钢结构设计原理题及答案.docx

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1、钢结构设计原理题及答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力( 越弱 )。 2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是( 60h f )。 3、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( 相等 )。 4、钢材牌号Q235BF,其中235表示( 屈服点数值 ),B 表示( 质量等级 ),F 表示( 沸腾钢 )。 5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据( 等稳定原则 )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( 长细比 )。 7、压弯构件在弯矩作用平面外的失稳变形形式是( 弯扭屈曲 )。

2、二、选择题 （每题1分，共10分） 1、钢结构的主要缺点是（ C ）。 A 结构的重量大 B 造价高 C 易腐蚀、不耐火 D 施工困难多 2、钢材中硫的含量超过规定标准（ D ）。 A 将提高钢材的伸长率 B 将提高钢材的抗拉强度 C 将使钢材在低温工作时变脆 D 将使钢材在高温工作时变脆 3、角焊缝的最小焊脚尺寸表示式中t t h f ,5.1 （ B ）。 A 较薄板厚度 B 较厚板厚度 C 任意板厚 4、下面的（ B ）情况应将其设计强度进行折减。 A 动力荷载作用的构件 B 单角钢单面按轴压计算稳定的构件 C 有应力集中影响的构件 D 残余应力较大的构件 5、验算工字形组合截面轴心受压

3、构件翼缘和腹板的局部稳定时，计算公式中的长细比为（ C ）。 A 绕强轴的长细比 B 绕弱轴的长细比 C 两方向长细比的较大值 D 两方向长细比的较小值 6、格构柱设置横隔的目的是( D )。 A 保证柱截面几何形状不变 B 提高柱抗扭刚度 C 传递必要的剪力 D 上述三种都是 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（ A ）。 A 提高 B 降低 C 不变 D 不能确定 8、支承加劲肋进行稳定计算时，计算面积应包括加劲肋两端一定范围内的腹板面积，该范围是（ A ）。 A 15y w f t 235 B 13y w f t 235 C 13235y w f t D 15235

4、 y w f t 9、计算梁的抗弯强度M W f x x n x x /()(.) ?10,与此相应的翼缘外伸肢宽厚比不应超过( B )。 y y y y f D f C f B f A /235)5.025(/235)1.010(/23513/23515+ 10、钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算? ( D )。 A 强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形 B 弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形、长细比 C 强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、变形 D 强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、长细比 三、简答题（25分） 1、简述普通

5、受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？（6分） （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）栓杆受弯破坏 （1）通过计算保证螺栓抗剪（2）通过计算保证螺栓抗挤压（3）通过计算保证板件有足够的拉压强度（属于构件的强度计算）（4）螺栓端距 避免钢板被拉豁 2、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？（6分） 螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。 应满足三方面要求：受力要求施工要求构造要求 最小的栓距为03d ，最小的端距为02d 3、为保证梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？（6分） 当 y w f t h

6、 235 80 时，应按构造配置横向加劲肋； 当y w y f t h f 235 170 23580 0，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋； 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 4、图示实腹式轴压柱截面，柱长细比5855，Y x ,钢材Q345，试判断该柱腹板的局部稳定有无保证？如无保证应采取何种措施（至少回答出二种方法）？（7分） 腹板高厚比为： 该柱腹板的局部稳定无保证。 2d () y w f t h 2355.0250+57.44345 235 ) 585.025(33.5863500=?+=w t h 采取的措施：可加大腹板厚度； 可设置纵向加劲肋。 四、计算题（共5

7、5分） 1、验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度。2/160mm N f w f =，其他条件如图所示。无引弧板。（12分） 360 200N=200KN 8 第1题图（设计值） 解：kN V kNm M 202202.0200=?= （2分） () 2 2 6 2 /08.1818236087.02104067.026mm N L h M w f f =?-?= ?= () 2 3 /91.518236087.02102022.02mm N L h V w f f =?-?=?=（6分） 222222/160/24.15791.51)22.1/08.181()22.1/(mm N f m

8、m N w f f f =+= + （4分） 2、验算图示采用10.9级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF ，构件接触面抗滑移系数0.45，一个螺栓的预拉力设计值P 155 kN 。（13分） 1001005010050 50150 50N=100kN(设计值） 解： V=100 KN ，（1分） T=1000.25=25KNm （1分） KN p n N f b v 775.6215545.019.09.0=?=（2分） KN y x Ty N i i Tx 45.45100 4506100 10252262 2 11=?+?=+= （2分）

9、KN y x Tx N i i Ty 73.2255000 50102562 2 11=?=+=（2分） KN n V N F 67.166 1001= （2分） KN N KN N N N N b V F Ty TX 775.6215.60)67.1673.22(45.45)()(22211211=+=+=（3分） 该螺栓连接的强度满足。 3、已知某轴心受压实腹柱AB ， AB 长L=5m ，中点L/2处有侧向支撑。采用三块钢板焊成的工字型柱截面，翼缘尺寸为300mm 12mm ，腹板尺寸为200mm 6mm 。钢材为235 ，2/215mm N f =。求最大承载力?=N 局稳是否合格？（

10、15分） Q235钢b 类截面轴心受压构件稳定系数 30 35 40 45 50 55 60 0.936 0.918 0.899 0.878 0.856 0.833 0.807 解：截面积： 2846.0202.1302cm A =?+?=（1分） 惯性距： 43 356.849812204.29124.2230cm I x =?-?= （1分） 43 540012 302.12cm I y =? =（1分） 回转半径： cm A I i x x 06.1084 56.8498= （1分） cm A I i y y 02.884 5400 = = （1分） 长细比： 70.4906 .1050

11、0 = =x ox x i l （1分），17.3102 .8250 = = y oy y i l （1分） 钢结构的材料转到其它章节 1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是_ B_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 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) 屈服点(D) 极限强度 3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D_表示。 (A) 流幅(B)冲击韧性(C) 可焊性(D) 伸长率 4、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后_ A_。 (A) 强度提高(B)塑性提高(C) 冷弯性能提高(D) 可焊

12、性提高 5、下列因素中_ A_与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 (A) 钢材屈服点的大小(B) 钢材含碳量 (C) 负温环境(D) 应力集中 6、钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由_ D_等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A) 最大主拉应力 1(B) 最大剪应力 1 (C) 最大主压应力 3(D) 折算应力 eq 7、在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的_ A_。 (A) 最大应力(B) 设计应力 (C) 疲劳应力(D) 稳定临界应力 8、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性_ B_。 (A) 升高(B) 下降(C) 不变(D) 升高不多 9、钢材的力学性能指标，最基

13、本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。 (A) 承受剪切(B) 承受弯曲 (C) 单向拉伸(D) 两向和三向受力 10、对于承受静荷常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是_ C_。 (A) 可选择Q235钢 (B) 可选择Q345钢 (C) 钢材应有冲击韧性的保证 (D) 钢材应有三项基本保证 1、在进行第二种极限状态计算时，计算用的荷载_ D_。 (A) 需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数 (B) 需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数 (C) 永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数 (D) 永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数 2、进行疲劳验算时，计算

14、部分的设计应力幅应按_ A_。 (A) 标准荷载计算 (B) 设计荷载计算 (C) 考虑动力系数的标准荷载计算 (D) 考虑动力系数的设计荷载计算 3、在连续反复荷载作用下，当应力比时，称为 A 。 (A) 完全对称循环(B) 脉冲循环 (C) 不完全对称循环(D) 不对称循环 4、钢结构第一极限状态的设计表达式为： ，式中是_ C_。 (A) 结构重要性系数 (B) 荷载分项系数 (C) 可变荷载组合系数 (D) 材料的抗力分项系数 5、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？_ C_。 . 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值； . 计算结构或构件的

15、强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值； . 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值； . 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。 (A) 、(B) 、(C) 、(D) 、 例1：图示一围焊缝连接，已 知，, ，试验算该连接是否安全。 解：将F移向焊缝形心O，三面围焊缝受力： 在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取l1和l2为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大于l1和l2，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm。 焊缝截面面积： 在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向

16、，因而该焊缝在外力F作用下，该点最危险。 由N在水平焊缝右上端点产生的应力为： 由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为： 由T在该点产生的应力的垂直分量为： 代入强度条件： 该连接安全。 例2：计算 图示角焊缝连接中的h f 。已知连接承受动荷载，钢材为Q235BF ，焊条为E43 型， ， ，图中尺寸单位为：mm 。 解：将外力F 1，F 2 移向焊缝形心O ，得 N 在焊缝中产生均匀分布的 ： V 在焊缝中产生均匀分布的 ： 连接承受动力荷载， ，则 解得 h f 5.82mm 取 h f = 6mm 构造要求： ，满足要求。 例1：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f =215N/mm

17、2，f v=125N/mm2承受两个次梁传来的集中力P =250KN 作用（设 计值），次梁作为主梁的侧向支承，不计主梁自重，。 要求： 1）验算主梁的强度 2）判别梁的整体稳定性是否需要验算 解:主梁强度验算： 梁的最不利截面为第一根次梁左侧截面和第二根次梁的右侧截面，由于其对称性，此两截面受力相同。 梁的截面特性： 正应力强度： 剪应力强度： 该截面上腹板与翼缘连接处正应力、剪应力都较大，所以需验算折算应力。 此点： 所以强度满足要求。 2）梁的整体稳定性验算： 所以不必验算整体稳定性。 例2：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f =215N/mm2，承受两个次梁传来的集中力P =25

18、0KN 作用（设计值），次梁作为主梁的侧向支承，不计主梁自重，荷载作用点设支承加劲肋，不考虑局部压应力的作用。 要求：验算腹板的局部稳定，计算出加劲肋间距，并示意在图中。 解：腹板高厚比： 所以，需要配置横向加劲肋。 =250KN 梁中最大剪力V max 截面特性I 为： x 梁段内最大剪力产生的腹板平均剪应力为： 该断面处腹板与翼缘交界处的正应力为： 查表得： 则加劲肋间距a 2h0=2000mm 即可。布置如如图所示 例1：一块40020的钢板用两块拼接板40012进行拼接。螺栓孔径22mm，排列如图。钢板轴心受拉，N1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，请问： (1) 钢板11截面

19、的强度够否？ (2) 是否还需要验算22截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，22截面应如何验算？ (3) 拼接板的强度是否需要验算？ 解：钢材为Q235，f =215N/mm2 (1) 11截面钢板的 所以11截面钢板强度足够。 (2)需要验算22截面强度，因为22的A n小于11。 假定N在13个螺栓中平均分配，则22截面传递的拉力N为： 22截面的 ，足够。 (3)两块拼接板厚度之和大于原钢板厚，所以钢板抗拉强度足够，拼接板就无需验算。 例2：一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度l0x =10m，l0y =5m，截面为焊接组合工字型，尺寸如 图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比。要求： （1）验算整体稳定性 （2）验算局部稳定性 解： (1)验算整体稳定性： A=400 20 2+400 10=2 104mm2