钢结构设计原理第一阶段练习题

钢结构设计原理第一阶段练习题简答题1、试述钢结构的优缺点是什么？从技术角度看，钢结构的合理应用范围是什么？（10分）答：材料强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假设比较符合；钢结构制造简单，施工周期短；钢结构质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但是不耐火钢结构的合理应用范围是大跨结构、重型厂房结构、受动力荷载影响的结构、可拆卸结构、高耸结构和高层建筑、容器和其他构筑物、轻型钢结构等。2、结构的极限状态是什么？钢结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？什么是结构的可靠度？（20分）答：整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态就不能满足设计指定的某一功能的要求，这个特定的状态就称为该功能的极限状态。结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态就是结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形状态，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形；正常使用极限状态就是结构或构件达到正常使用或耐久性能中的某项规定限值，包括出现影响正常使用的变形、振动和局部破坏等。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即结构在设计工作寿命内，在正常的条件下，完成预定功能的概率。3、试绘图说明低碳钢和低合金钢在一次拉伸时的应力－应变关系？指出各个阶段的分界点，并说明钢材屈服点的意义是什么？（20分）答：其中四个受力阶段以及其特征值如下：oa－弹性阶段sa－比例极限cf－屈服台阶sc－屈服强度fd－强化阶段sd－极限强度de－颈缩阶段ee－极限压应变屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性，其意义在于一下两个方面：eq\o\ac(○,1)作为结构计算中的材料强度标准，或材料抗力标准。应力达到sc后再一个较大的范围内应力不会继续增加，此时表示结构丧失继续承担更大荷载的能力，故以sc作为弹性计算时的强度标准。eq\o\ac(○,2)形成理想弹性体的模型，为发展钢结构设计理论提供基础。4、试述衡量钢材力学性能的好坏的常用指标有哪些？它们的作用是什么？（15分）答：钢材在单向拉伸时的工作性能用伸长率表示，伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。其代表了材料断裂前具有的塑性变形能力。钢材的冷弯性能，冷弯性能是判断钢材塑性变形能力以及冶金质量的综合指标。钢材的冲击韧性，韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度。钢材的可焊性，可焊性是指采用一般焊接工艺就可以完成合格的焊缝的性能。5、什么是冷加工硬化、兰脆现象以及应力集中？（15分）答：钢材在常温下加工叫做冷加工。冷加工使钢材产生很大的塑性变形，产生塑性变形后的钢材在重新加载时屈服点将提高，同时塑性和韧性降低的现象叫做冷加工硬化。钢材的温度在250摄氏度左右的区间内，fu有局部性提高，fy也有回升,同时塑性有所降低，材料有转脆倾向的现象叫兰脆现象。当截面完整性遭到破坏时，构件中的应力分布的很不均匀。在有缺陷或截面变化处附近，应力线折曲、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中。6、炭素结构钢的牌号有哪些？其中各自的符号代表什么？以及钢号Q235A.b、Q235B.F、Q235C和Q235D代表的意义是什么？（20分）答：炭素结构钢的牌号有Q195、Q215A以及B，Q235A、B、C以及D，Q255A以及B，Q275。Q是屈服强度中屈字汉语拼音的字首，后接的阿拉伯数字表示以为单位屈服强度的大小，A、B、C和D表示按质量划分的级别。最后，还有一个表示脱氧方法的符号如F或b。Q235A.b表示屈服强度为235,A级的半镇静钢Q235B.F表示屈服强度为235,B级的沸腾钢Q235C表示屈服强度为235,C级的镇静钢Q235D表示屈服强度为235,C级的特殊镇静钢钢结构设计原理第二阶段练习题一、单项选择题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1、在焊接施工过程中，应该采取措施尽量减小残余应力和残余变形的发生，下列哪一项措施是错误的?（D）A．直焊缝的分段焊接B．焊件的预热处理C．焊接后进行退火处理D．加强板边约束，阻止被焊接板件变形的发生2、在如图所示的普通螺栓连接中，受力最大的螺栓所在的位置为（A）A．(a)B．(b)C．(c)D．(d)3、当沿受力方向的连接长度l1>15d0时(d0为孔径)，螺栓的抗剪和承压承载力设计值应予以降低，以防止（B）A．中部螺栓提前破坏 B．端部螺栓提前破坏C．螺栓受弯破坏 D．螺栓连接的变形过大4、保证焊接组合工字形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?（C）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5、图示的普通钢屋架角钢的四种切断形式中，不允许采用的是（D）A．(a)B．(b)C．(c)D．(d)二、填空题（本大题共5小题，每小题5分，共25分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。6、钢结构设计规范采用了以概率理论为基础的极限状态设计法，它是从结构可靠度设计法转变而来的。7、在钢结构中，使用屈服点（或fy）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。8、钢材承受动力荷载作用时，抵抗脆性破坏的能力是通过冲击韧性（或冲击功）指标来衡量的。9、高强螺栓摩擦型连接是以___摩擦力（或摩擦阻力）被克服作为连接的承载力极限状态，因而连接的剪切变形很小，整体性好。10、对于全熔透的坡口对接焊缝而言，只有未采用引弧板或质量为三级的对接受拉焊缝才需进行强度验算。三、计算题（本大题共2小题，每小题25分，共50分）11、图示连接中，焊脚尺寸hf=8mm，钢材为Q235B级，板厚小于16mm时f=215N／mm2，板厚大于16mm时f=205N／mm2，手工焊，焊条为E43系列，=160N／mm2，试计算此连接承受静力荷载时的设计承载能力。（11）、角焊缝的承载力：主体板件的承载力：盖板的承载力：故该连接件的承载力为N=min{N1,N2,N3}=1075kN12、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，螺栓M20，10.9级，摩擦面的抗滑移系数μ=0.5，高强螺栓的设计预拉力P=155kN。(12)、螺栓群形心处O的内力有：轴心拉力剪力弯矩在N、M的作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为：一个螺栓的剪力为：一个高强螺栓受拉承载力设计值：一个高强螺栓受剪承载力设计值：所以高强螺栓同时承受拉剪时：<1此连接安全。钢结构设计原理第三阶段练习题一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）1.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2.进行疲劳设计时我国钢结构设计规范采用的是（B）A.近似概率极限状态设计方法 B.容许应力设计方法C.全概率极限状态设计方法 D.屈服应力设计方法3.钢结构正常使用极限状态是指（D）A.已达到五十年的使用年限 B.结构达到最大承载力产生破坏C.结构和构件产生疲劳裂纹 D.结构变形已不能满足使用要求4.钢材的冲击韧性AKV值代表钢材的（A）A.韧性性能 B.强度性能C.塑性性能 D.冷加工性能5.钢材的塑性性能受很多因素的影响，在下列结论中正确的是（B）A.温度降低对钢材塑性性能影响不大 B.二（三）向拉应力导致钢材塑性增加C.加荷速度越快，钢材塑性越差 D.应力集中对钢材的塑性性能无显著影响6.钢结构发生脆性破坏是由于（C）A.钢材是塑性较差的材料 B.钢材的强度较高C.结构的构造不合理或工作条件差 D.材料的使用应力超过屈服点7.钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的？（D）A.冷弯试验 B.冲击功试验C.疲劳试验 D.单向拉伸试验8.在承受动荷的下列连接构造中，不合理的是（D）9.某侧面直角角焊缝hf=4mm，由计算得到该焊缝所需计算长度30mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（B）A.30mm B.38mmC.40mm D.50mm10.焊接残余应力不影响构件的（B）A.刚度 B.静力强度C.整体稳定承载力 D.疲劳强度11.普通螺栓的受剪承载力设计值与下列哪项无关？（A）A.螺栓孔的直径 B.螺栓直径C.受剪面数 D.螺栓抗剪强度设计值12.图示高强螺栓群受弯后的旋转中心为（B）A.1点 B.2点C.3点 D.4点13.在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的hf应分别为（D）A.4mm，4mm B.6mm，8mmC.8mm，8mm D.6mm，6mm14.为保证工字形梁受压翼缘的局部稳定，要对其宽厚比进行限制：对Q235钢为b1/t≤15，对Q345钢为b1/t（A）A.比15小 B.比15大C.仍等于15 D.有时大于15，有时小于1515.当仅讨论截面形式对轴心受压杆的失稳影响时，一般来说，图示的四种截面中最易发生扭转失稳的截面为（C）16.对格构式轴压柱绕虚轴的整体稳定进行计算时，用换算长细比λox代替λx，这是考虑（C）A.格构柱剪切变形的影响 B.格构柱弯曲变形的影响C.缀件剪切变形的影响 D.缀件弯曲变形的影响17.当偏心压杆的荷载偏心作用在实轴上时，保证格构柱的平面外稳定是通过（B）A.计算柱的平面外稳定 B.计算分肢稳定C.柱本身的构造要求 D.选足够大的分肢间距18.实腹式偏心受压构件按计算强度，它代表的截面应力分布为（C）19.对于跨度L≥15m的三角形屋架和跨度L≥24m的梯形或平行弦屋架，为改善外观和使用条件，可起拱，起拱度为（D）A.L/300 B.L/400C.L/500 D.L/60020.为了保证两个角钢组成的T形截面共同工作，在两个角钢肢间设置垫板，垫板间距应不大于40i1或80i1，i1为单角钢绕1-1轴的回转半径，下图中1-1轴的正确位置是（A）二、计算题（本大题共3小题，每小题20分，共60分）1、如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm，承受的荷载设计值。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。1、解：螺栓，，。1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓。每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为：

弯矩作用下螺栓所受的最大拉力：剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力：

剪力和拉力共同作用下：

可靠2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。

支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22），

满足要求。2、某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N。2、解：查附表1.1得：查表3-9和3-10得：，，一个螺栓的抗剪承载力：故净截面验算：

不满足要求。故应按钢板的抗拉强度设计。则3、试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。3、解：查附表1.2得：在偏心力F作用下