哈工大考题钢结构基本原理及设计模拟试题答案.doc

模拟试题三：一、填空题（每空1分，共计22）1、钢结构防腐常采用的方法有_，_。 点击查看答案 答：涂防腐漆、混凝土包裹2、衡量钢材承受动荷时抵抗脆性破坏的指标是_。 点击查看答案 答：冲击韧性3、材料为Q235B的两个钢构件相焊接时，应选择_型焊条。 点击查看答案 答：E434、钢材在热加工过程中产生裂纹，可能是由于材料中的_元素含量过高。 点击查看答案 答：硫(S)5、在钢结构施工及验收规范中，焊缝的质量检验标准分为_级。 点击查看答案 答：三6、某连接采用承压型螺栓，M20，端矩为40mm， 从构造角度分析此连接可能发生_破坏。 点击查看答案 答：(板件被)冲剪破坏 7、摩擦型高强螺栓依靠_传力，以_为承载力的极限状态。 点击查看答案 答：板间摩擦阻力、摩擦阻力被克服 8、轴心受压杆有_种稳定平衡壮态，其稳定属于第_类稳定。 点击查看答案 答：二、一 9、某单轴对称截面轴心受压构件，若绕对称主轴失稳，将是_屈曲，若绕对非称主轴失稳，将是_屈曲。 点击查看答案 答：弯扭、弯曲 10、某梁材料为Q235，当腹板高厚比h0/tw=100时，为保证腹板的局部稳定应设置_加劲助, 当腹板h0/tw=180时，应设置_加劲助。 点击查看答案 答：横向、纵向 11、在梁的设计过程中，限制梁的挠度，属于_极限状态设计法。 点击查看答案 答：正常使用 12、实腹式压弯构件的整体失稳形式可分为在弯矩作用平面内的_失稳和在弯矩作用平面外的_失稳。 点击查看答案 答：平面内、平面外 13、格构式柱受压弯作用，截面面积为480cm2，钢材Q235B，f=205N/mm2。弯矩产生的截面水平剪力为100KN，计算缀件时所使用的柱截面水平剪力为_kN。 点击查看答案 答：115.814、梯形钢屋架节点板的厚度是根据_确定的。 点击查看答案 答：受力最大的腹杆内力15、屋架下弦支座节点处应设_性系杆，此系杆按_设计。 点击查看答案 答：刚、压杆 二、单项选择题(将序号写在横线上方) (每题2分, 共计16分)1、最易产生脆性破坏的应力状态是_。 单向压应力状态 三向拉应力状态 二向拉一向压的应力状态 单向拉应力状态点击查看答案 答： 2、产生焊接残余应力的主要因素之一是_。 钢材的塑性太低 钢材的弹性模量太高 焊接时热量分布不均匀 焊缝的厚度太小 点击查看答案 答： 3、如图所示，等边角钢受轴心力N=300KN，肢背焊缝受力N1=_KN。 90 195 210 225 点击查看答案 答： 4、图示摩擦型高强螺栓群受弯时的旋转中心为_。 a点 b点 c点 d点点击查看答案 答： 5、某轴压柱绕两主轴属于不同类截面，等稳定条为_。x=yx=yIx=Iyix=iy 点击查看答案 答：6、双肢格构式轴心受压柱，虚轴为x-x轴，实轴为y-y轴，应根据_确定两单肢间距离。x=yox=y x=oy强度条件点击查看答案 答：7、某梁的截面几何尺寸已定，荷载作用于梁的受拉下翼缘上,欲提高此梁整体稳定承载力的最有效途径是_。 改变梁荷载作用位置 改变梁的材料 减小梁受压翼缘的自由长度 改变梁端支承条件 点击查看答案 答：8、屋架上弦杆两节间在A、B点平面外有侧向支撑，计算杆AB平面外稳定时，计算长度取_。 L1 0.9(L1+L2) L2 0.875(L1+L2)点击查看答案 答： 三、简答题：(共14分) 1、为什么不同厚度的同一种类钢材强度取值不同？(6分)点击查看答案 答：同一种类不同厚度的钢材，轧制次数不一样；薄钢板轧制次数多、晶粒细、强度高。 2、截面如图各简支梁，梁高和截面面积均相等，除截面放置和荷载在截面上的作用位置不同之外，其它条件均相同，请指出整体稳定性最好的和最差的梁？并说明理由？(8分)点击查看答案 答：图B所示整体稳定性最好，图C所示整体稳定性最差。因图B荷载作用于下翼缘而限制梁的扭转，所以图B整体稳定性好于图A， 同理图D的整体稳定性好于图C；因图B加强了受压翼缘，所以图B整体稳定性好于图D，同理图A的整体稳定性好于图C。 四、计算题：（共48分）1、右图所示角钢，两边用角焊缝与柱相连，钢材Q345，焊条E50系列，手工焊，绕角焊，承受静力荷载设计值F=400kN，试求所采用的焊角厚度hf=? ( 焊缝强度设计值=200N/mm2 ) (14分)点击查看答案 答：2、验算图示摩擦型高强螺栓连接是否满足要求？已知螺栓 M24，8.8级，抗滑移系数u=0.55，预拉力P=155KN，受静载，V=270 kN，N=480 kN (10分)点击查看答案 答： 3、轴心受压柱如图所示。钢材Q235B，f=215N/mm2，采用焊接组合截面，试验算其整体稳定承载力和局部稳定能否满足要求？(14分)点击查看答案 答： 4、图示简支梁受集中荷载作用，梁截面采用HM400200813热轧H型钢制成，钢材为Q235B，f=215N/mm2，已知A84.12cm2，Ix=23700cm4，Wx1190cm3。梁的稳定系数b=0.5547，x=1.05，梁截面有削弱，试验算梁的整体稳定和抗弯强度是否满足要求？(10分)点击查看答案 答：模拟试题一：一、填空题（每空1分，共计32）1钢结构防火常采用的方法有_，_。 点击查看答案 答：涂防火漆、混凝土包裹2建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、冲击韧性、Z向收缩率，其中伸长率是衡量钢材_能力的指标；_是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。 点击查看答案 答：塑性变形、Z向收缩率3. 高强度低合金钢的焊接性能可以通过_值来衡量。 点击查看答案 答：碳当量（CE）4钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入_状态，此时发生的破坏为_破坏。 点击查看答案 答：塑性、脆性5在温度250左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更_、塑性更_。 点击查看答案 答：高（好）、差（坏）6Q235A级钢不能用于主要焊接结构，原因在于不能保证_。 点击查看答案 答：含碳量 7、采用手工电弧焊，材料为Q345的钢构件相焊接时，应选择_型焊条；材料为Q235和Q345的构件相焊接时，应选择_型焊条。 点击查看答案 答：E50、E43 8、板厚为t宽度为b的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为_。 点击查看答案 答：b-2t 9、两钢板厚度分别为10mm和16mm，采用双面 T型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取_mm。 点击查看答案 答：6 10、承压型高强螺栓依靠_和_共同传力，以_为承载力的极限状态。 点击查看答案 答：摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏 11、普通螺栓连接受剪时的四种破坏形式为螺栓受剪破坏、_破坏、板件被冲剪破坏、板件被拉断破坏，其中板件被冲剪破坏是由于_不满足构造要求而引起的。 点击查看答案 答：板件被挤压、端距（端距2d0） 12、残余应力对构件的强度承载力_影响，降低_承载力，_刚度。 点击查看答案 答：无、稳定、降低 13、轴心受压柱柱脚底板的大小是根据混凝土的_确定的，底板的厚度是根据_确定的。 点击查看答案 答：抗压强度、（底板）抗弯强度（或） 14、计算构件的局部稳定时，工字形截面轴压构件的腹板可以看成_简支的矩形板，其翼缘板的一半（即外伸部分）可以看成_的矩形板。 点击查看答案 答：四边、三边简支一边自由（或三边简支） 15、与不考虑屈曲后强度的梁相比，考虑屈曲后强度的梁，其腹板的抗剪承载力_，抗弯承载力_。 点击查看答案 答：提高、（略有）下降 16、在梁的整体稳定计算中,等于_为梁弹性和弹塑性工作的分界点。 点击查看答案 答：0.6 17、屋架上弦杆的承载能力由_控制，屋架下弦杆的截面尺寸由_控制。 点击查看答案 答：稳定、强度 18、在厂房结构中，无檩屋盖的屋架在下弦跨中处应设_性系杆。 点击查看答案 答：柔 二、简答题 (每题5分，共20分)1、简述以屈服强度fy作弹性设计强度指标的依据？点击查看答案 答：a、以 fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，（23），易察觉；若过大，产生的变形过大，不允许；b、从fyfu,塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过fu，fyfu作为强度储备。 2、简述梁腹板加劲肋的布置原则？ 点击查看答案 答：a、当时，梁腹板的局部稳定得到保证；对无局部压应力（c0）的梁，可不配置加劲肋；对有局部压应力的梁，应按构造配置横向加劲肋；b、当，应配置横向加劲肋，当（受压翼缘扭转受到约束），或（受压翼缘扭转未受到约束），或按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区配置纵向加劲肋。0.5h0横肋间距2h0；无局压的梁，若，横肋间距可取2.5h0；c、局部压应力很大的梁，尚宜在受压区配置短横向加劲肋；d、任何情况下，；e、支座处和受压翼缘较大固定集中荷载处，宜设置支承支承加劲肋。3、试说明如图所示格构式偏心受压缀条柱中缀条的设计内力如何选取？点击查看答案 答：水平剪力取实际剪力和的大值，此剪力与斜缀条的水平分力平衡，得到斜缀条所受的力，斜缀条近似按轴心受压构件计算。 4、梯形钢屋架腹杆（采用双角钢）的截面形式如何，是如何确定的？ 点击查看答案 答：端竖杆采用不等边角钢长边相连或十字形截面； 端斜杆采用不等边角钢长边相连； 跨中竖杆采用十字形截面； 其它腹杆采用等边角钢相连； 是根据等稳定原则x=y，即iy/ix=loy/lox确定的。 三 计算题（共四题，计48分）1、图示连接，受静载，钢材Q235B，焊条E4303，=160N/mm2。验算焊缝能否满足承载要求？(9分)点击查看答案 答：2、图示摩擦型高强螺栓连接，被连接板厚14mm，单块拼接盖板厚12mm，钢材Q235B，f=215N/mm2，螺栓M20，10.9级，预拉力P=155kN，栓孔直径22mm，钢材表面喷砂后涂无机富锌漆，摩擦面的抗滑移系数0.35，计算该连接所能承受的最大轴力？(9分) 点击查看答案 答：3、计算右图所示格构式缀板柱（同一截面缀板线刚度之和大于柱肢线刚度的6倍）的最大承载力（仅考虑柱的整体稳定）,已知柱截面A=45.622=91.24cm2, 截面无削弱, 材料Q235-B,f=215N/mm2 , 截面惯性矩Ix=10260cm4, Iy=13620cm4, 单肢的i12.0cm,柱计算长度Lox=Loy=6m(15分)点击查看答案 答： 4、某普通工字梁，如图，该梁承受静力荷载设计值P=180kN(忽略自重)，已知跨度L=6m，钢材的强度设计值f=215N/mm2，fv=125N/mm2，X=1.05，截面惯性矩ISUB?x=397906133mm4，截面的最大面积矩S=864400mm3，上翼缘对中和轴的面积矩S1=614400mm3，支座处设有支承加劲肋，试问该梁是否满足强度和局部稳定的要求（不考虑屈曲后强度）？如该梁不满足整体稳定的要求，在不改变荷载和截面的条件下，应采取什么措施？(15分)点击查看答案 答：1. 简述钢结构有哪些主要特点。（8分）答： （1）钢材的强度高，钢结构质量轻；（2）钢材的塑性和韧性好；（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（4）钢结构密闭性好；（5）钢结构制作简便，施工周期短；（6）钢材耐腐蚀性差；（7）钢材耐热，但不耐火。2. 什么是钢材的应力集中现象，它对钢材的性能有什么影响。（8分）答：钢结构的构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改变时，构件中的应力分布将不再保持均匀，而是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。在应力集中处应力线发生弯曲、变密，出现高峰应力区并常使构件处于同号的双向或三向应力场的复杂应力状态，阻碍了钢材塑性变形的发展，促使钢材转入脆性状态，造成脆性破坏。3. 选择钢材标号时，应考虑哪些因素。（6分）答：（1）结构的重要性；（2）荷载情况(静载或动载)；（3）连接方法（焊接或非焊接连接）；（4）工作条件（温度及腐蚀介质）；（5）钢材厚度。4. 简述化学元素碳、锰、硫、磷和氮对钢材的性能各有什么影响。（6分）答：（1）碳：碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、疲劳强度、可焊性及抗锈蚀能力下降；（2）锰：锰可提高钢材强度但不过多降低塑性和冲击韧性；（3）硫：硫使钢材易发生热脆现象，还能降低钢材的塑性、韧性可焊性和疲劳强度；（4）磷：磷能降低钢材的塑性、韧性可焊性和疲劳强度，磷使钢材发生冷脆现象，但能提高钢的强度和抗锈蚀能力；（5）氮：氮是有害元素，与磷类似，使钢冷脆。5. 试比较普通螺栓与摩擦型高强度螺栓，在剪力作用下的计算假定和计算公式有何异同处。（8分）答：普通螺栓连接在抗剪时依靠杆身承压和螺栓抗剪来传递剪力，不计预拉力的影响，在计算中只考虑栓杆剪断和孔壁承压破坏这两种破坏形式，以螺杆剪断或孔壁挤压破坏为其承载能力的极限状态。而摩擦型高强度螺栓连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力，以剪力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状态。两者在计算公式中的区别如下：普通螺栓：单个抗剪承载力设计值：单个承压承载力设计值：单个螺栓承载力设计值：验算时： 摩擦型高强度螺栓：单个抗剪承载力设计值：验算时：6. 格构式柱有什么特点，它与实腹式柱在整体稳定的计算上有何异同。（8分）答：轴心受压格构式柱一般采用对称截面，由肢件和缀材组成。格构式截面容易使压杆实现两主轴方向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。在格构式柱中当绕实轴发生弯曲失稳时，其整体稳定的计算同实腹式柱，由实轴的长细比查值，计算公式为；当绕虚轴发生弯曲失稳时，用换算长细比来代替对虚轴的长细比，求出相应的，计算公式同实腹式轴心压杆，即。7. 工字型截面的轴心压杆和压弯构件，其翼缘板局部稳定的确定原则和计算公式有何不同，并说明理由。（8分）答：工字型截面的轴心压杆其翼缘板的局部稳定是根据局部稳定和整体稳定的等稳定性，即板件的局部稳定临界应力不小于构件整体稳定的临界应力（等稳原则）来确定其宽厚比，翼缘的宽厚比计算公式为： ，其中当时，取；当时，取。工字型截面的压弯构件其翼缘板的局部稳定是由受压翼缘的临界应力不低于钢材的屈服点（等强原则）确定的，翼缘的宽厚比计算公式为：（塑性）；（部分塑性）；（弹性）。由于翼缘的屈曲不会影响构件的整体稳定。8. 简述梁的整体失稳现象，影响梁临界弯距的主要因素有哪些。（8分）答：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。梁的临界弯矩Mcr主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。9. 钢结构框架钢柱的计算长度系数与哪些因素有关。（6分）答：钢结构框架钢柱的计算长度系数与框架类型、相交于柱上端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、相交于柱下端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K2、柱与基础的连接方式、横梁远端连接方式、横梁轴力大小以及柱的形式等因素有关。10. 简述三角型钢屋架的主要特点和适用范围。（8分）答：三角型钢屋架的主要特点：防水处理简单，支座处构造复杂，弦杆各节间的内力很不均匀，屋架端部高度小，该处节间的内力最大，因弦杆截面常按整根弦杆得最大内力选用，造成弦杆截面钢材的增加，故跨度较大时选用不经济。三角型钢屋架的适用范围：屋面坡度要求较陡的结构中。二、计算题11. 计算图示角钢与节点板的连接角焊缝，采用三面围焊，手工焊，钢材Q390B，焊条E55型， ，轴心拉力设计值N=1000kN， 试确定角焊缝的尺寸。 （10分） 解：，正面角焊缝所受的力为：侧面角焊缝所受的力为： 又 ，所以 所需的：，实际长度为，取取； ，取。12. 某工作平台的轴心受压柱如图所示，已知荷载N =2300KN，钢柱计算长度，钢材为Q345B，, 试确定柱的整体稳定承载力和局部稳定能否满足要求？（16分）l 30 40 50 60 70 80 90 100w0.913 0.863 0.804 0.734 0.656 0.575 0.499 0.431解：，截面特性：长细比：整体稳定：由长细比查表得稳定系数为：，整体稳定满足要求；局部稳定：由以上计算结果知，此柱的整体稳定承载力满足要求，局部稳定中翼缘的宽厚比满足要求，但腹板的高厚比不满足要求。钢 结 构 设 计 原 理 试 题题号一二三四五六总分分数一 填空题（每空1分，共计32分） 1、 钢结构防火常采用的方法有 ， 。2、 建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、冲击韧性、Z向收缩率，其中伸长率是衡量钢材 能力的指标；是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。3、 高强度低合金钢的焊接性能可以通过 值来衡量。 4、 钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入 状态，此时发生的破坏为 破坏。5、 在温度250左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更 、塑性更 。6、 Q235A级钢不能用于主要焊接结构，原因在于不能保证 。7、 当采用手工电弧焊，材料为Q345的钢构件相焊接时，应选择 型焊条；材料为Q235和Q345的构件相焊接时，应选择 型焊条。8、 两块板厚为t宽度为b的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为 。 9、两钢板厚度分别为10mm和16mm，采用双面T型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取 mm。10、承压型高强螺栓依靠 和 共同传力，以 为承载力的极限状态。 11、普通螺栓连接受剪时的四种破坏形式为螺栓受剪破坏 、 破坏 、板件被冲剪破坏、板件被拉断破坏，其中板件被冲剪破坏是由于 不满足构造要求而引起的。 12、残余应力对构件的强度承载力 影响 ，降低 承载力， 刚度 。13、轴心受压柱柱脚底板的大小是根据混凝土的 确定的，底板的厚度是根据 确定的。 14、计算构件的局部稳定时，工字形截面轴压构件的腹板可以看成 简支的矩形板，其翼缘板的一半（即外伸部分）可以看成 的矩形板。 15、与不考虑屈曲后强度的梁相比，考虑屈曲后强度的梁，其腹板的抗剪承载力 ，抗弯承载力 。16、在梁的整体稳定计算中, jb等于 为梁弹性和弹塑性工作的分界点。17、屋架上弦杆的承载能力由 控制，屋架下弦杆的截面尺寸由控制。18、在厂房结构中，无檩屋盖的屋架在下弦跨中处应设 性系杆。 二、 简答题 (每题5分，共20分)1、简述以屈服强度fy作弹性设计强度指标的依据？ 2、简述梁腹板加劲肋的布置原则？3、 试说明如图所示格构式偏心受压缀条柱中缀条的设计内力如何选取？4、梯形钢屋架腹杆（采用双角钢）的截面形式如何，是如何确定的？ 三 计算题（共四题，计48分）P=100 kN82401401、图示连接，受静载，钢材Q235B，焊条E4303，=160N/mm2。验算焊缝能否满足承载要求？(9分)2、图示摩擦型高强螺栓连接，被连接板厚14mm，单块拼接盖板厚12mm，钢材Q235B，f =215N/mm2，螺栓M20，10.9级，预拉力P=155 kN，栓孔直径22mm，钢材表面喷砂后涂无机富锌漆，摩擦面的抗滑移系数0.35，NN45707070454545701040404计算该连接所能承受的最大轴力？ (9分)3、计算右图所示格构式缀板柱（同一截面缀板线刚度之和大于柱肢线刚度的6倍）的最大承载力（仅考虑柱的整体稳定）, 已知柱截面A=45.622=91.24cm2, 截面无削弱, 材料Q235-B, f=215N/mm2 , 截面惯性矩Ix=10260cm4, Iy=13620cm4, 单肢的i1=2.0cm ,柱计算长度Lox=Loy= 6m (15分) 45 50 55606570j 0.878 0.856 0.8330.8070.7800.751 4、某普通工字梁，如图，该梁承受静力荷载设计值P=180 kN(忽略自重)，已知跨度L=6m，钢材的强度设计值f =215N/mm2，fv=125N/mm2，X=1.05，截面惯性矩Ix=397906133mm4，截面的最大面积矩S=864400mm3，上翼缘对中和轴的面积矩S1=614400mm3，支座处设有支承加劲肋，试问该梁是否满足强度和局部稳定的要求（不考虑屈曲后强度）？如该梁不满足整体稳定的要求，在不改变荷载和截面的条件下，应采取500200121281001001.8m1.8m2.4mP=180kNP什么措施？(15分)钢结构设计原理试题参考答案一、填空题：(每空1分，共32分)1、 涂防火漆、混凝土包裹2、 塑性变形、Z向收缩率3、 碳当量（CE） 4、 塑性、脆性5、 高（好）、差（坏） 6、 含碳量 7、 E50、E43 8、 b-2t9、 610、 摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏 11、 板件被挤压、端距（端距 2d0）12、 无、 稳定、 降低13、 抗压强度、（底板）抗弯强度（或）14、 四边、三边简支一边自由（或三边简支）15、 提高、（略有）下降16、 0.617、 稳定、强度18、 柔二、 简答题 (每题5分，共20分) 1、 a、 以 fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，（23），易察觉；若过大，产生的变形过大，不允许； b、 从 fy fu ,塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过fu ， fy fu 作为强度储备。 2、 a、 当 时，梁腹板的局部稳定得到保证； 对无局部压应力（c0）的梁，可不配置加劲肋； 对有局部压应力的梁，应按构造配置横向加劲肋； b、 当 ，应配置横肋，当 （受压翼缘扭转受到约束）， 或 （受压翼缘扭转未受到约束），或按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区配置纵向加劲肋。 0.5h0横肋间距2h0；无局压的梁，若 ，横肋间距可取2.5h0 ； c、 局部压应力很大的梁，尚宜在受压区配置短横向加劲肋； d、 任何情况下， ；e、 支座处和受压翼缘有较大固定集中荷载处，宜设置支承支承加劲肋。3、水平剪力取实际剪力和 的大值，此剪力与斜缀条的水平分力平衡，得到斜缀条所受的力，斜缀条近似按轴心受压构件计算。4、端竖杆采用不等边角钢长边相连或十字形截面； 端斜杆采用不等边角钢长边相连； 跨中竖杆采用十字形截面；其它腹杆采用等边角钢相连；是根据等稳定原则x=y，即iy/ix=loy/lox确定的。三、计算题（共四题，计48分）1、解： 将力简化到焊缝群的形心为：（2分）剪力 弯矩 在M作用下：（4分）在V作用下：左、右两侧点为危险点（3分） 焊缝能满足承载力要求 2、解单个螺栓的抗剪承载力设计值为：（4分）焊缝一侧8个螺栓所能承担的荷载 1122第一排螺栓处为危险截面11，如右图（4分） 即：解得：N 570510N = 570.5 kN22截面（可不算）解得：N 3525312N = 3525 kN（1分） 该连接所能承受的最大轴力为570.5 kN3、解：计算绕实轴的承载力（4分）查表得： 计算绕虚轴的承载力（2分）（2分）（2分）（2分）查表得： （2分） 且1 25所以单肢稳定满足（1分）故最大承载力为Nmax = 1557.6 kN4、解： 荷载作用点所在截面受力最大，（2分）最大剪力跨中最大弯矩跨中最大弯矩处，即荷载作用处（2分）翼缘与腹板连接处正应力 抗弯满足要求荷载作用处最大剪应力：（2分） 荷载作用位置翼缘与腹板连接处 抗剪满足要求腹板上边缘的局部压应力：（2分）翼缘与腹板连接处的折算应力：（2分） （1分） 强度满足要求腹板 （2分）翼缘板 局部稳定满足要求（2分）在受压上翼缘设侧向支撑，可满足整体稳定要求。（或在受压上翼缘上设刚性铺板，且铺板与上翼缘牢固连接）一、 填空题：(每空1分，共20分)1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的值；计算疲劳时，应采用荷载的 值。2、 钢材Q235B中，235代表 ，按脱氧方法该钢材属于 钢。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 ，塑性和韧性 ，焊接性能 。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 考虑，选用合适的钢材。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，也不易进入 状态，发生的破坏为 破坏。7、 某梯形钢屋架，屋脊处应设 性系杆，该系杆按 杆设计。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，此受压构件截面面积值为 ， 其长细比为 。Z81020020h0=100011 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. 1 B. 3 C. 2或4 D. 5N12345 3、工字形截面轴心受压构件,翼缘外伸部分的宽厚比 式中的 是 。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 其中时,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 。A . B. C. D. 5、已知焊接工字形截面简支梁，承受均布荷载作用,钢材Q235，fy=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 。 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 。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截面面积A为A 1422.2mm2B 1800mm2C 2000mm2D 2500mm2三、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F=120kN(设计值)，角焊缝焊脚尺寸hf=8mm,钢材Q235B，手工焊,焊条E43型，=160N/mm2。验算焊缝强度（10分）F600850 120 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，f =215N/mm2，预拉力P=125 kN，摩擦面的抗滑移系数0.45，求此连接接头能承受的最大轴心力设计值（10分） 100 10060 100 60NNNN80 80 10 80 80 55 80 55 55 80 5510 16 10 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f =215N/mm2，fv=125N/mm2，X=1.05，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S1=1709.4cm3，验算梁截面强度(10分) A F150Ado=20用于连接-14x300-14x300-10x800A 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，f=215N/mm2，计算长度l0x=l0y=6000mm，柱截面无削弱。（232b的截面面积A=255.1=110.2cm2，iy=12.1cm；分肢对自身1-1轴的惯性矩I1=336cm4，回转半径i1=2.47cm，Zo=2.16cm，b=320mm；单根缀条角钢L454的截面面积A1=3.49cm2；imin=0.89cm， （13分）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 303540450.9360.9180.8990.878505560650.8560.8330.8070.780707580850.7510.7200.6880.65511bxxZ0yyl1 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/mm2，镇静钢 3、增高、 下降、 变差 4、 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、2960mm2 21.0710、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) D A C B D C D B 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EIy、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、3、 (5分)对于单轴对称截面，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 = Fcos60o= 60 kN N = Fsin60o=103.9 kNM = N35 = 3636.5 kNmm（5分） 在N作用下： 在V作用下：在M作用下：焊缝上下两点最危险（3分） 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 = 0.9nf P = 0.920.45125101.25 kN盖板一侧螺栓能传递的荷载为： N1 = 16 Nvb = 1620kN被连接板所能承担的轴力为：（3分）N2 = Af = 16420215602000 N = 1444.8 kN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 = 16（420-421.5）5344 mm2（3分）在危险截面处，对于被连接板（10.5n1/n）N3 = An f （1分）故该连接所能承受的最大轴力为：N = 1313.1 kN3、解：（2分） （3分）（3分）（2分） 4、解：一、1）绕实轴整体稳定的验算： 刚度满足。 查表得到： (1分) 满足要求。 (2分)2）绕虚轴的刚度和整体稳定验算：绕虚轴惯性矩： 绕虚轴回转半径： (1分)长细比： (1分)换算长细比 刚度满足。(1分)查表得到： (1分) 满足要求。 (2分)3）