哈工大考题钢结构基本原理及设计模拟试题答案：详解

1、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

2、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

3、 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

4、 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 480cm 2，钢材 Q235B ， f=205N/mm 2。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

5、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 N 1 =KN 。 90 195 210 22

6、5 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 。入x=入y-x= -y I x =I y i x =i y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。入x=入y 入ox=入y 入x=入°y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：

7、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。Li 0.9(L 1+L2) 0.875(L 1+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）图A 图B图C图D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

8、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 Co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/mm 2 ）点击查看答案答：H分）因采用绕角焊，故单条焊缝计算长度4 = 200 1nm设所采用的焊脚尺寸为&剪力V =F（2分）将力简化到焊缝群的形心为力弯矩 M = Fx30伊维群对通惯性矩52乂飞竺1 = 93333%（5分在

9、M作用下：。二" 400x10隈 30x100 1283933333bN/mmI在V作用下：弓=400x102x07xhzZw 2x0.7xh/x 200'上.下两点为危险点,3分）< 监+勺号号N/m、解得：hf = 8 88 mm根据构造要求进一步确定焊脚尺寸h7皿之 157 =1 5收5 = 6 7 mm“分）<12 t. =1.2xU = 19.2mm1y 111blr-h【且 h/Mlt <t2 。2） = （14 13 mm 取 hz = 6 mm最小焊脚尺寸取为® = 9 mm2、验算图示摩擦型高强螺栓连接是否满足要求？已知螺栓 M2

10、4 , 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）V11点击查看答案,单个螺栓的承载力设计值为；(4 分八 砰= 0.9n/P = 0.9x1x0.55x155 = 767 kN、N? 0.8P = 0 3xl55 = 124 kNr单个螺栓的受力为:答:剪力风匚U/10 = 27kN5分”轴向拉力 Nt = N/10 = 48kN3.小 + 电=27 + 48 l丽破一元124=0.73<1该连接满足要求3、轴心受压柱如图所示。钢材 Q235B , f=215N/mm 2,采用焊接组合截面，试验算其整体稳定

11、承载力和局部稳定能否满足要求？（14分）轴心受压椅件的稳定系数中%606570758085900,8070.7800.7510.7200.6880,6550,621y f -250X 10-400X6-250X10点击查看答案A=250X 10X 2 4- 400X 6 = 74,0,0 mm2 = 74 qtn (j = _Lx6x400* +250xl0x2052 x2 = 二 24212 cm412L- 2x Ax10x2503 = = 2604.2 cm4712j= ViTA = 24212/74 = 18.1 cm(色分) iy = Jly/A = J2604.2/74 = 5.93

12、 cm九= =1000/18.1 = 55.2 <150 = x、Ay = Zy/jy = 500 /5 .93 = 84.32 <150由Zmffi = S4.32查表得】9=0.664(4 分乂 .二 =1000xl03= 203.5 N/nmia <215N/mni3<PA O.6Mx74xlO2<所以整体稳定满足要求.,r ho/ = 400/6 = 66 7<25 + 0,5。= 25 + 0,5X 84.32 = 67.2(4 分乂 biA= 122/10= 12.2<10 + 0 1- =10 + 0. 1 X 8432 = 184、二局

13、部稳定满足要求4、图示简支梁受集中荷载作用，Q235B , f=215N/mm 2,已知 A =b=0.5547 , 丫 x=1.05 ,梁截面有削60KH60KH| |A|另丧 loool氏rk-208 j4000J 2000 梁截面采用HM400 X 200 X 8 X 13热轧H型钢制成，钢材为84.12cm2, Ix=23700cm 4, Wx= 1190cm3。梁的稳定系数巾弱，试验算梁的整体稳定和抗弯强度是否满足要求？（10分）2 猿 2L5121L21.5点击查看答案画出背矩图，如右120 kNm答:，整体稳定满足要求求净截面抵抗矩（3分）W1K = Wl21.5xl3x(200

14、-6.5)ax4200=981 cm-（2 分）_120x10sVxWhk 1 05x981x103= 116.5 N/nim3 <f（1 分）M1mx=120kNm，抗弯强度满足要求模拟试题一：一、填空题（每空1分，共计32）点击查看答案1 .钢结构防火常采用的方法有答：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

15、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）6 Q235A 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

16、 接 时 ， 应 选 择 型焊条。 点击查看答案答： E50、 E438、 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-2t9、 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： 610、 、 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、

17、、 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 破点击查看答案坏、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。答：板件被挤压、端距（端距2d。）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

18、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，G等于 为梁弹性和弹塑性工作的分界点。点击查看答案答：0.617、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1318、在厂房结构中，无橡屋盖的屋架在下弦跨中处应设 性系杆。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

19、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（bc=。）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。0.5h°v横肋间距v 2ho；无局压的梁，若，横肋间距可取 2.5ho；c、局部压应力很大的梁，尚宜在受压区配置短横向加

20、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似按轴心受压构件计算。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 入x=y,即iy/ix=loy/lox确定的。三计算题（共四题，计48分）二160N/mm 2。验算焊缝能否

21、满足承载要1、图示连接，受静载，钢材Q235B ,焊条E4303 ,点击查看答案答：15将力简化到焊缝群的形心为:（2分乂 剪力 V=P = 100kN弯矩 M = PxOJ4 = 14 kNm(在M作用下二j =1 2x0.7xh/?i(4分*(在V作用下；一-= 2xO.7Xh/w6xl4xl062xQ.7xSx(240-2xS)alOOxlO32x0.7x8x(240-2x8)=149,5 N/mm= 39 9N/mmJf左.右两侧点为危险点焊缝能满足承载力要求128.9 N/mm 3= 160#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

22、 , f=215N/mm 2,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）45 L 7Q170 145 此45 1 7。L 7口 芦(-77t171 TT10点击查看答案答:j单个螺栓的抗剪承载力设计值为工（4 分）= 0,9x2x0 35x155= 97.65 kN焊健一侧3个螺栓所能承担的荷载 珥=3坨=3x97£5 = 7812kr广笫一排螺栓处为危险截面11,如右图N7An </ 即:(1-0 5口阳</(4分*(1-0.5x3/8)N/

23、(14x220-3x14x22) <215、解得 N< 570510N = 570.5 kN2 ;,工小> =xf :r *T 'i22截面（可不M）0 5(N-%N)(2x40 + 4新/ +35、-5x22)x14用得；N 三 2726332N = 2726 kN（1分），该连接所能承受的最大轴力为570 5 kN3、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限 载力（仅考虑柱的整体稳定），已知柱截面A=45.62 X 2=91.24cm 2,截面无 Q235-B,f=215N/mm 2 ,截面 惯性矩 Ix=10260cm 4, Iy=1

24、3620cm 4,单肢的 ii2.0cm, Lox=L oy=6m（15 分）；）的最大承削弱，材料柱计算长度点击查看答案17（讨算绕实轴的承载力g = /A = 713620/91.24 = 12.2 cm（4分乂 Ay = ioy/iy 600/12.2 = 4948 <150查表得：6二0.86Ny= <A/ = 0.86x9124x215= 1687 kN计算绕虚轴的承载力= J1U260/9L24 = 10 6 cm（2 分答： M 二 八k 二 600/10.6 = 56.6 < 150 =4分）入1 = ldi = （730 - 200） /20 = 26.5（

25、2 分）以二痛k=V56.62+26 52 = 62 5j查表得、?二0794（2分1明=6与=0.794x9124x215 1557.6 kN，入i = 26.5 vO.5attm = 31.3且九产40 , %i> 25。分）” L -I所以卑股稳定满足3分）故最大承载力为N* = 15576 kN4、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/mm 2 , fv=125N/mm 2 , 丫 x=1.05 ,截面惯性矩I<SUB?< sub>x=397906133mm4 ,截面的最大面积

26、矩 S=864400mm 3 ,上翼缘对中和轴的面积矩Si=614400mm 3,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）答:'荷载作用点所在截面受力最大，（2分），最大剪力V = ISO kN'跨中最大弯矩M= 180x1 8 = 324 kNm（跨中最大弯矩处，即荷载作用处(2分"324x10x262Lk/O.bh 1.05x397906133=202.9 N/mm3 </ = 215 N/mm翼缘与腹板连接处正应力5 = 202.9x

27、250/262 = 193.6 N/mm2抗弯满足要求f荷载作用处最大剪应力;* Y黑鸳答-a y/加。（2分乂荷载作用位置翼缘与腹板连接处VS, = 180x10- X614400 = 34 7.5397906133x8八【，抗剪满足要求腹板上边缘的局部压应力:(2分"“P 1.0 X180 X 101/力# T.T /2 上£ *T f=140.6 N/mm <f - 215 N/mm lztw (100 + 5x12)x8翼绿与腹板连接处的折算应力；- 5G +）/ = J193/ +140 62 193£乂140石 +3x34/（2分）-= 183.

28、4 N/mm2 = 11x215= 236 5 N/tnm2（1分）/-强度满足要求'腹板 hoAw= 500/8 = 62.5 <80（2 分）1翼缘板 b j/t = 96/12 = 8 <13二局部稳定满足要求（3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）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

29、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

30、。4 .简述化学元素碳、钮、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)钮：钮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

31、，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：一 2单个抗剪承载力设计值：Nb = nv工f；4单个承压承载力设计值：Nb =d< t%b Cc单个螺栓承载力设计值：Nmin =min（N：,Nb）验算时：Nv :二Mm摩擦型高强度螺栓：单个抗剪承载力设计值：Nb =P验算时：Nv ：二Nv6 .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

32、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，由实轴的长细比为查%值，计算公式为N/（%A）Wf ;当绕虚轴发生弯曲失稳时，用换算长细比 九ox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 N/（qxA）M f 。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）b/t <(10 0.1 max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

33、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: 其中当端ax <30时，取九max =30；当九max > 100时，取入max = 100。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：b/t <9V'235/ fy （塑性）；b/t W13235/fy （部分塑性）； b/t <15x/235/ fy （弹性）o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

34、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K、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K、柱与基础的连接方式、横梁远端

35、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。、计算题Q390B,焊条 E55 型,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 fW=220N/mm2,轴心拉力设计值 N=1000kN,试确定角焊缝的尺寸。3=0.650 2 = 0.35） （10分）解：f

36、w=220N/mm2, hf=8mm, he = 0.7hf = 0.7父 8 = 5.6mm正面角焊缝所受的力为：N3 =he' lw3、ffw =5.6 2 160 1.22 220 = 480.98kN侧面角焊缝所受的力为：N1 = ： 1N - N3/2 =0.65 1000-480.98/2 = 409.51kNN2 = ： 2N - N3/2 =0.35 1000-480.98/2 = 109.51kN又加1 =N"(he£ lw1)Mf：,所以 、'lw1 _ N1/(he ffw) =409.51 103/(5.6 220) = 332.39

37、mm'、'lw2 一 N2/(heffw) =109.51 103 /(5.6 220)= 88.89mm所需的 lw： lw1 =332.39/2 =166.19mm, lw2 =88.89/2 = 44.44mm实际长度为 l1 =lw1 +hf =166.19+8 =174.19mm,取取 l1 =180mm；l2 =lw2 +hf =44.44 + 8 = 52.44mm ,取 l2 =60mm。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lx = 7.0m, l y = 4.0m ,钢材为Q345B f =315N/mm2,fy=34

38、5N/mm2,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）30405060708090 1000.913 0.863 0.804 0.734 0.656 0.575 0.499 0.431oID 2_.2 T _T _ 一斛：f =315N/mm , f y =345N / mm , lx = 7.0m, ly=4.0m截面特性:A =2 300 12 350 6 = 9300mm2Ix一 一 一 36 3503122 300 12 1812 = 257.317 1064 mm27312 30064=2 =54 10 mm12=.I x / A = .257.317 106/9

39、300 = 166.34mm= .Iy/A= 54 106/9300 = 76.20mm长细比:lox37-0- =42.1 -1-150ix 166.34l oyiy46=52.5 "工150整体稳定：由长细比查表得稳定系数为：5x= 0.851y =0.7862300 103min A yA 0.786 9300=314.6N / mm2 ： f =315N/mm整体稳定满足要求;局部稳定:b _150 -3t 一 12= 12.25 (10 0.1 Mx). 235/fy= 12.59h0 =350 =58.33 (25 0.5 max) 235/fy =42.30tw 6y由

40、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1一填空题(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250c左右时，

41、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

42、 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，外等于 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，无楝屋盖的屋架在下弦跨中处应设 性系杆。1、简答题（每题5分，共

43、20分）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?334、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）1、图示连接，受静载，钢材 Q235B,焊条E4303, f；=160N/mm2。验算焊缝能否满足承载要求？ （9分）P=100 kN2402、图示摩擦型高强螺栓连接，被连接板厚14mm,单块拼余盖板厚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

44、擦面的抗滑移系数尸0.35 ,计算该连接所能承受的最大轴力？（9分）03、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=45.62X2=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）入455055606570甲0.8780.8560.8330.8070.7800.7514、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

45、=6m,钢材的强度设计值f =215N/mm2, fv=125N/mm2, 丫 x = 1.05,截面惯性矩Ix=397906133mm4,截面的最大面积矩 S=864400 mm3,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）？什么措施？（15分）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P=180kN P U/W（00100lT 7fT-1.8m2.4m1.8m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

46、）4、塑性、脆性5、高（好）、差（坏）6、含碳量7、 E50、E438、 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< 2do）12、无、稳定、降低13、抗压强度、（底板）抗弯强度（或t = J6 M max / f ）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.、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， 6 = （23） %,易察觉；若e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

47、,fyfu作为强度储备。2、 a、当h°/tw <80,235/fy梁腹板的局部稳定得到保证；对无局部压应力（rc= 0）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hdtw >80935%，应配置横肋，当h0/twi70，235f；（受压翼缘扭转受到约束），或h0/tw>150v12357f；（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。0.5h00横肋间距0 2h0；无局压的梁，若h0/tw<100 ,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、

48、任何情况下，h0/tw<250；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。 A f3、水平男力取实际男力和 1/f y/235的大值，此男力与斜缀条的水平分85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 %=M 即iy/ix = loy/l ox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 V = P =100 kNL 弯矩 M =PM0.14 =14 kN

49、m(4分)f在M作用下：（Tf6M6 14 106、在V作用下：Tf22 0.7 hf lw一 一_一 ，一一 一 一、22 0.7 8 (240 - 2 8)=149.5 N mm2100 1032 0.7 hf lw 2 0.7 8 (240-2 8)=39.9 N. mm2左、右两侧点为危险点(3 分)'J(-)2 + 2 =r(1495)2 +(39.9)2 =128.9 N/mm2 < f； =160V 1.22 V 1.22f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）inV =0.9nf NP =0.9x2x0.35x155 = 97.65 k

50、N【焊缝一侧8个螺栓所能承担的荷载N1=8N： = 8父97.65 = 781.2 kN第一排螺栓处为危险截面1 1,如右图xr'盛2N；An < f 即：（1-0.5n/n）N/An E f （4 分）<（1 -0.5x3/8）N/（14x220-3x14x22） <215l 解得：N <570510N = 570.5 kN22截面0.5（N - 38 N） 不算）（2-40 + 4702 十702 5-22）-14 -'i 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

51、承载力iy = vi7Ta = ,13620/91.24 =12.2 cm（4分）（尢=loy/iy = 600/12.2 = 49.18 < 以=150查表得：邛y=0.86Ny =qyAf =0.86 9124 215=1687 kN计算绕虚轴的承载力，ix = vlZ/A = 710260/91.24 =10.6 cm（2分）才浓=lox/ix = 600/10.6 =56.6（2 分） L “1=（730 -200）/20 = 26.5（2 分）入ox = J -十=J56.62 +26.52 =62.5 < 标=150广查表得：中x= 0.794（2 分）、Nx=*xAf

52、 =0.794父9124M215 = 1557.6 kN川=26.5 < 0.5 入max = 31.3 且及< 40 ,为> 25（2 分）,2945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V =180 kN工跨中最大弯矩 M =180x1.8 =324 kNm1r跨中最大弯矩处，即荷载作用处（2分）324 106 262(T =KIx,0.5h 1.05x397906133= 202.9 N mm2 :二 f = 215 N, mm2翼缘与腹板连接处正应力力 =202.9 250

53、 262 =193.6 N mm2抗弯满足要求荷载作用处最大剪应力:（2 分）<_ VSmax .max 二I x tw缘与腹板连接处180 1 03 864400248.87 N mm 397906133 8二 f v =125 N mm2荷载作用位置翼VS11 二Ix tw180 103 6144002 r34.7 N mm < fv 397906133 8= 125 N, mm2抗剪满足要求腹板上边缘的局部压应力:（2分）巾 P 1.0 180 103oc =lZtw(100 5 12) 8=140.6 N. mm2 :： f = 215 N mm2翼缘与腹板连接处的折算应力:402+/%仃c +3