钢结构设计原理试卷1

得分评卷人钢结构设计原理试卷（A卷）、单项选择题：（每小题2分，共20分）对于碳素结构钢来讲其含碳越高，则（A）。A.强度越高 B.变形能力越好C.焊接性能好 D.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度螺栓连接（B）A.承载力低,变形大 B.承载力高,变形大C.承载力低,变形小 D.承载力高,变形小图示工字形截面杆件，当受纯弯时，其截面最大压应力为b，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b，则其腹板的局部稳定（B）omax题3图A.一定满足 B.题3图C.也刚好满足 D.无法判断在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时，其支承条件为（A）A.四边简支 B.三边简支，一边自由C.两边简支，两边自由 D.悬臂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（D）A.抗弯刚度 B.抗弯强度 C.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 B.荷载设计值C.考虑动力系数的荷载标准值 D.考虑动力系数的荷载设计值7•格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比九代替长细比九，这是考虑0x x（B）。A.格构柱弯曲变形的影响 B.格构柱剪切变形的影响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，各压杆的临界力的关系是（B）。A.N>N>N>N B.n>N>No>Ncr1cr2cr3cr4cr4cr2cr3cr1

C.>ND．N>NC.>ND．N>N>N>Ncr1cr3cr2cr4N>N>Ncr4cr3cr2cr1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）A.底板抗压工作 B.底板抗弯工作C.底板抗剪工作 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（D）A.降低 B.提高C.受影响 D.不受影响对于钢结构用钢材应严格控制硫的含量，这是因为含硫量过大，在焊接时会引起钢材的热脆。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。焊接工字形组合截面轴压柱，腹板局部稳定条件为h/1<（25+0.5九）、；235/f，其0w 中 丫中九应取九和_九的较大值。埜—y提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设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。普通螺栓受拉力作用时，螺栓的设计强度取值较低，这是考虑到杠杆（或撬力）对螺栓的不利影响。&对轴心受力构件,正常使用极限状态是控制构件的长细比。工字形截面轴压柱的翼缘宽厚比限值是根据等稳定导出的。Q235—A・F钢中的“A"表示质量等级为A级。四、简答题（每小题5分，共15分）

突缘J:\.,H-填板构造螺栓£3= 顶板1垫板加劲肋310二10二20梁f突缘f垫板f顶板f加劲肋f柱简述影响钢材疲劳强度的因素。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）1•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，钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，角焊缝强度设计值fw=160N/mm2，角钢受轴心拉力设计值N二980KN。焊缝的内力分配系数:肢背卩=0.65，肢尖卩=0.35。（8分）1解:肢背焊缝:N广980X解:肢背焊缝:N广980X°65=637K637000lNl=1—

w1 2hfwef=371.47mm<60h=480mm—2x0.7x8x160+16肢尖焊缝受力：N=N-N=343KN217N343191.4000 “ …“八/= 2= +16=207.4mm<60h=480mmw22hfw2x0.7x8x160 fef

2•试验算如图所示高强螺栓摩擦型连接的强度是否满足要求。已知：钢材为Q235-B螺栓为8.8级、M20，接触面喷砂处理，抗滑移系数卩=0.45,预拉力P=125KN,静荷载设计值F=400KN°(8分)2004解：2004作用于螺栓群截面形心处的内力有：剪力V=0.707F=282.8KN拉力N=0.707F=282.8KN弯矩M=V-e=282.8X0.2=56.56KN.m最上面一排螺栓所受拉力：zNMy282.8 5656x16N= +l= +t1n2y2 10 2x(2x82+2xI62)i=28.28+70.7=98.98KNV0.8P=0.8x125=100KN按比例关系得：8N=28.28+70.7x—=63.63KNt2 16N=28.28+0=28.28KNt3工Nb=0.9nr(nP-1.25工N)v f ti=0.9x1x0.45xl125x10-1.25x2x=0.405x(1250-286.4)=390.26KN>V=282.8KN所以连接强度满足要求。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，梁的刚度和局部稳定满足要求，截面无削弱，钢材Q235-B(f=215Nfmm2,f=125Nmm2)，丫=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q0(10分)已知：A=59.8cm2；I=1.336x104cm4；W=7.633x102cm3；I=3.255x103cm4；x x yi=7.38cm。y1fxt]211+1(4.4h丿3460AhX2 •Wy x235 0.282;p'=1.07—fb Pb提示：pb1 1M=—ql2=—x60002q4.解：梁的最大弯矩：x8 8Anno60002q8x提示：pb1 1M=—ql2=—x60002q4.解：梁的最大弯矩：x8 8Anno60002q8x1.05x7.633x105l600…x=十==81.3yi7.38y3460Ah1(xt丫235p—•.1+—y— -b尢2WV4.4h fyx1 V.丿丿ya二M<fn弯曲正应力：YWx整体稳定:二1.835>i土=6■■wI346059.8x35 ' (81.3x1)281.32 763.3 * (4.4x35丿235x—235x<215nq<38.29KNm题4图0二0二1.07-0.282b<fn8x0.91；；7：33x105<215nq<3341KNm=1.07-°^竺=0.916弔 1.835b6000260002qa=l0Wbx该梁所能承受的最大荷载q=33.41KNm5.某两端铰接工字形截面压弯构件，l=l=10m，承受轴向压力设计值N二50CKN,0x0y端弯矩设计值Mx=100KN-m，材料为Q235钢(f=215Nmmz,E=206x10?Nmm2),构件截面尺寸如图所示，1x1=150。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)已知：A=59.8cm2；I=1.336x104cm4；i=14.95cm，W=7.633x102cm3x x x

（提示：0 _0.65+0.35M；N_^^EA）mx M Ex 1.1X21 xb类截面轴心受压构件的稳定系数920123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757解:、l 1000解:九二-Gx二一xi 14.95xkL150二67v查稳定系数表得：9二0.769二67vX兀2EA3.142x206x103x59.8x102N二二 二2466.84KNEx 1.1X2 1.1x672x0二0.65+0.35M2二0.65+0.35x—二0.65TOC\o"1-5"\h\zmx M 3001N 0-M_ 500x103 0.65xlOOx106\o"CurrentDocument"mx x _\o"CurrentDocument"9A vW (i08N) 0.769x59.8xl02 5 10 08 500vx VW (1-0.8—) 1.05x763.3x103x 1-0.8x x1x N \ 2466.84Ex_108.73+96.8_205.53Nmm2vf_215Nmm2得分评卷人得分评卷人每小题2分，共20分）TOC\o"1-5"\h\z钢材的强度设计值取为（ ）f B-f C.f/y D.f/丫yuuRyR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（ ）。A.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—=100.話235,f，则梁的腹板（ ）。A.可不设加劲肋 B.按构造设置横向加劲肋C.按计算设置横向加劲肋 D.按计算设置纵向加劲肋图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（）。A.a点 B.b点C.c点 D.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，且不存在局部稳定问题，承受以下哪种荷载时梁的临界弯矩为最大（）。A.三分点处各有一个集中荷载作用 B.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（ ）A.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。A.钢梁的强度 B.钢梁的刚度 C.梁的整体稳定 D.梁的局部稳定&图示的四边简支薄板，当a=b时，纯剪作用下板的屈曲形式是（ ）。ABCDABCD得分评卷人、填空题（每空1分，共得分评卷人、填空题（每空1分，共10分）支承加劲肋题10图9•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。计算柱平面外稳定 C.柱本身的构造要求计算分肢稳定 D.选足够大的分肢间距10.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、刚度整体稳定、端面承压、连接焊缝连接焊缝、端面承压、刚度钢材的强度设计值按 分组。TOC\o"1-5"\h\z焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区域钢材材 。3•规范规定，角焊缝的计算长度l>8h和40mm，是为了防止 。w f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为 时所对应的应力作为假想屈服点，也称为条件屈服点。残余应力将减小构件的刚度，同时将 构件的稳定承载力。&保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其 。9•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 。x10.格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比九代替长细比九，这是考虑格构0x x柱 变形的影响。得分评卷人四、简答题（每小题得分评卷人四、简答题（每小题5分，共15分）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）1•如图所示焊接连接，肋板与柱翼缘焊缝h=10mm，fw=160N/mm2，此连接受静荷f fP=250KN作用，P与x轴夹角为45。,0f=1.22。试验算此焊缝是否安全。（8分）-T1——J―||- 人-5M#10卩QmO?QmO?J .J―l一 J=250KN2.试验算如图所示的高强螺栓摩擦型连接中螺栓的强度270KN2.试验算如图所示的高强螺栓摩擦型连接中螺栓的强度270KN是否满足要求。已知：钢材为Q235-B螺栓为8.8级、M22，接触面喷砂处理，抗滑移系数卩=0.45,预紧力P=155KN,静荷载设计值N=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（f=215N/mm2），截面为焊接工字形截面，截面无削弱，翼缘板为焰切边（b类截面），［力=150，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）b类截面轴心受压构件的稳定系数申A0123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757W=6.92x102W=6.92x102cm3；x5ql4u= 384EI全部荷载作用下=1400可变荷载作用下LqL1500（10分）4•如图所示简支梁，截面为I32a型钢，截面无削弱，钢材Q235-B,（f=215Nmm2，E=206x103N：mm2），梁的自重标准值g=0.52KNm，y=1.2，y=1.4，k G Qy二1.05，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^xk已知：A=67.1cm2；I=1.108x104cm4；x

5•某用2Z125x80x8长肢相拼而成的T形截面拉弯构件，静荷载作用下，承受轴心拉力设计值N二190KN，横向均布荷载设计值q=9.8KNm（含自重），如图所示。截面无削弱，钢材Q235-A-F，口=350，Y=1.05，丫=1.2。试验算其能否可靠x1 x2工作。已知截面参数：A=16.99x2=33.98cm2,I=256.67x2=513.34cm4，xi=4.01cm，i=3.2cm，%=4.06cm。（9分）x y 0钢结构设计原理试卷（B卷）适用专业：土木工程参考答案一、 单项选择题：（每小题2分，共20分）D 2.C 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B &D9.B 10.B二、 填空题（每空1分，共10分）1.直径和厚度2.变脆局部过热且起、落弧坑太近，以及可能引起的缺陷，使焊缝不可靠强度5.栓群形心6.0.2%7.降低8.长细比9.弯扭10.弯曲三、 判断题（每小题1分，共10分）1.X 2.X3.V4.V5.X6.X7.V&X9.X10.V四、 简答题（每小题5分，共15分）1.简述钢材的钢材的机械性能指标有哪些。屈服点；伸长率5;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）2.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，降低压杆的稳定承载力；对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，限制了其塑性的发展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3.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：P=P=击韧性负温冲击韧性）2.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，降低压杆的稳定承载力；对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，限制了其塑性的发展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3.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：P=P=P-cos45o=0.707x250=176.8KNxy焊缝形心处弯矩M=50P=50X176.8X103=8.8388X10eN.mmy焊缝上端点为最不利点，设为A点。bpfAP_ 176.8x103~T-2x0.7x10x(200-20)=70.16N/mm2bMfAM_ 6x8.8388x106W_2x0.7x10x(200-20)2_116.92N/mm2TPfA_P_ 176.8x103_A_2x0.7x10x(200-20)f_70.16N/mm2IbP+bM由：(_^)2+(tf)70.16+116.92122)2+(70.16)2_168.63N/mm2>fw=160N/mm2所以此焊缝不满足要求。（8分）解：

作用于螺栓群截面形心处的内力有：剪力V=N=270KN弯矩M=V-e=270X0.2=54KN.m最上面一排螺栓所受拉力：N=巴二5400%16 二67.5KNV0.8P=0.8x155=124KNt1 2乂y2 2x(2x82+2xI62)i按比例关系得：8N二67.5x—二33.75KN; N二0t2 16t3工Nb二0.9nr(nP-1.25工N)二0.9xlx0.45x1155x10-1.25x2x(67.5+33.75+0)］二0.405x(1550-253.13)=525.23KN>V二270KN所以连接强度满足要求。3.解：A=2x25x1.4+25x0.8=90cm2x12x27.83-24.2x253)=13250cmx12I=2x x1.4x253=3650cm4y12l0xl0xl=400cm0y,'13250-90~=800cm;=12.13cm;i= ■ y90l 800=-0x= i 12.13xl=—=iy=66<［九］=150浑=63<必］=150查表得：q=0.774