《钢结构基本原理》作业解答

钢结构基本原理》作业解答［判断题］18、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，但设计时缀条应按拉杆来进行设计。参考答案：错误［论述题］14、工字形截面绕强轴的塑性发展系数与绕弱轴的塑性发展系数哪个大？为什么？15、对于轴压构件，有时也常采用格构式截面请说明什么情况下比较适合采用格构式截面？采用格构式截面时，为什么采用换算长细比来计算虚轴的稳定承载力？在已知双肢格构柱截面形式的条件下，如何计算换算长细比和验算绕虚轴的稳定性？对于双肢缀条柱，除了上一问的验算外还需验算哪些容？答：14、答：绕弱轴的塑性发展系数大；绕强轴受弯，翼?发生屈服以后截面继续发生塑性发展的潜力不大。16、答：(1)A、柱的计算长度较大B、柱所承受的轴向荷载较大C、对柱的刚度要求较严格，这样情况下截面强度富余，由稳定控制做实腹式浪费材料，所以采用格构式。(2)构件在微弯的临界平衡状态外，将在截面上产生剪力，从而产生剪切变形。对于实腹式构件而言，剪力由腹板承担，而腹板的剪切刚度又很大，所以剪切变形小可以忽略不计，但是对于由缀材组成的格构式截面，剪力由缀材承担变形较大不能忽略。考虑剪切变形的影响，构件的临界承载力降低了，规用增大长细比的方法考虑这种影响，所以绕虚轴失稳时，采用换算长细比。九=，久2+27AoxxA(3)缀条柱(4)还需验算：A、格构柱的净截面强度；B、格构柱绕实轴的稳定性C、格构柱绕两个轴的长细比是否需要满足刚度要求D、单肢的稳定E、缀条的稳定F、缀条与柱肢连接的强度验算。论述题］13、某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图所示。柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为1000kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为E43系列，手工焊。试验算该柱的整体稳定性。参考资料：f=215N/mm2,22030405060708090(P0.9700.9360.8990.8560.8070.7510.6880.621

解；已知=4.211^^=215Nmni2»计算截面特性：.4=2X25X1+22X0.6=63.2cm2,^=2X25X1X1152+0.6X223/12=7144.901114,1=1X1X253/12^2604,2cm4,ix=^fxA=10,63cm*A=6.42cmD63=39.¥｛同=1知，4=^^=M2O6.42r=65,4<[^=l50,哲=0話"-"；?；一爲；9X©4Y0）=0,777==2036-IAT/ct/h20r777x<jJ.2xl02【论述题]12、分析图示实腹轴心受压柱头的传力路线，写出焊缝①、②的计算表达式。（角焊缝强度设计值）［笃【论述题]12、分析图示实腹轴心受压柱头的传力路线，写出焊缝①、②的计算表达式。（角焊缝强度设计值）［笃丄io如答：［论述题］11、某缀板式轴压柱由两槽钢2［20a组成，Q235-A、F,柱高为7m,两端铰接，在柱中间设有一侧向支撑,,试确定其最大承载力设计值（已知单个槽钢［20a的几何特性：）。答：［单选题］10、验算工字型轴心受压柱时，公式中的A代表（C）。A：翼缘面积B：腹板面积C：柱的毛面积D：柱的净面积［单选题］9、格构式轴心受压构件的斜缀条一般采用单角钢截面形式，与构件肢件单面连接缀条截面按（B）设计。A：轴心受拉构件B：轴心受压构件C：拉弯构件D：压弯构件［单选题］8、两端铰接的理想轴心受压构件，当构件为双轴对称截面形式时，在轴心压力作用下构件可能发生（A）。A：弯曲屈曲和扭转屈曲B：弯曲屈曲和弯扭屈曲C：扭转屈曲和弯扭屈曲D：弯曲屈曲和侧扭屈曲［单选题］7、为防止钢构件中的板件失稳采取加劲肋措施，这一做法是为了（A）。A：改变板件的宽厚比B：增大截面面积C：改变截面上的应力分布状态D：增加截面的惯性矩［单选题］6、在轴心受力构件的强度计算中，现行国家规采用（C）的计算方法。A：毛截面应力不超过比例极限B：毛截面应力不超过抗拉强度C：净截面应力不超过屈服强度D：净截面应力不超过抗拉强度［单选题］5、轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（C）。A：格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件B：考虑强度降低的影响C：考虑剪切变形的影响D：考虑单支失稳对构件承载力的影响［判断题］3、轴压工字型构件柱翼缘和腹板的局部稳定是根据板件的局部屈服应力不小于构件临界应力原则确定的。（正确）［判断题］4、确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比的原则是等强度原则。（错误）［单选题］2、格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑（B）。A：剪力的影响B：单面连接偏心的影响C：构件的焊接缺陷的影响D：节点构件不对中的影响［单选题］1、轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行（A）。A：构件的强度计算B：构件的刚度计算C：构件的整体稳定计算D：构件的局部稳定计算［论述题］12、何谓焊接板梁的最大高度和最小高度？梁的经济高度的围？腹板太厚或太薄会出现什么问题？tt13、为何梁截面的翼缘厚度应大于腹板厚度w？14、验算梁的截面是否安全可靠时，要验算哪几项后才能得出结论？15、有哪几种应力会引起梁腹板局部屈曲？又有哪些措施可提高腹板的稳定性？16、次梁与主梁的连接形式有哪几种？各有哪些优缺点？答：12、答：梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面^最低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度，一般由建筑师提出；刚度要要求梁的挠度，它决定了梁的最小高度；由经济条件可定出梁的经济高度，一般由梁的用钢量为最小来确定，梁的经济高度的围为：h<h<hminemax，腹板太厚将增加用钢量，导致不经济，而太薄，梁的腹板将不能保证局部稳定性要定性承载能力降低。13、答：在焊接梁的设计中，翼缘板的屈服常用限制宽厚比的办法来保证，而腹板的屈曲则采用配置加劲肋的办法解决，因此梁截面的翼缘厚度大于腹板厚度。14、答：型钢梁的设计应满足强度、刚度、整体稳定性的要求。由于型钢梁受轧制条件限制，腹板和翼缘的宽厚比都不太大不必进行局部稳定验算。焊接梁选定截面后，要进行强度、整体和局部稳定的验算，而不必进行刚度验算。15、答：剪应力、弯曲应力及局部压应力都会引起梁腹板局部屈曲，为了保证腹板不发生局部屈曲，应设置加劲肋和适当加厚腹板的厚度。16、答：连接形式有叠接和平界两种：叠接是将次梁直接搁在主梁上面，用螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构高度大，其使用常受到限制。平接是使次梁顶面与主梁相平或略高、略低于主梁顶面，从侧面与主梁的加劲肋或在腹板上专设的短角钢或支托相连接。平界虽构造复杂，但可降低结构高度，故在实际工程中应用广泛。［论述题］11、进行梁的强度验算时，应验算哪些容？参考答案：［单选题］10、焊接工字形梁的腹板（Q235钢）局部稳定常采用配置加颈肋的方法来解决，若h0/tw>160时，（D）。A:可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋B:可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋和横向加劲肋C:可能发生弯曲失稳，应配置横向加劲肋D:可能剪切失稳和弯曲失稳，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋［单选题］9、在焊接工字形组合梁中，翼缘与腹板连接的角焊缝计算长度不受的限制，是因为（D）A:截面形式的关系B:施焊次序的关系C:梁设置有加劲肋的关系D:力沿侧面角焊缝全长分布的关系［判断题］8、经济梁高指的是用钢量最小时梁的截面高度。（正确）［判断题］7、在主平面受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，出现塑性铰时来建立的计算公式。（错误）［判断题］6、梁在弯矩平面的整体失稳的方式为弯扭失稳。（错误）［判断题］5、设计焊接工字形截面梁时，腹板布置横向加劲肋的主要目的是提高梁的抗弯强度。（错误）［单选题］4、在主平面受弯的工字形截面组合梁，在抗弯强度计算中，允许考虑截面部分发展塑性变形，绕x轴和y轴的截面塑性发展系数和分别为（D）。A:1.05，1.05B：1.2，1.2C：1.15，1.15D：1.05，1.2［单选题］3、加强受压翼缘的单轴对称工字形等截面简支梁，跨中有一集中荷载作用在腹板平面，集中荷载作用点位于（D）时，梁的整体稳定性最好。A：上翼缘上表面B：形心与上翼缘之间的截面剪力中心C：截面形心D：下翼缘下表面［单选题］2、焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（A）时，梁的整体稳定性最差。A：两端有相等弯矩作用（纯弯）B：满跨均布荷载作用C：跨中有集中荷载作用D：在距支座处各有一相同集中力作用［单选题］1、焊接工字形截面简直梁，其他条件均相同的情况下，当（A）时，梁的整体稳定性最好。A：加强梁的受压翼缘宽度B：加强梁的受拉翼缘宽度C：梁的受压翼缘与受拉翼缘宽度相同D：在距支座处减小受压翼缘宽度［论述题］18、图示连接中，焊脚尺寸为8mm，钢材为Q235B，板厚小于16mm时强度设计值为215N/mm2，板厚大于16mm时强度设计值为205N/mm2，手工焊，焊条为E43，焊缝强度设计值为160N/mm2,试计算此连接承受静力荷载时的设计承载能力。II32010320—N『尸r力。II32010320—N『尸r,=!8参考答案：？13、（论述题）如图所示试设计双角钢与节点板的角焊缝连接。钢材为Q235-B。焊条为E43型，手工焊。作用着轴心力N=1000KN（设计值），试采用三面围焊进行设计。

答：1初选螺栓⑦假设亲用单行排列，根据螺栓的构造要求，在角钢2^90x6上的栓孔最大开孔直径为2硼牌，线距旦二W瓏沁我们选M20螺栓，孔径-22mm,由螺栓的最大、最不容许距离确定螺栓边距及中距为顺內力方问：^距=F论-min{4此，8s}-4尿也-2da-44楓??;腿端距为4加处距：二（叼o,1对二72眈温仁认二3仇二66然蛾,取中距为7曲呱入螺栓数目的确定：314314x‘:丫=2x-x140=37920^4用=&工吁；=20x10x305=61000J\7壮二min时氏}二6100CW所需骡栓数目为：就土存=6.4个，取7个。螺栓之间的间距；£=6乂7Q=420喘战＞15^0=33^mm^解：故螺栓的承载力设计值应乘以折减系数中?420於=1.1—=0.972>0.7'150^0150x22所需螺栓数目为：一竺型一=6.5S,取7个。劭隘0.972x61000则螺栓布置如图所示。=构件掙截面强度验算：=A-=2120-1x22x6x2=1056mmM39xlOJ戈.cr=—==210.im^2</=215^/™31S56所以该连按按M20?血=22祝阿7个螺栓布置满足要求。［论述题］14-17题：14、简述普通螺栓受剪连接的几种破坏形式？15、把钢板接长，可以用对接焊，也可用角焊缝，各有什么利弊？16、当不同宽度钢板对接时，常常建议较宽板作小于1：2.5的斜向切角与较窄板相连，为什么？17、角焊缝中端缝、侧缝各指什么？受力性能有何不同？答：14、答：普通螺栓受剪连接破坏形式是：1、螺栓杆剪断；11、孔壁承压破坏；III、连接板静截面强度破坏；IV、板件端部冲剪破坏；V、螺栓受弯破坏。15、答：对接焊利弊：省材、传力平顺、无明显应力集中、焊件较厚时需剖口、较费工费时、要求构件精度较高、尺寸调节余地较小。角焊缝利弊：费材、有明显应力集中、无需剖口、长度可有一定调节余地。16、答：减小应力集中。17、答：端缝为受力方向与焊缝长度方向垂直的焊缝，侧缝为受力方向与焊缝长度方向平行的焊缝。端缝应力分布不均匀，应力集中严重，但端缝总体上强度较高。侧缝应力在焊缝两端大，中间小，总体上强度比端缝低，且焊缝长度有限制。［判断题］12、焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时，在外荷载作用下会造成焊缝中间应力可能先达到极限值，从而先发生破坏。（错误）［单选题］11、普通螺栓和承压型高强度螺栓受剪连接的四种可能破坏形式是：1、螺杆剪断；11、孔壁承压破坏；III、板件被拉断；IV、板件端部冲剪破坏。其中（A）种形式是通过计算来保证。A：I,I,IB：I,I,VC：I,I,VD：II,I,V［单选题］10、轴心受力构件的强度计算，一般采用轴力除以净截面面积，这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的？（A）A：摩擦型高强度螺栓连接B：承压型高强度螺栓连接C：普通螺栓连接

D：铆钉连接［单选题］9、高强度螺栓摩擦型连接与高强度螺栓承压型连接主要区别是(D)A：预拉力不同B：连接处构件接触面的处理方法不同；C：采用的材料等级不同；D：设计计算方法不同。［单选题］8、图同题6所示的8.8级高强度螺栓摩擦连接，螺栓为M20C：采用的材料等级不同；D：设计计算方法不同。［单选题］8、图同题6所示的8.8级高强度螺栓摩擦连接，螺栓为M20,孔径21.5mm,连接处构件接触面的处理方法为喷砂,构件所用钢材为Q235-B、F,该连接达到承载力极限状态时，A承受的拉力设计值N=(B)kN？235.60B：309.6C：314.18D：405［论述题］6、图6-8所示的C级螺栓连接承受的拉力设计值N=(BA、163.28B、195.20螺栓为M20,孔径21.5mm,)？构件所用钢材为Q235-B、F,该连接达到承载力极限状态时,C、226.56D、326.56令—少

令—令-4—4连接处构件接触面的处理方法为喷参考答案：B连接处构件接触面的处理方法为喷［单选题］7、图同题6所示的8.8级高强度螺栓承压型连接，螺栓为M20,孔径21.5mm,砂，构件所用钢材为Q235-B、F,该连接达到承载力极限状态时，承受的拉力设计值N=(A)kN?(注剪切面不在螺栓螺纹处)A：235.64B：297.60C：463.3D：628.00［单选题］5、托架下弦杆轴心拉力设计值N=616.5kN,选用双角钢110x7组成的T形截面，下弦杆端部与节点板连接采用双面侧焊，角钢肢背处的角焊缝厚度取8mm。试确定焊缝长度应接近下列何项数值(A)？A：260mmB：185mmC：360mmD：585mm［单选题］4、在钢的牌号上,屈服点由字母(D)表示。A：CB：OC：AD：Q［单选题］3、在碳素结构钢中,(A)不能用于焊接承重结构。A：Q235-AB：Q235-BC：Q235-CD：Q235-D［单选题］2、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（C）型焊条。A：E50B：E45C：E43D：E55［单选题］1、需要进行焊缝强度验算是（C）。A：1级焊缝B：2级焊缝C：3级焊缝D：1级和2级焊缝第一章绪论［判断题］9、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。（错误）［判断题］8、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。（正确）［判断题］7、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。（正确）［判断题］6、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度。（正确）［填空题］12-15题:12、用来度量结构在规定的时间、规定的条件下完成预定功能的概率的指标称为可靠度。13、钢结构中采用的各种板件和型材，都是经过多次辊轧而成的，一般薄钢板的屈服点比厚钢板-高—。14、钢结构需要验算构件的强度和稳定等是否能够满足设计要求，这种极限状态称为承载能力极限状态。15、在钢结构中，使用作为钢材静力强度承载力的极限，设计时尚应对它除以材料分项系数,从而得到钢材的强度设计值。［论述题］11、平台柱网为6mX8m,即主梁间距为6m，跨度为8m，梁与柱铰接如图所示。平台密肋铺板面层和结构自重为6kN/m2,堆放装修材料的荷载标准值为27kN/m2。试计算主梁跨中弯矩设计值。答：M=1/8［1.2x6x6+1.3x27x6x0.85］x82=1777.68（kN.m）［单选题］5、钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（C）A：钢材具有良好的耐热性B：钢材具有良好的焊接性C：钢结构自重轻而承载力高D：钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合［单选题］4、3号镇静钢设计强度可以提高5%,是因为镇静钢比沸腾钢（A）好。A：脱氧B：炉种C：屈服强度D：浇注质量［单选题］1、在结构设计中，失效概率Pf与可靠指标0的关系为（B）。A：Pf越大，0越大，结构可靠性越差B：Pf越大，0越小，结构可靠性越差C：Pf越大，0越小，结构越可靠D：Pf越大，0越大，结构越可靠［单选题］3、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（B）的典型特征。A:脆性破坏B：塑性破坏C:强度破坏D:失稳破坏［单选题］2、当钢结构表面可能在短时间受到火焰作用时，不适合采用的措施是（A）。A:使用高强钢材B：使用耐火耐候钢材C:表面覆盖隔热层D:使用防火涂料第六章拉弯与压弯构件［论述题］12、当弯矩作用在实腹式截面的弱轴平面时，为什么要分别进行在弯矩作用平面、外的两类稳定验算？它们分别属于第几类稳定问题？13、当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时，为什么不验算弯矩作用平面外的稳定性？答：12、答：压弯构件的弯矩作用在弱轴平面，使构件截面绕强轴受弯。这样，构件可能在弯矩作用平面弯曲屈曲，也可能在弯矩作用平面外弯扭屈曲。所以，要分别计算弯矩作用平面和弯矩作用平面外的稳定性。他们属于第二类稳定问题。13、答：对于弯矩绕虚轴X作用的压弯构件，肢件在弯矩作用平面外的稳定性已经在计算中得到了保证，因此，不必计算整个构件在弯矩作用平面外的稳定性。［判断题］11、在屋面重力荷载作用下，腹板垂直于屋面坡向设置的实腹式檩条为单向受弯构件。（错误）［判断题］10、柱脚锚栓不宜用以承受注脚底部的水平反力，此水平反力应由底版与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。（正确）［判断题］9、一根T形截面压弯构件受轴心压力N和M作用，当M作用于腹板平面且使翼缘板受压，或M作用于腹板平面而使翼缘板受拉，则前者的稳定性比后者高。（正确）［单选题］7、弯矩作用在对称平面的实腹式压弯构件，在弯矩作用平面的失稳形式是（A）A：平面弯曲的失稳形式B：空间失稳形式C:扭转失稳形式D:弯扭失稳形式［单选题］6、实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面整体稳定验算公式中的rx主要是考虑__A=A：截面塑性发展对承载力的影响B：残余应力的影响C:初偏心的影响D:初弯矩的影响［单选题］5、工形截面压弯构件腹板的容许高厚比是根据确定的A:介于轴压杆腹板和梁腹板高厚比之间B：与腹板的应力梯度、构件的长细比的关系C:腹板的应力梯度D:构件的长细比参考答案：B［单选题］4、计算格构式压弯构件的缀件时，剪力应取—_C_。A:构件实际剪力设计值B：由公式计算的剪力C：上述两者取大值D：由V=dM/dx计算值［判断题］3、两根几何尺寸完全相同的压弯构件，一根端弯矩使之产生反向曲率，一根产生同向曲率，则前者的稳定性比后者的好。（正确）［单选题］1、承受静力荷载或间接承受动力荷载的工形截面压弯构件，其强度计算公式中，塑性发展系数rx取__£=_。A：1.2B：1.15C：1.05D：1［单选题］2、弯矩作用在实轴平面的双肢格构式压弯柱应进行____D^_、刚度和缀材的计算。A：强度、弯矩作用平面稳定性、弯矩作用平面外的稳定性B：弯矩作用平面稳定性、弯矩作用平面外的稳定性C：弯矩作用平面稳定性、弯矩作用平面外稳定性D：强度、弯矩作用平面稳定性、单肢稳定性第二章钢结构的材料［论述题］11-17题：11、选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性―塑性材料的依据是什么？12、请问钢材的强度常常用哪两个指标来表示？设计中如何考虑或使用这两个指标？13、钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的结构。钢结构与其它材料的结构相比，钢结构具有哪些特点？14、钢材塑性性能可用哪两个指标表示？这两个指标有什么特点？15、引起钢材变脆的因素有哪些？16、钢材塑性性能伸长率§5和§10各表示什么含义？数值的大小关系如何？17、选择结构用钢材时要考虑哪些材料性能？答：11、答：依据：他是①钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变形很大（2%—3%）。极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大，这二点一起赋予构件屈服强度作为强度极限的可靠安全储备。弹塑性材料的依据：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比例极限和屈服强度是比较接近，又因为钢材开始屈服时应变很小，因此近似认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的应力应变图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长，而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的应力应变图简化为一条水平线。12、答：钢材的强度指标常常用屈服强度和抗拉强度来表示。依据屈服强度确定构件截面尺寸，抗拉强度体现了构件或结构的安全储备。13、答：优点：⑴钢结构强度高，强重比大、塑性好、韧性好；⑵材质均匀，几乎完全符合我们学过的力学假定；⑶制作简便，施工工期短。缺点：⑴耐热但不耐火；⑵钢结构易腐蚀，维护费用大。14、答：伸长率和断面收缩率；伸长率测量方便；断面收缩率能更好地衡