钢结构习题答案
第3章 连接
1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =，
240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2160w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝长
度减去10mm 。
2、计算如
2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载
P 。已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2
/160mm N f w
f =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。
2 解：120P 5
3
M ,P 53V ,P 54N ?===
p 33.029067.0210p 54
A N 3
e N =????==σ p 25.0290
67.0210p 53
A N 3
e N =????==τ p 61.029067.06
1210120p 53
W M 23
f M
=??????==σ
题2图
题1图
1
2w f 222V 2M N mm /N 160f )P 25.0()22.1P 61.0P 33.0()()22.1(=≤++=τ+σ+σ kN 5.197P ≤
3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2
160mm N f w f =，没有
采用引弧板，验算该连接的承载力。
3 解：400,
300x y N kN N kN ==
23
65.90)82410(87.0210400mm N l h N w e x f =?-????==∑σ
23
98.67)82410(87.0210300mm N l h N w
e y
f =?-????==∑τ
w
f f
f f f mm N ≤=+=+222227.10098.67)22
.165.90()(τβσ
4、计算图示角焊缝连接中的f h 。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型，
2160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有
引弧板。
4解：将外力1F ，2F 移向焊缝形心O ，得：
题3图
kN F N 1801==；kN F V 2402==
kN F F M 0902401201809012021=?-?=?-?=
f f w e f h h l h N 536
2407.02101803=
????==∑σ f
f w e f h h l h V 714
2407.02102403=
????==∑τ 0.1=f β则：
160)714()536()(2222=≤+=+w f f
f f f f f h h τβσ 解得mm h f 58.5>取mm h f 6= 构造要求：
mm t h f 6.982.12.1min max =?==
mm t h f 74.4105.15.1max min ===
max min 6f f f h mm h h <=<满足要求。
5、验算图示角焊缝连接的强度。已知承受静荷载，钢材为Q235-AF ，焊条为E43型，
2160mm N f w f =，偏离焊缝形心的力kN F 500=，mm e 100=，mm h f 10=，图中尺寸单位：
mm ，无引弧板。
题4图
题5图
5解：将外力F 移向焊缝形心，得：
2
F N =
；2
F V =
；2
Fe M =
23
/47.66)
20400(107.02210500mm N l h N w
e N
f
=-?????=
=∑σ
23
/47.66)20400(107.02210500mm N l h V
w
e f =-?????=
=∑τ
22
3/95.104)20400(107.022100
105006mm N W
M M
f
=-???????==σ
2
22222/160/44.15547.66)22
.147.6695.104()(
mm N f mm N w f f f f =≤=++=+τβσ
6、验算题6图所示摩擦型高强度螺栓连接的强度是否满足设计要求。已知：初连接构件钢材为Q235BF ，级M20高强度螺栓的设计预拉力P=110kN ，接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数μ为。
6解V=F=180kN ；M=F×150
kN 6.38)
14070(22140150180N 22t =+????=
kN 881108.0P 8.06.38N t =?=<=
)N 25.1p (n 9.0N t f b v -μ=
kN 45.19)6.3825.1110(35.019.0=?-???=
kN 45.19N 1810
180
n V N b v v =<===
7、图示牛腿采用摩擦型高强度螺栓连接，45.0=μ，
kN P 125=，kN N 20=，kN F 280=，验算螺栓的连接强度。
7解：方法1：
kN y m My n N N i t 37)
80160(22160100280102022211=+????+=+=
∑ 题6图
kN n N N t 5.19160
80352=?+=
kN N t 23=
kN N N N N t t t ti 11725.58)(321=?=++=∑ kN
V kN N nP n N
ti f b v
280447)11725.112510(45.019.0)
25.1(9.0=>=?-???=-=∑∑μ
方法2：kN P N b
t 1008.0==
kN N kN N b t t 100371=<=
N P n N kN N t
f b v v )25.1(9.02810
280
1-=<==
μ
b t t N N <1，b v v N N <满足要求
8mm d 20=，C 级螺栓，螺栓和构件材料为Q235计值kN F 100=，2
140mm N f b v =，
2170mm N f b t =，2305mm N f b c =，45.2cm A e =题8图
8解：kN f A N b t e b t 65.411017045.22
=??==
kN f d n N b
v
v
b v
44101404
214.31412
2
=????==-π kN f t d N b c b c 12210305221=???==-∑
受力最大的１号螺栓所受的剪力和拉力分别是：
kN n N N v 5.128
100===
kN y m My N i t 78.26)
100200300(2300
2501002
2221=++???==
∑ 1703.0)65.4178.26()445.12()()(
2222<=+=+b
t t b v v N N N N
kN N kN N b c v 1225.12=<=
螺栓连接强度满足要求。
9、验算图示普通螺栓连接时的强度。已知螺栓直径mm d 22=，C 级螺栓，螺栓和构件材料为
Q235，外力设计值kN F 150=，2140mm N f b v =，2170mm N f b t =，2
305mm N f b c =，
203.3cm A e =。（12分）
题9图
9解：kN f A N b t e b t 51.51101701003.33
2=???==-
kN f d n N b
v
v
b v
19.53101404
2214.31432
2
=????==-π kN f t d N b c b c 78.1201030518223=???==-∑
受力最大的１号螺栓所受的剪力和拉力分别是：
kN y x Tx N i
i Ty 89.13324000
60
107562
2
11=??=∑+∑=
kN n V N F 3010
3001===
KN
N kN N N N N b
V F Ty TX 625.508.70)3089.13(56.55)()(22211211=>=++=++=
该螺栓连接的强度不满足。
第5章 梁的设计
1、焊接工字形截面简支梁跨度6m ，上翼缘受集中荷载作用，设计值如题42图所示，钢材为
Q235BF ，2
315/f N mm =，2
345/y f N mm =。忽略梁自重，试验算梁的整体稳定性和局部稳定
性。已知846.1410x I mm =?，743.12510y I mm =?，29456A mm =，63
2.0510x W mm =?，
57.5y i mm =，2112
43202350.82
1()0.684.4b y x y
t Ah W h f λ?λ=?+=，b b ??282
.007.1-='。
1解 (1)整体稳定计算：
最大弯矩kMm 4002200M x =?=；64.0,6.068.0b b ='?>=?；64.0,6.068.0b b ='?>=σ
)W /(M x b x '?=σf mm /N 305)1005.264.0/(10400266≤=???=满足要求
（2）验算局部稳定
翼缘7.10f /235132.10t /b ,mm 12t ,mm 122b y f f =<='=='满足要求 腹板66f /23580966/576t /h y w 0=>==；140f /23517096t /h y w 0=<= 应布置横向加劲肋
题1图
2、如题2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h 0=450mm ，厚度为t w =10mm ，Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m ，跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载40kN ，活载70kN (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。(2
/215mm N f =，2
/125mm N f v =，400
1][=
l v ，y y x
y b
b f h t W Ah
235)4.4(1432022
?+?=λλβ?，其中，81.0=b β，当计算出的6.0>b ?按b
b
??282
.007.1-='进行修正。注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数：
A=126.6cm 2，I x =51146cm 4，I y =7861cm 4，W x =2158cm 4，S x =1196cm 3，S x1=942cm 3。
2解：荷载设计值计算。
P=×40+×70=146KN；M=461464PL ?=
=219KN·m；V=2P
=73KN (1)构件截面几何特性计算： i y =
6.1267861
A I y ==7.88cm ；λy =88
.7600i l y oy ==
(2)强度验算：
抗弯强度σ=46x max 105114623710219I My ???=
=mm 2
10514461011961073t I VS 433w x x ?????= =mm 2 h h 0=×474 450=mm 2 题2图 τ1= 10 1051146109421073t I VS 433w x 1x ??? ??= =mm 2 2221 214.1334.963?+=τ+σ=mm 2<1.1f (3)整体稳定性验算： 因34 600b l ==>16，故需要验算整体稳定性。 y 2y x 2y b b f 235)h 4.4t (1W Ah 4320?λ+?λ? β=?=×1)4.474.42.11.76(121584.476.1261.76432022???+?? => 5 .12 /3834.11269 .0834.14646.01.11269 .04646 .01.1+- =+ -='b b b ???= 36x b 102158898.010219W M ???=?'=113N/mm 2 ?? ? ???<=??????+==l v EI l P l v x k 1277110511461006.248600010)7040(4845232 故刚度条件能够满足。 3、题3图所示楼盖梁跨度4.8m ，采用焊接工字形截面，承受的均布荷载为恒载标准值(包括自重)m kN /8+活载标准值k q ，如果楼板可保证梁的侧向稳定性，钢材为Q235BF ， 2/215mm N f =，2/125mm N f v =，试计算活荷载k q 的最大值。已知容许挠度 250][l v =，4710511.9mm I x ?=，35103.6mm W x ?=，3510488.3mm S x ?=， 05.1=x γ，x EI ql v 384/54=。 3解．(1)按抗弯强度计算 题3图 最大弯矩kMm )q 4.16.9(88.28/8.4)q 4.182.1(M k 2k x +=?+?= )W /(M x x x γ=σ 256k mm /N 215)103.605.1/(10)q 4.16.9(88.2≤???+?= q k =m (2)验算抗剪强度 剪力kN 5.1182/8.4)4.284.182.1(V =??+?=；w x x t I /V S =τ v 27f mm /N 4.72)610511.9/(348800118500<=???=，满足要求 （3）验算挠算 荷载标准值m /kN 4.364.288q =+=；)10511.9206000384/(48004.365v 74?????= mm 2.19250/4800]v [mm 8.12==≤=满足要求；整体稳定无需计算，活荷载最大标准为m 4、试验算图示简支梁的整体稳定性。已知作用在梁上的荷载设计值kN F 300=，梁自重设计 值m kN 0.2，采用Q235钢材，2215mm N f =，y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320212??? ?????+???? ??+?=ηλλβ?，跨中有侧向支撑，20.1=b β，0.1282 .007.1' ≤- =b b ??，2228cm A =，4413683cm I x =， 417067cm I y =。 4解：380172 .1032 4136832/cm h I W x x =?== ；cm A I i y y 65.8228 17067 == =； 36.6965 .8600 === y oy y i L λ；m kN Fl ql M ?=?+?=+=9364123008120.24822max 题4图 y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320 212??? ?????+???? ??+?=ηλλβ? =235235010324.41636.69180172.10322836.6943202.122 ????????+??? ????+???=6.026.3> 983.026 .3282.007.1' =-=b ? f mm N W M x b x <=???=236 '8.11810 8017983.010936? 5、图示焊接工字钢梁，均布荷载作用在上翼缘，Q235钢，验算该梁的整体稳定。已知： 213200mm A =，34.5016cm W x =，445019392mm I y =， y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320 212????????+???? ??+?=ηλλβ?，71.0=b β，0.1282.007.1'≤-=b b ??，2215mm N f =。（10分） 5解 mm A I i y y 4.5813200 45019392 == = 74.1024 .586000 === y oy y i L λ，m kN ql M x ?=?==81086180822 y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320 212????????+???? ??+?=ηλλβ? 题5图 180kN/m =235235012204.41074.1021104.501612201320074.102432071.023 2??? ?????+??? ????+????=6.095.0> 773.095 .0282.007.1' =-=b ? 2236 '21520910 4.5016773.010810mm N f mm N W M x b x =<=???=?；满足要求 6、图示焊接工字钢梁，钢材Q345，承受次梁传来的集中荷载，次梁可作为主梁的侧向支撑点， 验算该梁的整体稳定。已知：KN F 300=，215840mm A =，3 61017.4mm W x ?=， 481051.0mm I y ?=，y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320 212????????+???? ??+?=ηλλβ?，20.1=b β，0.1282 .007.1' ≤- =b b ??，2310mm N f =。（10分） 6解 mm A I i y y 74.5615840 1051.08 =?== 50.7074 .564000 == = y oy y i L λ，m kN Fa M x ?=?==12004300 y b y x y b b f h t w Ah 2354.414320 212????????+???? ??+?=ηλλβ? =23523508284.4145.7011017.4828158405.70432020.126 2??? ?????+??? ????+????=6.040.3> 题6图 987.040 .3282 .007.1'=- =b ? 2266 '3106.29110 17.4987.0101200mm N f mm N W M x b x =<=???=?；满足要求 7、试验算图示简支梁的整体稳定性。已知作用在梁跨中的荷载设计值F=300kN ，忽略梁自重产生的内力，采用Q235钢材，f y =235N/mm 2 ， （3）整稳计算3.7069 .50== = y y y i λ 6 .035.3)8.1024.44.13.70(152188.1024.1583.70432020.12354.4143202 2 212>=??+??? =??? ?????+???? ??+=y b y x y b b f h t W Ah ηλλβ? 'b ?=986.035 .3282 .007.1282 .007.1=- =- b ? 17510 5218986.0109003 6=???='x b x W M ?N/mm 2＜f =215N/mm 2 满足 柱的设计计算题 1、有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，如题43图所示，Q235钢材，翼缘为焰切边，对x ，y 轴均属于b 类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm ，厚度为t=12mm ，腹板高度为h 0=350mm ，厚度为t w =10mm ，计算长度为l ox =12m ，l oy =4m ，承受的轴心压力设计值为1200kN 。试对该柱进行验算。已知 2215/f N mm =，295A cm =，423237x I cm =，43125y I cm =。 题1图 1、解：(1)构件截面几何特性计算： A=25××2+35×=95cm 2；I x =121［25×(25-1)×353］=23237cm 4 ； I y = 12 1×2××253=3125cm 4 ；i x =9523237A I x =15.64cm i y = 953125A I y ==5.74cm ；λx =64 .151200 i l x ox ==；λy =74.5400i l y oy == (2)强度验算： 因截面无削弱，所以这里无需验算强度。 (3)整体稳定性验算： 截面对x 、y 轴弯曲屈曲都属于b 类截面，故整体稳定性由绕x 轴屈曲控制。 由λx =查表得：?y = 23y 10 95709.0101200A N ???=?=mm 2 12120 t b 1= =10<(10+λ)y f 235=10+×= 腹板 10 350 t h w 0= =35<(25+λ)y f 235=25+×= 局部稳定性能够保证。 2、如题2图所示轴心受压格构柱承受轴力设计值N=800k Ｎ，计算长度l ox =l oy =10m ，分肢采用２［25a ：A=2×＝69.82cm 2 ，i y =9.81cm ，I 1=175.9cm 4 ，i 1=2.24cm ，y 1=2.07cm ，钢材为Q235BF ，缀条用L45×4，A d =3.49cm 2 。缀条柱换算长细比为1 2x ox A A 27 +λ=λ，试按照等稳定原则确定两分肢平行于X 轴的形心轴间距离b 。 2解．等稳定条件为y ox λ=λ；9.10181 .91010i l 2 y oy y =?== λ； 6.10049 .3282 .69279.101A A 27 212y x =??-=-λ=λ；cm 94.96 .1001010l 2x ox x =?=λ=λ；21x )2b (A I 2I ?+=； cm 4.19t i 2 b 2 1 2x =-= 题2图 3、题3图所示为一轴心受压柱的工字形截面，该柱承受轴心压力设计值N=4500kN ，计算长度为,5.3,7m m oy ox ==λλ钢材为Q235BF ，2/205mm N f =，验算该柱的刚度和整体稳定性。 已知2 27500mm A =，49105089.1mm I x ?=，48101667.4mm I y ?=，150][=λ。 λ 15 20 25 30 35 40 45 ? 3解 mm 2.234A I i x x == mm 1.123A I i y y == （1）刚度验算：4.281 .1233500 i l 9.292 .2347000i l y oy y x ox x == = λ=== λ 150][9.29max =λ<=λ （2）整体稳定算：当9.29=λ时，936.0=? 223 mm /N 205f mm /N 3.19227500 936.0104500A N =<=??=? 4、图示焊接工字形截面轴压柱，在截面有两个M20的C 级螺栓孔，并在跨中有一侧向支撑，该杆能承担多大外荷载已知：钢材Q235-AF ，26500mm A =，mm i x 2.119=，mm i y 3.63=， 2215mm N f y =。 题3图 题4图 4解：34.502.1196000=== x ox x i L λ，查表855.0=x ?；39.473 .633000 ===y oy y i L λ 260702105.216500mm A n =??-=；kN f A N n 1.130********=?=≤ kN Af N x 9.11942156500855.0=??=≤?；所以kN N 9.1194max = 5、某缀板式轴压柱由2[28a 组成，Q235-AF ，m L L oy ox 4.8==，外压力kN N 100=，验算该 柱虚轴稳定承载力。已知：280240cm A =?=，4 1218cm I =，mm Z 210=，241=λ， 2215mm N f =。 5解 4 2218.20660)9.1540218(2)(2cm Aa I I x =?+?=+= cm A I i x x 07.1680 8 .20660=== ；3.5207 .16840 === x ox x i L λ； 5.57243.5222212=+= +=λλλx ox 查表82.0=x ? kN kN Af N x 10004.1410215800082.0>=??==?满足要 求 6、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，cm i y 86.7=，2 215mm N f =，试确定其最大承载力设计值（已知单个槽钢[20a 的几何特性：284.28cm A =，4 1128cm I =，351=λ，φ值见附表）。 题5图 6解 4 2216860)7.1084.28128(2)(2cm Aa I I x =?+?=+= cm A I i x x 9.1084.2826860=?== ；2.649 .10700 ===x ox x i L λ 1.7335 2.642 221 2=+=+=λλλx ox ；x y y y i L 005.4486 .7350 λλ?== =查表732.0=x ?；kN Af N x 8.9072151084.282732.02=????==? 7、图示焊接工字形截面轴压柱，在柱1/3处有两个M20的C 级螺栓孔，并在跨中有一侧向支撑，试验算该柱的强度、整体稳定已知：钢材Q235-AF ，26500mm A =，mm i x 2.119=， mm i y 3.63=，2 215mm N f y =，kN F 1000=。 7解：34.502.1196000=== x ox x i L λ，查表855.0=x ?；39.473 .633000 ===y oy y i L λ 题6图 题7图 《钢结构》 中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 一、填空题 1． 钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_________________________、 _______________________、 。 2．影响疲劳强度最主要的因素是 、 、 。 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________、_________________、 _____________________须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括_____________ 、_______________、_____________ 、 ______________。 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时， ______________________不能忽略，因而绕虚轴的长 细比λx 要采用____________________。 6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 、 、 。 7．当构件轴心受压时，构件可能以 、 和 等形式丧失稳定而破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____极限状态，柱子长细比的验算属于______极限状态，梁截面按弹性设计属于______极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括____________、_________、 、 _____________和__________________。 10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有 ， ， 。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于 （失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的 和 指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数βf ＝ ；但对直接承受动力荷载的结构，应取βf ＝ 。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有 和 。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为l ，则屋架下弦杆 在屋架平面内的计算长度应取 。 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N 力之间的夹角θ满足 条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x λμλ= ，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数 μ=1γ代表 ，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的 翼缘时，梁整体稳定性较高。 21.梁的整体稳定系数b φ大于0.6时，需要' b φ代替b φ，它表明此时梁已经进入 阶段。 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 ） d e f 钢结构的构件连接方式 钢结构的连接方法大体来看，有以下几种： 焊接——是使用最普遍的方法，该方法对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高；但是焊接属于热加工过程，对材质要求高，对于工人的技术水平要求也高，焊接程序严格，质量检验工作量大。 铆接——该方法传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好；但是由于铆接时必须进行钢板的搭接，相对来讲费钢、费工。 普通螺栓连接——这种方式装卸便利，设备简单，工人易于操作；但是对于该方法，螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大。 高强螺栓连接——此法加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高 射钉、自攻螺栓连接——较为灵活，安装方便，构件无须预先处理，适用于轻钢、薄板结构不能受较大集中力。 焊接连接 焊接是钢结构较为常见的连接方式，也是比较方便的连接方式，在众多的钢结构中，焊接是最为常见的一种。 根据焊接的形式，焊缝可以分为对接（平接）焊 缝、角焊缝、和顶接焊缝三大类。 对接焊缝 对接焊缝按受力与焊缝方向分直缝——作用力方 向与焊缝方向正交；斜缝——作用力方向与焊缝方向 斜交两类。从直观来看，直缝受拉，斜缝受拉与剪的同时作用。 对接焊缝在焊接上有以下处理形式： a ）直边缝：适合板厚t 10mm b ）单边V 形：适合板厚t ＝10～20mm c ）双边V 形：适合板厚t ＝10～20mm d ）U 形：适合板厚t > 20mm e ）K 形：适合板厚t > 20mm f ）X 形：适合板厚t > 20mm 对接焊缝的优点是用料经济、传力均匀、无明 显的应力集中1[1]，利于承受动力荷载；但也有缺点，需剖口，焊件长度要精确。 对接焊缝需要做以下构造处理：首先，在施焊过程中，起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板；但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去5mm 。其次， 变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1：4的斜面，避 免应力集中。 另外，变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1：4 的斜边，避免应力集中。对于对接焊缝的强度，有引弧板的对接焊 缝在受压时与母材等强，但焊缝的抗拉强度与焊缝质量等级有关。 对接焊缝的应力分布认为与焊件原来的应力分布基本相同。计 算时，焊缝中最大应力（或折算应力）不能超过焊缝的强度设计值。 对接焊缝的计算包括：轴心受力的对接焊缝、斜向受力的对接焊缝、 钢梁的对接焊缝、牛腿与翼缘的对接焊缝。 a b c 斜缝 直缝 钢结构期末考试题型（汇集） 一、选择题 1.反应钢材的最大抗拉能力的是（ D ）。 A．比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服强度 D .极限强度 2.钢材的冷弯试验是判别钢材（ C ）的指标。 A.强度 B.塑性 C.塑性及冶金质量 D .韧性及可焊性 3.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 4.结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用（）表示。 A .流幅 B. 冲击韧性 C .可焊性 D. 伸长率 5.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. 钢材的弹性模量太大 C .焊接时热量分布不均匀 D. 焊缝的厚度太小 6.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 7.同类钢种的钢板，厚度越大（）。 A.强度越低 B.塑性越好 C.韧性越好 D.内部构造缺陷越少 8.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 9.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. 可焊性提高 10.摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（）。 A.栓杆的预拉力 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 11.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 12.对直接承受动荷载的钢梁，其工作阶段为（ ）。 A.弹性阶段 B.弹塑性阶段 C.塑性阶段 D.强化阶段 13．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 14． 在钢结构连接中，常取焊条型号与焊件强度相适应，对Q345钢构件，焊条宜采用（ B ）。 A . E43型 B . E50型 C . E55型 D. 前三种均可 15．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 ）。 A. 4mm B .6 mm C .10mm D. 12mm 16．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 17．排列螺栓时，若螺栓孔直径为0d ，螺栓的最小端距应为（ ）。 A .1.50d B. 20d C .30d D. 80d 18．在承担静力荷载时，正面角焊缝强度比侧面角焊缝强度（ A ）。 A .高 B .低 C. 相等 D. 无法判断 19. 钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算（ ） 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 20.某承受轴心拉力的钢板用摩擦型高强度螺栓连接，接触面摩擦系数是0.5， 栓杆中的预拉力为155KN ，栓杆的受剪面是一个，钢板上作用的外拉力 为180KN ，该连接所需螺栓个数为（ C ） A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 21．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 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）。 1．体现钢材塑性性能的指标是（ ） A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( )。 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 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( )来保证的。 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（ ） A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（ ） A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ ） A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（ ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ ）。 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ ） 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. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（ ）指标。 A. 低温屈服强度 B. 低温抗拉强度 C. 低温冲击韧性 D . 疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件（ ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（ ） A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（ ） 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 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（ ）的厚度。 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直线变为曲线，这时发生的是（ ）。 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 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 中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 房屋钢结构 一、填空题： 1.门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取，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，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 系杆。 4.冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件，并利用其 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。 6.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设 置。 7.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由 确定。 8.梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度L ox= L，在屋架平面 外的计算长度L oy= L，其中L为杆件的几何长度。 9.拉条的作用是。 10.实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的 是。 11.屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度 是。 12.设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车 梁腹板与上翼缘的连接应采用焊缝。 13.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于。 14.桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取之间的距离。 15.能承受压力的系杆是系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆 是系杆。 16.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于 个。 17.吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即、 和。 18.门式刚架的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大 于，横向不大于，超过规定则需设置。 19.高层建筑一般由荷载控制设计，大跨度结构一般由荷载控 制设计。 20.压型钢板组合楼板中，钢梁上翼缘通长设置栓钉连接件，主要目的是保证楼板 和钢梁之间能可靠地传递。 21.钢屋架的外形主要有、和三种形状。 22.螺栓球节点的球径由、和等决定。 23.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用， 应设置。 24.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。 二、不定项选择题： 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( )的要求。 [ ] 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） 5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 §3-1钢结构的连接 钢结构的构件是由型钢、钢板等通过连接（connections）构成的，各构件再通过安装连接架构成整个结构。因此，连接在钢结构中处于重要的枢纽地位。在进行连接的设计时，必须遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。 钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等（图3.1.1）。 3.1.1 焊缝连接 一、焊缝连接的特点 焊接连接(welded connection)是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低； 焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。 二、钢结构常用的焊接方法 1、手工电弧焊 这是最常用的一种焊接方法（3.1.2）。通电后，在涂有药皮的焊条和焊件间产生电弧。电弧提供热源，使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由电焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气中的氧、氮等气体与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂的化合物。焊缝金属冷却后把被连接件连成一体。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。 中南大学考试复习题及参考答案 《钢结构》 一、填空题 1． 钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_________________________、 _______________________、 。 2．影响疲劳强度最主要的因素是 、 、 。 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________、_________________、 _____________________须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括_____________ 、_______________、_____________ 、 ______________。 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时， ______________________不能忽略，因而绕虚轴的长 细比λx 要采用____________________。 6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 、 、 。 7．当构件轴心受压时，构件可能以 、 和 等形式丧失稳定而破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____极限状态，柱子长细比的验算属于______极限状态，梁截面按弹性设计属于______极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括____________、_________、 、 _____________和__________________。 10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有 ， ， 。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于 （失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的 和 指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数βf ＝ ；但对直接承受动力荷载的结构，应取βf ＝ 。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有 和 。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为l ，则屋架下弦杆在 屋架平面内的计算长度应取 。 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N 力之间的夹角θ满足 条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x λμλ= ，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数 μ=1γ代表 ，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的 翼缘时，梁整体稳定性较高。 21.梁的整体稳定系数b φ大于0.6时，需要' b φ代替b φ，它表明此时梁已经进入 阶段。 22．当b ?大于______________时，要用' b ?代替b ?，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 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 中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 《钢结构》 、填空题 1．钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_ 2．影响疲劳强度最主要的因素是 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________ ____________________ 须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括____________ 、_____________ 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时，_______________________ 不能忽略，因而绕虚轴的长细比λ x 要采用6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 7．当构件轴心受压时，构件可能以、和等形式丧失稳定而 破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____ 极限状态，柱子长细比的验算属于_____ 极限状态，梁截面按弹性设计属于_____ 极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括__________ 、_________、、 _____________ 和 ___________________ 。 10．为防止梁的整体失稳, 可在梁的翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有，，。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于（失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材（如Q235A,B,C,D四个等级的钢材），它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的和指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数β f ＝；但对直接承受动力荷载的结构，应取β f ＝。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d，是为了避免钢板被破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有和。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为 l ，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N力之间的夹角θ满 足 时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数 式中 1 代表，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的翼缘时，梁整体稳定性较高。 21. 梁的整体稳定系数b大于时，需要b'代替b，它表明此时梁已经进入阶段。 22．当b大于______________ 时，要用b代替b，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 23．钢材的伸长率指标是通过__________________ 试验得到的。 钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。 脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。 比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。 流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。 建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。 以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。 两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。 E43E50 E55 T50 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需______指标。 低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。 应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。 甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。 脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。 完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中钢结构复习题及答案
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