的影响 3.下图为承受固定集中力设计值F(包括梁自重)的等截面组合梁， 截面1 - 1处需验算折算应为，其验算部位为 C_ A.1 B.2 C.3 D.4 4.焊接之字形梁的腹板局部稳定常采用配置加劲肋的方法来解决，若 h 0/t w >160y f /235时， D 。 A.可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋 B.可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋和横向加劲肋 C.可能发生弯曲失稳，应配置横向加劲肋 D.可能剪切失稳和弯曲失稳，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋 5.梁的支承加劲肋应设置在 B_ A.弯曲应力大的区段 B.上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 C.剪应力较大的区段 D.有吊车轮压的部位 6.按钢结构设计规范规定，实腹式轴心受压构件整体稳定性的公式N / A ≤f 的物理意义是 D 。 A.构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值 B.构件截面上最大应力不超过钢材强度设计值 c.构件截面上的平均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结件稳定极限承载力设计值 7.在下图中的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸h f 应满足 B 。 第三章钢结构的连接 一．选择题 1.如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B） A.4mm B.6mm C.8mm D.10mm 2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ） A.最上点 B.最下点 C.焊缝长度的中点 D.水平荷载延长线与焊缝相交处 3.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1.5 2 t，最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分别为（D） A.t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B.t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度 C.t1为较小的被连接板件的厚度，t2为较大的被连接板件的厚度 D.t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度 4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保 证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊 4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。 A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意 6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。 A.未焊透 B.气孔 C.裂纹 D.夹渣 7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B ) A.弹性模量相适应 B.强度相适应 C.伸长率相适应 D.金属化学成份相适应 8.三级焊缝的质量检验内容为( C ) A.外观检查和100％的焊缝探伤 B.外观检查和至少20％的焊缝探伤 C.外观检查 D.外观检查及对焊缝进行强度实测 9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。 题1图题2图 A ．I 级焊缝 B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝 C ． II 级焊缝 D ． A 、B 、C 都正确 10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ） A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.d 点 11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ） A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．d 点 12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D ) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN 13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C ) A.12mm B.10mm C.8mm D.5mm 14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为 （ D ） 题11图 题10图 题12图 题13图 题14图 <钢结构设计原理试题库> 一、单项选择题 1、有四种厚度不等的Q345钢板，其中 厚的钢板设计强度最高。 (A)12mm (B)18mm (C)25mm (D)30mm 2、焊接残余应力不影响构件的 。 A 整体稳定性 B 静力强度 C 刚度 D 局部稳定性 3、考虑角焊缝应力分布的不均匀，侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 A 40hf B 60hf C 80hf D 120hf 4、确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是 。 A 等厚度原则 B 等稳定原则 C 等强度原则 D 等刚度原则 5、最大弯矩相等的情况下，下列简支梁整体稳定性最差的是 A ．两端纯弯作用 B ．满跨均布荷载作用 C ．跨中集中荷载作用 D ．跨内集中荷载作用在三分点处 6、钢材塑性破坏的特点是 。 A 变形小 B 破坏经历时间非常短 C 无变形 D 变形大 7、.梁的最小高度是由___ _____控制的. A 强度 B 建筑要求 C 刚度 D 整体稳定 8、摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以 作为承载能力极限状态。 A 螺杆被拉断 B 螺杆被剪断 C 孔壁被压坏 D 连接板件间的摩擦力刚被克服 9、梁整体失稳的方式为 。 A 弯曲失稳 B 剪切失稳 C 扭转失稳 D 弯扭失稳 10、受弯构件的刚度要求是ν≤[ν]，计算挠度ν时，则应 。 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 1．钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料 命名的 (A) 屈服点 (B) 设计强度 (C) 极限强度 (D) 含碳量 2．当角焊缝无法采用引弧施焊时，其计算长度等于 。 (A) 实际长度 (B) 实际长度-2t (C) 实际长度-2h f (D) 实际长度-2h e 3．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I 螺栓杆剪断；Ⅱ孔壁挤压破坏；Ⅲ钢板被拉断；Ⅳ钢板剪断；Ⅴ螺栓弯曲破坏。其中 种形式是通过计算来保证的。 （A ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ （B ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ （C ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅴ （D ）Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4．计算梁的 时，应用净截面的几何参数。 (A) 正应力 (B) 疲劳应力 (C) 整体稳定 (D) 局部稳定 5．钢结构受弯构件计算公式nX x x W M γσ=中，x γ 。 （A ）与材料强度有关 （B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 （C ）表示截面部分进入塑性 （D ）与梁所受荷载有关 钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案 第三章钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 确定焊脚尺寸： ，， 内力分配： 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为，取310mm。 ， 则实际焊缝长度为，取120mm。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取， 内力分配：， 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为: ，取390mm。 ， 则实际焊缝长度为: ，取260mm。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。 焊脚尺寸： 焊缝截面的形心： 则 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 T引起的应力： V引起的应力： （4） 3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。 （1）内力分析：V=F=98KN， （2）焊缝截面参数计算：取 焊缝截面的形心： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩，剪力V=374KN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 （1）内力分析：V=374KN， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 腹板和翼缘交接处： 1、钢结构的特点有哪些？ 和其它材料的结构相比，钢结构具有以下特点： 一、钢结构重量轻 钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。 二、钢材的塑性和韧性好 塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证 三、钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。 四、钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短 钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。 五、钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好。 六、钢结构的耐热性好，但防火性能差 钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。 七、钢材易于锈蚀，应采取防护措施 钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护 2、什么是钢材的疲劳破坏？ 在方向大小周期性变化的力的作用下，经过一定时间后钢材发生突然断裂的现象，称为疲劳破坏。 疲劳破坏的特点主要有三点：1.力为周期性变化的力；2.力不一定很大；3.断裂很突然，没预兆。 疲劳破坏发生的主要原因为：材料薄弱部位产生应力集中---产生微裂纹---损伤累积---突然断裂。 3、钢结构的连接方法有哪些？ 焊接、栓接、铆接《钢结构基本原理》作业解答
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