哈工大考题钢结构基本原理及设计模拟试题(答案)

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________，________。[]2、衡量钢材承受动荷时抵抗脆性破坏的指标是________。[[[[]]]]3、材料为Q235B的两个钢构件相焊接时，应选择_________型焊条。4、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。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。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。[]]]()7、摩擦型高强螺栓依靠________传力，以________为承载力的极限状态。[8、轴心受压杆有________种稳定平衡壮态，其稳定属于第________类稳定。[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。[]10、某梁材料为Q235，当腹板高厚比h/t=100时，为保证腹板的局部稳定应设置________0w加劲助,当腹板h/t=180时，应设置________加劲助。0w[]11、在梁的设计过程中，限制梁的挠度，属于________极限状态设计法。[]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。[]13、格构式柱受压弯作用，截面面积为480cm，钢材Q235B，f=205N/mm。弯矩产生的截面22水平剪力为100KN，计算缀件时所使用的柱截面水平剪力为________kN。[[[]]]14、梯形钢屋架节点板的厚度是根据_________确定的。15、屋架下弦支座节点处应设________性系杆，此系杆按________设计。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_____。①单向压应力状态②三向拉应力状态③二向拉一向压的应力状态④单向拉应力状态[点击查看答案][点击查看答案][点击查看答案]2、产生焊接残余应力的主要因素之一是_____。①钢材的塑性太低②钢材的弹性模量太高③焊接时热量分布不均匀④焊缝的厚度太小3、如图所示，等边角钢受轴心力N=300KN，肢背焊缝受力N=_____KN。1①90②195③210④2254、图示摩擦型高强螺栓群受弯时的旋转中心为_____。①a点②b点③c点④d点[点击查看答案]5、某轴压柱绕两主轴属于不同类截面，等稳定条为_____。①λ=λxy②=xy③I=Ixy④i=ixy[]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。①λ=λxy②λ=λoxy③λ=λyxo④强度条件[]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_____。①改变梁荷载作用位置②改变梁的材料③减小梁受压翼缘的自由长度④改变梁端支承条件[]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_____。①L1②0.9(L+L)12③L2④0.875(L+L)12[点击查看答案]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]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]BCBB，DC；BBDA。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求所采用的焊角厚度h=?(焊缝强度设计值=200N/mm)2f(14分)[]2算图示摩擦型高强螺栓连接是否满足要求？已知螺栓M248.8级滑移系数u=0.55，预拉力P=155KN，受静载，V=270kN，N=480kN(10分)[]3、轴心受压柱如图所示。钢材Q235B，f=215N/mm，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)[]4、图示简支梁受集中荷载作用，梁截面采用HM400×200×8×13热轧H型钢制成，钢材为Q235B，f=215N/mm，已知A＝84.12cm，I=23700cm，W＝1190cm。梁的稳定系数φ2243xx=0.5547，γ=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)bx[]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__________，__________。[]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。[]答：塑性变形、Z3.高强度低合金钢的焊接性能可以通过__________值来衡量。[]答：碳当量（）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、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。[]E508厚为t宽度为b的板采用对接焊缝连接焊时未设引弧板计算长度取为__________。[]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。[]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。[]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。[]答：板件被挤压、端距（端距）012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,等于_________为梁弹性和弹塑性工作的分界点。[点击查看答案]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]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]二、简答题(每题5分，共20分)1、简述以屈服强度f作弹性设计强度指标的依据？y[点击查看答案]af作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，ε23）％，易察觉；若εybf～f,f，ffyuuyu2、简述梁腹板加劲肋的布置原则？[点击查看答案]a对无局部压应力（σ0cb当或；00；0cd；e3、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]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]是根据等稳定原则λ=λ/=/iillxyyxoyox三计算题（共四题，计48分）1、图示连接，受静载，钢材Q235B，焊条E4303，求？(9分)=160N/mm。验算焊缝能否满足承载要[点击查看答案]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/mm，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μ＝0.35，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=45.62×2=91.24cm,截面无削弱,材料2Q235-B,f=215N/mm,截面惯性矩I=10260cm,I=13620cm,单肢的i2.0cm,柱计算长度244xy1L=L=6m(15分)oxoy[]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/mm，f=125N/mm，γ=1.05，截面惯性矩I<SUB?<22vXsub>x=397906133mm，截面的最大面积矩S=864400mm，上翼缘对中和轴的面积矩43S=614400mm，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31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)[]1.8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。2.8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。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。3.6分）1）结构的重要性；（2）荷载情况静载或动载；（3（4（5）钢材厚度。4.6分）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。5.8分）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。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：d2单个抗剪承载力设计值：Nnfbb4vvv单个承压承载力设计值：Ndbbcc单个螺栓承载力设计值：Nmin(N,N)bbbvc验算时：NNbminv摩擦型高强度螺栓：单个抗剪承载力设计值：NnPbvRf验算时：NNbvv6.8分）向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。查y值，计算公式为N/(A)f；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yy比，求出相应的，计算公式同实腹式轴心压杆，即NA)f。xxx7.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8分）式为：b/t0.1)，maxfy其中当30时，取30；当100时，取100。b/t9235/fb/t13235/fyyb/t15235/fy8.8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M荷载作用位置以及梁的跨度等有关。cr9.6分）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、1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。210.8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，220N/mm，轴心拉力设计值N=1000kN，f2wf试确定角焊缝的尺寸。（10分）12解：220N/mm，h8mm，h0.7h0.785.6mmf2wffef正面角焊缝所受的力为：Nhlf2w3ew3ff侧面角焊缝所受的力为：NNN/20.651000480.98/2409.51kN113/20.351000480.98/2109.51kNNNN223又N/(hl)f，wf11e1f所以lN/(hf)w311eflN/(hf)w3w22ef所需的l：l332.39/2166.19mm，l88.89/244.44mmw1w2实际长度为llh166.198174.19mm，取取l180；11f1llh44.44852.44mm，取l60。2w2f212.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7.0m，4.0m，llxy钢材为Q345B，315/Nmm,345N/mm,试确定柱的整体稳定承载力和局部稳定能否满足要ff22y求？（16分）300.9130.8630.8040.7340.6560.5750.4990.431解：315/Nmm,345N/mm，7.0m，4.0mfllf22yxy截面特性：A269300263Ix2257.3172643I2y64iI/A257.31710/9300166.34mm6xxiI/A5410/930076.206yy7103l长细比：42.1150oxi166.34xxl410352.5150oyi76.20yy整体稳定：由长细比查表得稳定系数为：0.851，0.786xyNN2300103314.6N/mmf315N/mm220.7869300AAminy整体稳定满足要求；b1503局部稳定：12.2500.1)235/f12.59t12maxyht58.33(25)/f42.3006yw高厚比不满足要求。钢结构设计原理试题题号分数二一填空题（每空1分，共计32分）、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5、在温度250℃左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更性更值来衡量。、塑。。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10、承压型高强螺栓依靠以。和共同传力，为承载力的极限状态。、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的厚度是根据确定的。确定的，底板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。简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,等于为梁弹性和弹塑性工作的分界点。控制，屋架下弦杆的截面尺寸由b17、屋架上弦杆的承载能力由控制。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f作弹性设计强度指标的依据？y2、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）1、图示连接，受静载，钢材Q235B，焊条E4303，能否满足承载要求？(9分)w=160N/mm。验算焊缝2ff80412、图示摩擦型高强螺栓连接，被连接板厚，单块拼接盖板厚12mm，钢材Q235B，f=215N/mm，螺栓，10.9级，预拉力P=155kN，栓孔直2径，钢材表面喷砂后涂无机富锌漆，摩擦面的抗滑移系数µ＝，计算该连接所能承受的最大轴力？(9分)04５３ⅹ404NN3、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=45.62×2=91.24cm,2截面无削弱,材料Q235-B,f=215N/mm,截面惯性2矩I=10260cm,I=13620cm,单肢的i=2.0cm柱计44xy1算长度L=L=6m(15分)oxoy450.8785055600.80765700.8560.8330.7800.7514、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，钢材的强度设计值f=215N/mm，f=125N/mm，22vγ=1.05，截面惯性矩I=397906133mm，截面的最大面积矩S=8644004Xxmm，上翼缘对中和轴的面积矩S=614400mm，支座处设有支承加劲肋，331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)21P005821一、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（C）E4、塑性、脆性5、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、板件被挤压、端距（端距<2d）012、无、稳定、降低13、t6Mmaxf）14、四边、三边简支一边自由（或三边简支）15、16、0.617、稳定、强度18、柔二、简答题每题5分，共20分)1、a、以f作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，ε＝（2～3）％，易察觉；若ε过大，产生y的变形过大，不允许；b、从f～f,塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过f，f～f作yuuyu为强度储备。2、、当80235时，梁腹板的局部稳定得到保证；fht0wy对无局部压应力（σ＝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ht80235f，应配置横肋，y0w170235当fyht0w或150235fht0wy时，应在弯曲应力较大区格的受压区配置纵向加劲肋。0.5h≤横肋间距≤2h；00无局压的梁，若，横肋间距可取2.5h；ht00w、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，；ht0w、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。Af3、水平剪力取实际剪力和的大值，此剪力与斜缀条的水平分235fy85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λ=λ，即i/il/l确定的。xyyxoyox三、计算题（共四题，计48分）1、解：将力简化到焊缝群的形心为：剪力VP2弯矩MP6M614106在M作用下：σ149.5Nmm239.9Nmm220.78(24028)220.7hlf2w4fV100103在V作用下：20.78(24028)20.7hlffw左、右两侧点为危险点σ149.51.22()()(39.9)128.9Nmm1603τfwf22f2221.22f∴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：N0.9P0.920.3515597.65kNn4bvf焊缝一侧8个螺栓所能承担的荷载N8N8b1v第一排螺栓处为危险截面1—1，如右图21NAf即：(1nn)NAfn1n4(10.53-321解得：N≤570510N=570.5kN2—2截面38f(24047070522)1422解得：N≤3525312N=3525kN∴该连接所能承受的最大轴力为570.5kN13、解：计算绕实轴的承载力A1362091.2412.2cmIiyy60012.249.18150λli4yoyy查表得：0.86yNAf0.8691242151687kNyy计算绕虚轴的承载力AIixx210.6λlixx(730-200)2026.5λli2211156.626.562.5150λλλ2x2122ox查表得：0.794x22Nfxx26.50.531.3λλ且λ<40，λ>25111所以单肢稳定满足故最大承载力为N=1557.6kN1max4、解：荷载作用点所在截面受力最大，最大剪力V2跨中最大弯矩M1.8跨中最大弯矩处，即荷载作用处M324102626σ202.9Nmm215Nmmf22γ0.5h1.05397906133I2xx翼缘与腹板连接处正应力202.9250262193.6N21∴抗弯满足要求荷载作用处最大剪应力：VSIt3NN荷载作用位置翼2f28vxw缘与腹板连接处23τ1NN2f218Itvxw∴抗剪满足要求腹板上边缘的局部压应力：23NfNσ2258ctlZw翼缘与腹板连接处的折算应力：3τ193.6140.6193.6140.6334.7σ2222221c1c21183.4Nβf1.1215236.5N221∴强度满足要求腹板8ht0w2翼缘板bt81∴局部稳定满足要求在受压上翼缘设侧向支撑，可满足整体稳定要求。2（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。钢。，2、钢材Q235B中，235代表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。，按脱氧方法该钢材属于。、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。11=002Z802010、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，分为弯矩弯矩的稳定。的稳定和二、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.1B.3C.2或4D.5。12N3453、工字形截面轴心受压构件,翼缘外伸部分的宽厚比/(100.1)235btf'y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M/(W)f其中1.05时,为使翼缘不先xxnxx失去局部稳定,翼缘外伸部分的宽厚比b`/t为。A.9235B.13235C.15235D.40235fyfyyffy5、已知焊接工字形截面简支梁，承受均布荷载作用,钢材，fy，并在支座设置支承加劲肋，梁腹板高度，厚度，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、分肢稳定和缀条计算。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Al8000mm,l4500mm,oxI2A,I0.5Aoy22xy截面面积A为A1422.2mm2B2C2000mm2D2500mm221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)43分）1、图示连接，受静载F=120kN(设计值，角焊缝焊脚尺寸h=8mm,f钢材Q235B，手工焊焊条E43型，2。wff验算焊缝强度（10分）0F82、如图所示，两块钢板截面厚度16mm宽度，两面用厚度10mm盖板连接，钢材Q235B8.8级螺栓M20，接触面采用喷砂处理，f=215N/mm2，预拉力P=125kN，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）06000NNNN1060161013，该截面集中力设计值，没有加劲肋，沿梁跨度方向支承长度，钢材Q235B，钢材的强度设计值f2f=125N/mm2γ=1.05，1.0，毛截面惯性矩I4，vXx截面的最大面积矩S=2509.4cm3，上翼缘对中和轴的面积矩S3，1验算梁截面强度(10分)AFA4、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Q235B2，计算长度l=l，45，o0x0y柱截面无削弱。（2[32b的截面面积A=2×55.1=110.2cm2，iy=12.1cm；分肢对自身1-1轴的惯性矩I，回转半径i，Zo=2.16cm，；单根缀条角钢×4的截面11f面积A2；i=0.89cm，V（13分）y1min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l1αx1yy1xb0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/mm，镇静钢23、增高、下降、变差tan1.54、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、2960mm221.0710、剪切变形的影响、作用平面内、作用平面外单项选择题每题2分，共16分)二DACBDCDB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)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。(8分)2、梁的侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度，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。(5分)3、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。、计算题1、解：将力F简化到焊缝群的形心为：V=Fcos60=60kNo2N=Fsin60=103.9kNoM=×35=3636.5kNmmN103.9103在N作用下：在V作用下：60.24Nmm234.79Nmm2N2τN(hl)20.78(17028)few5V60103τV(hl)20.78(17028)few6103822在M作用下：Mfhl2ew2焊缝上下两点最危险142.381.22σ()()34.79121.78Nmmfτf22222w31.22ff∴焊缝满足承载力要求2、解：单个螺栓的抗剪承载力设计值：N=0.9nP=××0.45×125＝101.25kNbv3f盖板一侧螺栓能传递的荷载为：N=16N=1620kNbv1被连接板所能承担的轴力为：N=f=×420×215＝602000N=1444.8kN233危险截面净截面面积A=×（420-4×21.5）＝5344mm2n在危险截面处，对于被连接板（1－0.5n/n）N=Af13nf5344215A∴1313097N1313.1kNNn4nn310.510.5116故该连接所能承受的最大轴力为：N=1313.1kN13、解：2014(4007)4=163259.3cmII24nxx23W2Ih3943.46cm3nxxM720106173.88/mf2Wx1.053943.463maxmaxnx5002509.433/mfx2It4vxw7206/m21I163259.31041nx35001709.4331/m2xIt4xwF1.02003/m2lt220czw22c2c23Nf222211.1215=236.5l600012149.6[]1500.8580y查表得到：)iyyyN1900103N/mmf215N/mm)220.85811020AyAbI2I(Z)255.12108902242210xI/A210890/110.2cm绕虚轴回转半径：i))xxl0xixxA110.22742.72747.4[]150)2223.490xxA1x0.867查表得到：))xN1900103198.63N/mmf215N/mm220.868110200Ax3）单肢的稳定验算：所以分肢稳定满足规范要求)2l10.7i1fVN))yVN19.67KN2cos45od三、填空题：(每空1分，共22分)1、－）推荐使用来衡量低合金易引起钢材的钢的焊接性能。2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中低温冷脆。和3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、和。4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、、和。5、主要焊接结构不能采用Q235碳量。级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择型焊条。7、«钢结构设计规范（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生绕非对称轴时易发生失稳。倍。失稳，9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用的截面型式。10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是，确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值。的原则是11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将。12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置系杆，该系杆需要按杆设计。加劲肋，13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置若腹板高厚比为，应设置加劲肋。。二、单项选择题每题2分，共14分)1、最易产生脆性破坏的应力状态是(A)单向压应力状态(B)三向拉应力状态(C)单向拉应力状态(D)二向拉一向压的应力状态2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块钢板，如图所示，－I危险截面所受的力为。(A)NI(B)0.875N0(C)0.75N(D)0.5N100100NN016I3如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h应满足要求。f(A)≤h≤8~9mmf(B)≤h≤12mmf(C)≤h≤8~9mmf(D)≤h≤10mmfhf10mm16mm、受弯构件考虑屈曲后强度时，下列说法正确的为。(A)腹板抗弯承载力提高(B)腹板抗剪承载力提高(C)腹板抗弯、抗剪承载力均提高(D)腹板抗弯承载力提高，抗剪承载力降低5、单向受弯构件的抗弯强度M/(W)f其中1.0时,为使翼缘不先失去局部稳定,xxnxx翼缘外伸部分的最大宽厚比b`/t为。(A)9235(B)13235(C)15235(D)40235fyfyfyfy6、弯矩矢量作用在工字形偏压柱的弱轴平面内，屈曲时会发生屈曲。(A)平面内(B)平面外(C)不一定(D)可能平面内，也可能平面外7、在钢屋架支座节点的设计中，支座底板的厚度由(A)抗剪和抗弯共同工作(B)抗压工作决定。(C)抗剪工作(D)抗弯工作22分)18分）29分）③3、如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢1对y轴惯性矩为I，分肢2对y轴惯性矩为I，轴12力N作用在虚轴（x轴）上，由轴力产生的弯矩My作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢15分）×轴力作用点x21Myy分肢1分肢212a42分）1、如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，h＝10mmQ235B，f焊条为E43系列，f160N/；钢板承受一个竖向集中荷载Fw2f用点至工字形柱翼缘外表面的距离为T形连接所能承担的最大竖向荷载9分）F150002004002102、验算如图所示的螺栓连接的强度。4个C级螺栓，所用钢材为Q235-B。已知对于：（8分）A244.8mm2;f170N/mm2;f140N/mm2;f305N/mm2bbbetvc060加劲肋43N=1450kN所有钢材均选用，2，计算长度l=6000mm，l，柱截面无削弱。0x0y已知：2[18b的截面面积A=2×29.3=5860mm2i；满足同一截面缀板线刚度大于较大y柱肢线刚度6倍的要求；分肢对自身1-1轴的惯性矩I=1110000mm4，回转半径i；11，b=180mm，；其他相关参数见图。12分）fy235034=1l08xxyy04、已知一焊接工字形截面简支梁，计算跨度为，在跨中位置作用一静力集中荷载，荷载作用处未设置加劲肋，但设有一块垫板，该垫板在沿梁跨度方向支承长度为。钢材为Q235B，钢材的强度设计值2，f2，=1.05，ψ。在梁跨中vX截面处上、下翼缘各开有2个直径为20mm的孔。毛截面惯性矩I4，截面对中x和轴的最大面积矩S=2918cm3，上翼缘对中和轴的面积矩S=1958cm3。式求该简支梁由截1面强度控制所能承受的最大集中荷载F(13分)。I160AFdo=20用于连接-16x300xx-12x800-16x300I四、填空题：(每空1分，共22分)1、－）推荐使用碳当量或C)来衡量E低合金钢的焊接性能。2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中磷和氮易引起钢材的低温冷脆。3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次数。4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、Z向收缩率和冲击韧性。5、主要焊接结构不能采用Q235A级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含碳量。6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择E43型焊条。7、«钢结构设计规范（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的0.85倍。8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生弯扭失稳，绕非对称轴时易发生弯曲失稳。9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循等稳定原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用不等边角钢长肢相连的截面型式。10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置刚性系杆，该系杆需要按受压杆设计。13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加劲肋，若腹板高厚比为，应设置纵向加劲肋。二、单项选择题每题2分，共14分)1、最易产生脆性破坏的应力状态是B。(A)单向压应力状态(B)三向拉应力状态(C)单向拉应力状态(D)二向拉一向压的应力状态2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块钢板，如图所示，－I危险截面所受的力为B。I060(A)N0100(B)0.875N(C)0.75N(D)0.5N100NNI3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h应满足A要求。f(A)≤h≤8~9mmf(B)≤h≤12mmf(C)≤h≤8~9mmf(D)≤h≤10mmfhf10mm16mm4、受弯构件考虑屈曲后强度时，下列说法正确的为B。(A)腹板抗弯承载力提高(B)腹板抗剪承载力提高(C)腹板抗弯、抗剪承载力均提高(D)腹板抗弯承载力提高，抗剪承载力降低5、单向受弯构件的抗弯强度M/(W)f其中1.0时,为使翼缘不先失去局部稳定,xxnxx翼缘外伸部分的最大宽厚比b`/t为C。(A)9235(B)13235(C)15235(D)40235fyfyfyfy6、弯矩矢量作用在工字形偏压柱的弱轴平面内，屈曲时会发生A屈曲。(A)平面内(B)平面外(C)不一定(D)可能平面内，也可能平面外7、在钢屋架支座节点的设计中，支座底板的厚度由D决定。(A)抗剪和抗弯共同工作(B)抗压工作(C)抗剪工作(D)抗弯工作22分)18分）d2栓杆被剪断（1分）抗剪承载力验算Nn（1分）fbb4vvv板件被挤压破坏（1分）⇒承压承载力验算Ndtf（1分）bbcc板件被拉断破坏（1⇒危险截面验算NAf（1分）n1分）⇒构造防范端距2d（1分）l10不写计算公式也可以给分29分）由垫板、顶板、柱端加劲肋、两块柱端2分）垫板顶面承压垫板底面承压N垫板顶板加劲肋顶面承压或水平角焊缝①柱端加劲肋③竖向角焊缝②竖向角柱端缀板柱身焊缝③（7分）3、如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢1对y轴惯性矩为I，分肢2对y轴惯性矩为I，轴12力N作用在虚轴（x轴）上，由轴力产生的弯矩My作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢15分）×轴力作用点x21Myy分肢1分肢221aN轴心压力的分配:与分肢轴线至虚轴的距离成反比（1分）M弯矩的分配:y1分）与分肢至虚轴的距离成反比（1分）NayN轴心力：弯矩：（1分）12yII1M1My1yyyI（1分）121242分）1、如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，h＝；钢板长400mm，钢材fQ235B，焊条为E43系列，f160N/；钢板承受一个竖向集中荷载F的作用（静力w2f。试确定该T形连接所能承担的最大竖向荷载9分）F00200210（1分）M=150F（1分）038L=400-2h=380mmwf0.7h20.7h23802W2mm3f6wf3w3xMhMF（2分）I2WWxxxVF（2分）20.7hL20.7hLfwfw2f2wff22Ffw20.7hLWffxfwf160wF389.8kNf1501.2233693312222120.71038020.7hLWfxfw（3分）2、验算如图所示的螺栓连接的强度。4个C级螺栓，所用钢材为Q235-B。已知对于：（8分）A244.8mm2;f170N/mm2;f140N/mm2;f305N/mm2bbbetvc＝160kN（1分）（1分）NsinN42214vNcosN4160221428.3kNt对于C-M20：A244.8mm2;f170N/mm2;f140N/mm2;f305N/mm2bbbetvc0（1分）6NAf244.817041.6kNbbtet0d1（分）62NAff4bbb40vevv加劲肋4（1分）Ndtf2016bbcc22（2分）NNNN221vbvtbt（1分）N28.3kNN97.6kNbvc故C级螺栓M20螺栓满足要求。3N=1450kN所有钢材均选用，2，计算长度l=6000mm，l，柱截面无削弱。0x0y已知：2[18b的截面面积A=2×29.3=5860mm2i；满足同一截面缀板线刚度大于较大y柱肢线刚度6倍的要求；分肢对自身1-1轴的惯性矩I=1110000mm4，回转半径i；11，b=180mm，；其他相关参数见图。12分）fy235（1）绕实轴（y轴）的整体稳定li300068.443.86（1分）y0yy查表得=0.842N103NfNmm22A034=1（1分）（2）绕虚轴（x轴）的整体稳定l0l（1分）1i1I211100002930141.61.197210mmx（18284分）xx111.1972108Iix142.9mm（1分）xA5860yyl（1分）ixx0x（分）41.9922.0547.43222122x查表得=0.820（1分）N103NfNmm22A（1分）（3）分肢稳定22.050.523.72和402分）1max4、已知一焊接工字形截面简支梁，计算跨度为，在跨中位置作用一静力集中荷载，荷载作用处未设置加劲肋，但设有一块垫板，该垫板在沿梁跨度方向支承长度为。钢材为Q235B，钢材的强度设计值2，f2，=1.05，ψ。在梁跨中vX截面处上、下翼缘各开有2个直径为20mm的孔。毛截面惯性矩I4，截面对中x和轴的最大面积矩S=2918cm3，上翼缘对中和轴的面积矩S=1958cm3。式求该简支梁由截1面强度控制所能承受的最大集中荷载F(13分)。I160AFdo=20用于连接-16x300xx-12x800-16x300IMV4F22II201640084189719cm4x（1分）2189719W2Ih383.2la5h160516240mmzf4rWfMfF686.4（2分）x4rWlrWx1x2ItfxwfF2169.6（2分）v2ItSItv2xwxwFltfzw（2分）fFlt3czwMyFlyF6000400（1分）3.163104F114I41897191041IF19583（1分）13.866F511It2It24xwxw1.0FF（1分）4Fltczwf222cc1222FFS=3f1.1215236.5N/mm21114Iltzw4Iltzw2It1xw5=3.16310F23.47210F23.16310F3.47210F33.86610F2（2分）44445F3.1631023.4721023.163103.4721033.8661024444F696.6kN4FF,F,F,FF（1分）12343一、单向选择题每题2分，共20分)1．关于建筑结构钢材的优缺点，下列说法中错误的是【A.钢材的强度较高，结构自重轻】B.钢材具有良好的冷加工和热加工性能C.钢结构的耐腐蚀性能很好，适合在各种恶劣环境中使用D.钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差2．钢结构设计中，对下列哪一项内容需按正常使用极限状态进行验算【】A.构件的变形B.构件的强度C.构件的疲劳强度D.构件的整体稳定3．为防止厚钢板在焊接时或承受厚度方向的拉力时发生层状撕裂，必须测试钢材的【】A.抗拉强度fuC.冷弯180°试验B.屈服点fyD.Z向收缩率4．不同质量等级、B、C、的同一类钢材，下列哪项力学指标不同【】A.抗拉强度fuC.伸长率δB.冲击韧性KD.屈服点fy5．对于普通螺栓连接，限制端距≥2d的目的是为了避免【】0A.螺栓杆受剪破坏C.板件受挤压破坏B.板件被拉断破坏D.板件端部冲剪破坏6．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【】A.4mmB.6mmC.8mmD.10mm7．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力的影响为【A.初弯曲和初偏心均会降低稳定承载力】B.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8．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【A.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9．梁腹板屈曲后强度产生的原因是【】A.腹板屈曲后产生钢材的弹塑性强化，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10．图示的普通钢屋架角钢的四种切断形式中，绝对不允许采用的是【】A.(a)B.(b)C.(c)D.(d)(a)(c)(b)(d)二、填空题每空1分，共15分)1．在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素，将会钢材的强度。2．钢材经过冷加工后，其强度和硬度会有所提高，却降低了塑性和韧性，这种现象称为钢材的。3．调质处理的低合金钢没有明显的屈服点和塑性平台，这类钢材的屈服点被定义为：单向拉伸并卸载后，试件中残余应变为时所对应的应力，也称为名义屈服点。指标来衡量的。4．高强度低合金钢的焊接性能是通过5．循环荷载次数一定时，影响焊接结构疲劳寿命的最主要因素是造形式。和构件或连接的构6．在对焊缝进行质量验收时，对于级焊缝，只进行外观检查即可。7．对于实腹式轴心受压柱，残余应力的存在通常会构件的稳定承载力。8．在高强度螺栓的受剪连接中，当螺栓直径和规格均相同时，摩擦型连接单个螺栓的抗剪承载力一般会承压型连接。9．对于单轴对称的轴心受压构件，绕非对称主轴屈曲时，会发生弯曲屈曲；而绕对称主轴屈曲时，由于截面重心与弯曲中心不重合，将发生屈曲现象。10翼缘的办法来提高稳定承载力。__φφφ大于0.6′代替_________bbb阶段。12．弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件，采用缀条式格构柱，其分肢的稳定应按构件进行验算。13．梯形钢屋架支座底板的厚度是由底板的14．在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用15．设杆件节点间的几何长度为l，则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度强度确定的。原则。为。三、简答题每题7分，共21分)1．轴心受压柱典型的柱头形式如图所示。请标出给出的零件名称共有3处)途径。图中未的传力11顶板与加劲肋焊缝f1加劲肋与柱腹板焊缝f2构造螺栓垫板1－12．简述梁腹板设置加劲肋的原则。不考虑梁的屈曲后强度)3．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四、计算题共44分)1．如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，h＝8mm，其它尺寸已在图中给出，钢板承f受一个斜向拉力＝500KN，焊条E43系列，f160N/。试