钢结构设计基本原理练习及答案大全

1、一 填空题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 设计 值;计算疲劳 时，应采用荷载的 标准 值。2、钢材Q235人, 235代表 屈服值 ，按脱氧方法该钢材属于镇静 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升高，塑性和韧性隆低,焊接性能降低 。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问火角满足 tg 9 2d0的目的是为了避免 DA.螺栓杆受剪破坏B.板件被拉断破坏C.板件受挤压破坏D.板件端部冲剪破坏14、如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为 DA、4mmB

2、、6mmC、8mmD 10mm 15、初始弯曲和荷载的初始偏心对轴心受压构件整体稳定承载t=8mmt=6mm影响为 _BA.t=8mmt=6mm影响为 _BB.初弯曲和初偏心均不会影响稳定承载力C.初弯曲将会降低稳定承载力，而初偏心将不会影响稳定承载力D.初弯曲将不会影响稳定承载力，而初偏心将会降低稳定承载力16、保证焊接组合工字型截面轴心受压柱翼缘板局部稳定的宽厚比限值条件，是根据矩形板单向均匀受压时下列哪种边界条件确定的 CA.两边简支、一边自由、一边弹性嵌固B.两边简支、一边自由、一边嵌固C.三边简支、一边自由D.四边均为简支17、腹板屈曲后强度产生的原因是 CA.腹板屈曲后产生钢材的弹

3、塑性强化，能够继续承担更大的荷载B.腹板屈曲后产生薄膜拉力场，牵制了板变形的发展，存在继续承载的潜能C.腹板屈曲后产生复杂的应力状态，提高了钢材的屈服点D.由于横向加劲肋的存在，提高了腹板局部稳定承载力 TOC o 1-5 h z 18、计算长度一定的轴心压杆回转半径增大，其稳定承载力A 0A.提高 B.降低 C.不变 D.不能确定19、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20、钢材中硫的含量超过规定标准D 0A.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21、角焊缝的最小焊脚尺寸hf =

4、 158,式中t表示B_oA.较薄板厚度B.较厚板厚度 C.任意板厚22、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23、验算工字形组合截面轴心受压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24、格构柱设置横FB的目的是B 0A.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. 上述三种都是三、简答题1、焊接残余应力产生的原因和对结构工作性能的影响？焊缝出现不均匀温度场。焊缝附近温度最高，可

5、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600c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、简述影响梁整体稳定的因素。梁的侧向抗弯刚度Ely、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、为什么在截面为单轴对称的实腹式轴心受压构件

6、，绕对称轴的稳定计算采用换算长细比？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。4、简述梁腹板设置加劲肋的原则。（不考虑梁的屈曲后强度）I lo 号当也I时,二!腹板局部稳定能够保证，不必配置加劲肋；对吊车梁及类似构件（4H）,应按构造配置横向加劲肋。（2分）玲*80件当Y力 时,应配置横向加劲肋。（2分）4235235%谭170 %/150 当Y力（受压翼缘扭转受到约束， 如连

7、有刚性铺板或焊有铁轨时） 或丫力（受压翼缘扭转未受到约束时），或按计算需要时，除配置横向加劲肋外，还应在弯矩较大的受压区配置纵向加 劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚应在受压区配置短加劲肋。 （2分） TOC o 1-5 h z 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。（1分）5、双轴对称工字形实腹式单向压弯构件有哪几种失稳形式？并简要说明它们是如何产生的。1）失稳形式：单向压弯构件的整体失稳分为弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种情况（1分），弯矩作用平面内失稳为弯曲屈曲（1分），弯矩作用平面外失稳为弯扭屈曲（1分）。2）产生原因：平面内失稳时：直杆在偏心压力作用下，弯矩作

8、用平面内构件挠度随压力的增加而增大，且呈非线性地增长，这是由于二阶效应的影响。最后达到偏心压力的极值点，失去平面内稳定，不存在分枝现象。（2分）平面外失稳时：假如构件没有足够的侧向支撑，且弯矩作用平面内稳定性较强。无初始缺陷时，压力作用下，构 件只产生弯矩平面内的挠度，当压力增加到某一临界值Nr之后，构件会突然产生弯矩作用平面外的弯曲变形和整体扭转，发生了弯扭失稳，是一种分枝失稳。有初始缺陷压弯构件在弯矩作用平面外失稳为极值失稳，无分枝 现象。（2分）6、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？7、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？8、为保证

9、梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？9、图示实腹式轴压柱截面，柱长细比 %x=55,儿丫=58，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）？四、计算题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，f；=160N/m帚 验算焊缝强度。1、解：r 将力F简化到焊缝群的形心为： 50 120(2 分)V = Fcos60o= 60 kN 6008N = Fsin60o=103.9 kNFM = NX 35 = 3636.5 kNmm，在N作用下:（5分）在V作用下:V Tf在M作用下

10、:N(he|，在N作用下:（5分）在V作用下:V Tf在M作用下:N(he|w)V- (hel w)6M103.9 1032 0.7 8 (170-2 8)60 1032 0.7 8 (170-2 8)36 3636.5 102_2 一helW0.7 8 (170 -2 8)2=60.24= 34.79N mm2N mm2= 82.14 N.mm2一焊缝上下两点最危险()2 + (=114238)2 +34.792 =121.78 N/mm2 M f ；1.22 N 一焊缝上下两点最危险()2 + (=114238)2 +34.792 =121.78 N/mm2 M f ；1.22 N 1.2

11、2/焊缝满足承载力要求2、如图所示，两块钢板截面厚度16mn度420mm两面用厚度10mn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/m向 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+ + + + 十十十十 + + + + 十十+十+ + + + 十十十十 + + + + 十十十十10I055 80 55 55 80 551 80 80 10 80 801J 川|口|.12、解：单个螺栓的抗剪承载力设计值：（3 分）Nzb = 0.9n f pP =

12、 0.9 X2X0.45 X 125= 101.25 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）2=Af = 16X420X 215= 602000 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危险截面净截面面积 An = 16 X (420-4 X21.5) =5344 mm在危险截面处，对于被连接板（1 0.5ni/n） Ns = An f（3分）N3A n f1 -0.5n2 n5344 215 =1313097 N =1313.1 kN41 -0.5 16（

13、1分）故该连接所能承受的最大轴力为：N= 1313.1 kN 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/mm, fv=125N/miTn, ”=1.05,邛=1.0,毛截面惯性矩 I x=181812cnri,截面的最大面积矩S=2509.4cm,上翼缘对中和轴的面积矩 S=1709.4cm3,验算梁截面强度3、解:I Inx =|x -2014x(400 +7)2x4 = 163259.3 cm4（2分）;（3分）、-

14、maxxWnx720 1063、解:I Inx =|x -2014x(400 +7)2x4 = 163259.3 cm4（2分）;（3分）、-maxxWnx720 1061.05 3943.46 1032=173.88KN /m2 :二 f(3分)（2 分）3My1 720 1 06 4 004Inx 163259.3 1042= 176.41KN /m2二ZS，尸2 .二2 - - c - 3. 2176.412 90.92 176.41 90.9 3 47.012=173.14N mm2 :二：1f4、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

15、）,所有钢材均选用 Q235B f=215N/m不计算长度10 x=l 0y=6000mm 口 =45 ,柱截面无削弱(232b 的截面面积 A=2X55.1=110.2cm2, iy=12.1cm ;分肢对自身 1-1 轴的惯性矩 11=336cm4 回转半径i 1=2.47cm, Zo=2.16cm, b=320mm单根缀条角钢 L45X4的截面面积 A=3.49cm2;imin=0.89cm, V =翁J%5,试验算1）柱的整体稳定与单肢稳定；2）求斜缀条的受力大303540450.9360.9180.8990.878505560650.8560.8330.8070.7807075808

16、50.7510.7200.6880.6554、解:1）绕实轴整体稳定的验算:6000121=49 6 5 = 150刚度满足。查表得到：%一,858（1分）N 1900 x10孙乂 6000121=49 6 5 = 150刚度满足。查表得到：%一,858（1分）N 1900 x10孙乂 0 858x11020二 201W7洲田= 2152v7加也满足要求。（2分）2）绕虚轴的刚度和整体稳定验算:绕虚轴惯性矩:4 = 2 4+?&一4）? =2X口36 + 55.1x（16-2.16）2 = 210890绕虚轴回转半径:4二区不二 绕虚轴惯性矩:4 = 2 4+?&一4）? =2X口36 + 5

17、5.1x（16-2.16）2 = 210890绕虚轴回转半径:4二区不二 7210890/1102 = 14.06（1分）长细比:（1分）（1分）% 十二黑= 42.71900 X163必力 0.868xH0200满足要求。（2分）（2分）3）单肢的稳定验算：所以分肢稳定满足规范要求（1分）V（1分）此二一-二及67期 2 g（1分）5、如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝 T形连接，hf = 8mm其它尺寸已在图中给出，钢板承 受一个斜向拉力F= 500KN的作用（静力荷载），钢材Q235B焊条E43系列，f ： = 160N / mm2。试验算此连接能够满足强度要求。工字形柱FT-工字形柱

18、FT-1.解：力系分解:水平轴心力:(1分）剪力:(1分）弯矩:3M 水平轴心力:(1分）剪力:(1分）弯矩:3M =月舞in 8- 500 x-x 50= 15000ZJ7 mm5(1分）角焊缝有效截面的几何特征:面积:R =7%/甘二 2x 0,7x8x(2OOx2 -2x8)= 4300.(1分）惯性矩:I面积:R =7%/甘二 2x 0,7x8x(2OOx2 -2x8)= 4300.(1分）惯性矩:I = 2x-x07x8x(200 x2-2x8)5 = 5,2848x10% 汹,(1分）抵抗矩:W =- (200-8)也亚=2必2叼。5蕨 192(1在水平轴心力作用下:7 A 430

19、0.8(1分）在弯矩作用下:幺包曙二545在弯矩作用下:幺包曙二545。加加7 W 2 7525x10(1在剪力作用下:v _V_ 4000004300在剪力作用下:v _V_ 4000004300 8=93 OOM前阳(1分）所以：（1分）6、如图所示两个工字形梁通过端板使用高强螺栓连接，计算高强螺栓连接的强度能否满足要求。2。已知内力设计值V=采用10.9级高强螺栓承压型连接，螺栓直径20mm有效面积 A=2.45cm2, fvb = 310N / mm22。已知内力设计值V=ftb =500N/mm2;端板采用 Q235ES钢，厚度均为 22mm f=470N/mm300 KN ,依 9

20、0KN m0.解：最上排螺栓为受力最大螺栓，所受拉力和剪力分别为:90 x1000 x170拉力:凡2x2x(90a + 17Da)= 103.4SV35 130 l300 KN ,依 90KN m0.解：最上排螺栓为受力最大螺栓，所受拉力和剪力分别为:90 x1000 x170拉力:凡2x2x(90a + 17Da)= 103.4SV35 130 l35 n剪力:V 300风=一 =37.5CT二 8篮=Z 44=1 x 245 x 310 = 75950 N = 75,95 感JN： = 4Z* = 245 x 500 = 122500 N= 1225 函t =22mm分）(1O(29(2

21、分）分）那=d = 20 x 22x470 = 2068002/= 那=d = 20 x 22x470 = 2068002/= 206.8(2所以或=375功 就/1.2 = 206.8/1.2 = 172的满足要求满足要求（1（1分）分）7、已知6m跨简支梁采用双轴对称截面，梁的上翼缘承受如图所示均布荷载作用，试通过梁的强度和整体稳定计算，来确定此梁所能承受的荷载设计值q。（可忽略自重）（提示：钢材 Q235嗽，f=215N/mm2, fv=125N/mm2,、=1.05。截面特性：A = 7056mm2, Ix =2.0723108mm4,Wx-1.036106mm3, Iy =1.610

22、7mm4,Sx-5.716105mm3,4320 Ah 12 /-y235：1也,-b = 0.69 - 0.13fyb1h-1.07 一些 bb3 .解：梁端最大剪力4320 Ah 12 /-y235：1也,-b = 0.69 - 0.13fyb1h-1.07 一些 bb3 .解：梁端最大剪力（2 分）（2分）q,跨中最大弯矩:(1t=12mm600072mmt=6mmx0y 20043201+。人翁鬻235126x12、4,4 x400;235 = 0.789235(2分）%= 1.07-三二 197- = 0712(1分）%0.789(1分）（2分）所以。=恤（班,0,内）二35一24切

23、/帽8、某工作平台的轴心受压柱，承受的轴心压力设计值N= 2800KN（包括柱身等构造自重）,计算长度10 x=l 0y=7.2m。钢材采用Q235B柱截面无削弱。设计成如图所示的两热轧普通工字钢组成的双肢缀条柱，试验算此格构柱的整体刚度、整体稳定与分肢稳定。（已知：2I36a的截面面积 A=2X 76.44=152.88cm： i y=14.38cm；分肢对自身 1-1轴的惯性矩I 1=554.9cm4,回转半径i 1=2.69cm；单根缀条角钢L45X4的截面面积A=3.49cm2;所有钢材均选用3035404530354045L45X40.9360.9180.8990.878505560

24、650.8560.8330.8070.780707580850.7510.7200.6880.6552Q235B钢,f=215N/mm)解:1）绕实轴的刚度和整体稳定的验算:曳= W = 50150/ iy 1438 l刚度满足。曳= W = 50150/ iy 1438 l刚度满足。查表得到: = 0856(2分）=2SQOX10 = 2U,0y/W / = 215N7幽想 % A 0 856x15288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:2 x544.9 + 7144 x 212y = 40227四与二二，40227/15%8 = 16.2长细比:换算长细比3r 二。854查表得到:720 = 44.416.22ICT44.43 + 27x ：50