钢结构设计原理试卷1

钢结构设计原理试卷（Ａ卷）得分评卷人一、单项选择题：（220分1.对于碳素结构钢来讲其含碳越高，则（A）。得分评卷人A.强度越高 变形能力越好C.焊接性能好 疲劳强度提高在抗剪连接中，强度等级、直径和数量相同的承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强螺栓连( B)C.

D.图示工字形截面杆件，当受纯弯时，其截面最大压应力 ，腹板的局部稳定刚好max满足若受偏心压力时其截面最大压应力也为 则其腹板的局部稳（B 。max一定满足 B.一定不满足C.也刚好满足 无法判断A)四边简支 三边简一边自

y max maxx xy题3图C.两边简,两边自由 D.悬臂设计焊接工字形截面梁,腹板布置横向加劲肋的主要目的是提高梁(DA.抗弯刚度 B.抗弯强度 整体稳定性 D.局部稳定性进行疲劳验算时，计算部位的设计应力幅应采用（A）计算A.荷载标准值 荷载设计值C.考虑动力系数的荷载标准值 考虑动力系数的荷载设计值格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比 代替长细比，这是考虑0x x(B)。C.缀材弯曲变形的影响

D.缀材剪切变形的影响两端铰接轴心受压杆件，轴力图如下图所示，其它条件相同，则发生弹性失稳时，压杆的临界力的关系是（ B）。N

cr1

> Ncr2N

Ncr3N

>Ncr4

＞cr4

>Ncr2N

＞cr3

Ncr1NN ＞N ＞N ＞N D．N ＞N ＞N ＞Ncr4 cr3 cr2 cr1 cr1 cr3 cr2 cr4题8图轴心受压柱的柱脚底板厚度是根据下列哪种工作状态确定的？（B ）底板抗压工作C.底板抗剪工作

B.底板抗弯工作D.底板抗弯及抗压工作常温条件下，残余应力的存在将使构件（钢材的变形性能良好）的静力强度（DA.降低 提高C.受影响 不受影响 的热脆。钢材的伸长率是衡量钢材塑性性能的指标，是通过一次静力拉伸试验得到的。当轴心受压构件发生弹性失稳时，提高钢材的强度将不影响构件的稳定承载力。h/t0 w

(25) ,其ddcbacr1cr2cr3cr4235／f中应取x和_y的较大值。235／f 在钢梁的受压翼缘处。实腹式偏心压杆在弯矩平面外的失稳属于弯扭屈曲。 （或撬力）栓的不利影响。10.Q235—A·F级。四、简答题（每小题5分，共15分)1.简述图示柱头的传力途径。简述图示柱头的传力途径。梁→突缘→垫板→顶板→加劲肋→柱2.简述影响钢材疲劳强度的因素。

10～20突缘 填板构造螺栓顶板垫板加劲肋3.影响钢梁整体稳定的因素有哪些?得分评卷人五、计算题（共45分)试确定图示角钢与钢板连接的侧面角焊缝的长度，并验算其构造是否满足要求。肢背和肢尖的焊脚尺寸h 8mm，钢材Q235-B，手工焊，焊条E43型，角焊缝强度设f计值fw160N/mm2，角钢受轴心拉力设计值N980KN。焊缝的内力分配系数：f肢背0.65，肢尖 0.35。(8分)1 2解：81肢背焊缝：N 9800.65637KN1Nl N

637000 16

12510 82he

fw 20.78160f371.47mm60hf

480mm肢尖焊缝受力：N NN 343KN2 1l N2

343191.4000 16207.4mm

480mmw2 2he

fw 20.78160 ffQ235-B螺栓为8.8级、M20，接触面喷砂处理，抗滑移系数=0.45,预拉力P=125KNF=400KN。分解：剪力V=0.707F=282.8KNN=0.707F=282.8KN弯矩MVe=282.8×0.2=56.56KN.m最上面一排螺栓所受拉力：

2000 4

7847400KNN My

282.8 565616N 1 t1 n

y2 10 2(2822162)i28.2870.798.98KN＜0.8P0.8125100KN按比例关系得：N 28.2870.7t2

863.63KN16N 28.28028.28KNt3Nbv

0.9nf

(nP1.25N)0.910.451250.910.45125101.25298.9863.630.4051250286.4390.26KN＞V282.8KN所以连接强度满足要求。4.如图所示某均布荷载作用下的组合截面简支梁，跨中无侧向支承，梁的刚度和局部稳

f215Nmm2,f 125Nmm2 1.05，v x腹板局部稳定满足，忽略梁自重。试按抗弯强度和整体稳定确定该梁的承载力设计值q。（10分）已知：A59.8cm2；Ix1.336104cm47.633102cm3；Iy3.255103cm4；iy7.38cm。3460 Ah

t2

235

0.282提示：

1

y

；

1.07b 2

4.4h f b y x

by =6000

x x 5w=60 ==y=200M解：梁的最大弯:

1 1o8ql2860002q b aoM 2M 2 xf 215q38.29KNmx弯曲正应: x整体稳定：

81.057.633105

题4图 lyy iy

600

81.3 3460Ah

235346059.835

235b Wy x

f 81.32 763.3y

23511t24.4hy 181.3124.4351.07b

0.282b

1.070.2820.9161.83560002q Mx f 215q33.41KNm80.9167.633105b x该梁所能承受的最大荷载q33.41KNm某两端铰接工字形截面压弯构件，l l0x 0y

10m，承受轴向压力设计值N500KN，端弯矩设计值Mx10KNm材料为23钢(f=215m2E2013m2150。试验算其弯矩作用平面内的整体稳定及其刚度是否满足要求。(9分)A59.8cm2Ix1.336104cm4ix14.95cm，Wx7.633102cm3；（提示：mx

0.650.35 MMM1

；NEx

2EA）1.12xb类截面轴心受压构件的稳定系数λ0123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757解：xy= 0x 67＜

x x 5=60 =xx i 14.95x

10m

w =y 150

=200稳定系数表得： 0.769；xN 2EAEx x

3.14220610359.81021.1672

2466.84KNM 0.650.35 Mmx M1

0.650.35

0300

0.65N mxMx 50010 0.65100103 6A W(1

N) 0.76959.8102

1.05763.310310.8

500 x x 1x NEx

2466.84108.7396.8205.53N2＜f 215N2钢结构设计原理试卷（Ｂ卷） 适用专:土木工程得分评卷人一、单项选择题：（每小2分，20分1.钢材的强度设计值取( )得分评卷人fy

fu

f/u R

f/y R在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（ ）。异号应力，且应力差较小 B.异号应力，且应力差较大C.同号拉应力，且应力差较小 D.同号拉应力，且应力差较大工字形截面吊车梁腹板高厚比h t0 w

，则梁的腹板（ ）。235fy可不设加劲肋 按构造设置横向加劲C.按计算设置横向加劲肋 235fy图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ ）。a点 B.点 C.点 D.点梁的受压翼缘侧向支承点的间距、截面尺寸和跨内最大弯矩均保持不变，且不存在部稳定问题，承受以下哪种荷载时梁的临界弯矩为最大（ ）。三分点处各有一个集中荷载作用 均布荷载作用C.跨中一个集中荷载作用 D.纯弯矩作用通常轴心受压缀条式格构柱的横缀条不受力，但一般仍设置，其主要理由是（ ）。起构造作用 B.可以加强柱的整体抗弯刚度C.对单肢稳定起作用 D.以上三种原因都有钢梁的最小高度是根据（ ）条件确定的。钢梁的强度 B.钢梁的刚度 梁的整体稳定 梁的局部稳8.图示的四边简支薄板，a=b时，纯剪作用下板的屈曲形式是（ ）。A B C D对于弯矩绕虚轴x作用的格构式压弯构件，其平面外稳定是由（ ）来保的A.计算柱平面外稳定 柱本身的构造要求计算分肢稳定 选足够大的分肢间距图示梁端的支承加劲肋与梁翼缘刨平抵紧且满足构造要求，其设计时尚应计算（ ）。整体稳定、刚度整体稳定、端面承压、刚度D.连接焊缝、端面承压、刚度

刨平抵紧支承加劲肋题10图得分评卷人二、填空题（每空1分，共10分）钢材的强度设计值按 分组。焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区域钢材材质 。规范规定，角焊缝的计算长度lw

8hf

和40mm，是为了防止 。轴心拉杆需要进行 计算，并限制其长细比。高强螺栓群承受偏心拉力作用，连接的中性轴应在 。对于没有明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变时所对应的应力为假想屈服点，也称为条件屈服点。残余应力将减小构件的刚度，同时构件的稳定承载力。保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其 。实腹式构件在N、M 作用下，其弯矩作用平面外的整体失稳属于 。x格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比 代替长细比，这是考虑格构0x x柱 变形的影响。得分评卷人四、简答题（每小题5分，共15分)得分评卷人简述钢结构用钢材的机械性能指标有哪些。什么是应力集中？对钢材的性能由什么影响？简述普通螺栓抗剪连接的破坏形式。得分评卷人五、计算题（共45分)如图所示焊接连接，肋板与柱翼缘焊缝hf

10mm，fw160N/mm2,此连接受静荷fP=250KN作用，P与x轴夹角为45， 1.22。试验算此焊缝是否安全。分）f1050014501250KN试验算如图所示的高强螺栓摩擦型连接中螺栓的强度

200

270KN0 70 84 40 7Q235-B8.8M22数=0.45,P=155KNN=270KN。(8分)图示两端铰支轴心受压柱，承受轴心压力设计值N=1400KN（静荷载，钢材Q235（f215Nmm2，截面为焊接工字形截面，截面无削弱，翼缘板为焰切边b类面]=15，假设该柱的局部稳定有保证。试验算该柱能否安全工作（10分）00011000116003003λ0123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.75725014x25014N=1400KNNyyx250yyx1--1如图所示简支梁，截面I32a型钢，截面无削弱，钢Q235-B,(f215Nmm2，E206103Nmm2)，梁的自重标准值g 0.52KNm， 1.2， 1.4，k G Q 1.05，试根据梁的抗弯强度和刚度求其所能够承受的最大均布静荷载标准值q 。x kA67.1cm2Ix

1.108104cm4；Wx

6.92102cm3；

5 ql4。 全部荷载作用下v

l400；可变荷载作用下

l500 (10T QI32aI32ayKxx6000y5.某用2808长肢相拼而成的Ｔ形截面拉弯构件，静荷载作用下，承受轴心拉N190KN，横向均布荷载设计值q9.8KNm（含自重），Q235AF350x11.05，x21.2。试验算其能否可靠A16.99233.98cm2Iixiy3.2cmy04.06cm。(9x256.672513.34cm4，2yx∟125×80×8x4000y01y8钢结构设计原理试卷（Ｂ卷） 适用专:土木工程参考答案一、单项选择题：（每小题2分，共20分）1.D 2.C 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B 8.D 9.B 10.B二、填空题（每分，10分1.直径和厚度 变脆3.局部过热且起、落弧坑太近，以及可能引起的缺陷，使焊缝不可靠4.强度5.栓群形心6.0.2% 降低 8.长细比 9.弯扭弯三、判断题（每小1分，10分）1.× 5.× 6.× 8.× 10.√四、简答题（每小题5分，共15分)简述钢材的钢材的机械性能指标有哪些。屈服点；伸长率δ；抗拉强度；冷弯试验；冲击韧性Cv（包括常温冲击韧性、0度时冲击韧性负温冲击韧性）简述焊接残余应力对结构性能的影响。焊接残余应力对结构的静力强度没有影响；焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度；对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的增加了钢材低温脆断倾向；焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响简述普通螺栓抗剪连接的破坏形式。螺栓杆剪断；板件孔壁挤压破坏；板件被拉断；板件端部剪坏；螺栓杆弯曲破坏五、计算题（共45分)1.（8分）解：PPx y

Pcos450.707250176.8KN焊缝形心处弯矩M50Py

=50×176.8×103=8.8388×106N.mm焊缝上端点为最不利点，设为A点。xPPxfA Af

176.8103 70.16N/mm220.710(20020) M 68.8388 M 116.92N/mm2fA W 20.710(20020)2yPPyfA A((PMfAfA)2(P)2fAf由

176.8103 70.16N/mm220.710(20020)(70.16116.92)2(70.16)21.22 168.63N/mm2(70.16116.92)2(70.16)21.22f所以此焊缝不满足要求。2.(8分)解：剪力VN=270KN弯矩MVe=270×0.2=54KN.m最上面一排螺栓所受拉力：N My1

540016

67.5KN＜0.8P0.8155124KNt1 2 yi

2(2822162)按比例关系得：N 67.5833.75KN;t2 16

N 0t3Nbv

0.9nf

(nP1.25N)0.910.450.910.45155101.25267.533.750.4051550253.13525.23KN＞V270KN所以连接强度满足要求。3.解：A2251.4250.890cm21 I 2527.8324.2253 13250cm4x 121I 2 1.42533650cm41365090y 365090i x 90

iy

6.37cml 800cm; l0x 0

400cml0xlx ilxl0yy iy

80012.134006.37

66[]15063[]150查表得：x

0.774；y

0.791N 1400103 200.98f215Nmm20.77490102解：由抗弯强度：M