2023年钢结构设计原理题库

钢构造设计原理题库答案

单项选择题（在每题列出的四个备选项中只有一种是符合题目规定

时，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分）

ID2C3A4B5A6B7C8B9C10D

11A12A13B14D15C16D17D18C19C20A

2IC22B23D24B25C26A27D28A29A30A

31D32B33A34D35C36A37B38B39D40C

41A42D43A44C45C46B47A48B49A50D

判断改错题（题意对的者,打〜即可;题意错误者,先打火,然后将

错误处改对的）

1.

2.X;无应力比（也可以换成钢板厚度）。

3.X；…同步满足时…。

4.X;…塑性低于侧焊缝，

5.X;…残存应力的J影响，

6.X;…Nvb=O.9nf以（PT.25Nt）。

7.X；…更有也许发生脆性破坏。

8.X；…不也许会发生疲劳破坏。

9.X；…无明显效果。

10.X;…摩擦型高强度螺栓连接除外。

11.Vo

12.X;…承载能力极限状态。

13.X;除钢梁外…。

14.Vo

15.X;…越有也许发生螺栓杆受剪皮坏。

16.X;…弹性阶段、弹塑性阶段、全塑性阶段。

17.X;…钢梁翼缘板通过限制宽厚比…。

18.X；…由刚度条件…。

19.人

20.Vo

三、简答题

1.答：极限状态法按预定功能划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

2.答：由于在较高应力状态下，混凝土的泊松比不小于钢材泊松比，这样钢管对其内H勺混

凝土形成横向“套箍作用”。

3.答：（1）有强化阶段作为安全储备；（2）不致产生工程中不容许的过大变形；（3）实测

值较为可靠；（4）可以近似沿用虎克定律。

4.答：由于不一样标距H勺试件测出时伸长率大小不一样。

5.答：（1）采用性能很好口勺钢材；（2）减少应力集中程度；（3）采用较薄厚度的钢板构成

构件。

6.答：钢材因加工等原因使其强度提窗，塑性减少的现象。

7.答：应力集中会导致三向同号受力，与单向受力相比，三向同好受力更轻易发生脆性断

裂。

8.答：钢材应力到达或超过其屈服强度，破坏前有明显变形给以预兆，破坏不忽然。

9.答：（1）钢材自身的质量；（2）应力集中程度；（3）应力比；（4）应力循环次数；（5）

应力幅。

10.答：钢板厚度越大，因应力集中引起（三向同号受力中）板厚方向的应力就越大，主剪

应力就越小，正应力就越有也许起控制作用，因此钢板越厚，越有也许发生度怎样影响钢

脆性断裂。

11.答：各级焊缝日勺抗压强度没有明显差异，可抗拉、抗剪就不一样了。试验表明

一、二级焊缝的实际强度高于母材强度，规范取母材强度；三级焊缝的拉、剪强度低于母材

强度，规范专门规定了其取值。

12.答：一、二及三级焊缝质量控制。

13.答：（1）同步满足：①保证焊缝质量（焊缝为一、二级）；②采用引弧板（保证焊缝的

有效截面）。

（2）采用斜焊缝，且焊缝的长度方向与受力方向的夹住的正切不不小于等于1.5。

14.答：焊脚尺寸过小，施焊时冷却速度过快而产生淬硬组织；焊脚尺寸过，会使母材形成

“过烧”现象。

15.答：（1）侧焊缝长度过小，焊件局部加热严重，且起落弧应力集中互相影响。因此，规

范规定侧焊缝长度不不不小于8hf和40nlin。（2）侧面角焊缝的长度过长，焊缝有效戳面上

剪应力沿其长度方向的应力分布严重不均匀，规范规定，侧焊缝氏度不超过60hf,如超过,

超过部分不计算其承载力。

16.答：焊接残存应力对钢构件的静力强度无影响；焊接残存应力对钢构造的疲劳、刚度、

稳定等其他方面都不利。

17.答：由于栓孔圆心截面已通过摩擦力将部分力传递走了。

18.答：（1）采用宽展的截面以增长惯性矩：（2）增长约束以减少计算长度。

19.答:由于考虑了残存应力的影响。

20.答：不能明显提高。简朴从整体稳定计算公式来看，似乎整体稳定与钢材强度设-值f

成正比，但稳定系数小却随钢材强度等级的J提高而减少。

21.答：（1）等稳定原则（对“细长柱”，局部稳定临界应力不低于整体稳定临界应力）；

（2）局部稳定临界应力足够大（对“粗短柱”，局部稳定临界应力不低于0.95倍钢材屈服

强度。

22.答：（1）增长腹板厚度使其满足宽厚比的J限制规定；（2）设置纵向加劲肋；（3）任其

局部失稳。

23.答：根据绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定分肢之间的距离。

24.答：由于稳定系数是按弹性计算H勺，当时，阐明钢奥在弹塑性阶段整体失稳，因此要用

替代。

S.cc_2.276,,_..,2

rl=T—=23.7x-------=16.5N/mm~

S3.276

洞+37：=7172.32+3X16.52=174.7N/mm2<=1.1x185=2()4N/mm2

焊缝强度满足规定。

2.卜・图（所示为双角钢构成H勺（T（形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。角钢为

（2LI10X10,节点板厚度,钢材为（Q235,E43（型手工焊（）。静力（N=660（kN,焊缝正边

尺寸（在最大最小焊缝正边尺寸之间）。试计算所需肢背、肢尖焊缝长度、。

【解】（1）计算肢背、肢尖焊缝受力

2=4N=0.7x660=462ZN

N,=%N=0.3X660=198ZN

（2）计算肢背、肢尖焊缝长度

N.〜462xlO33°…

lw}=^lw+2hf>!

——+2ht=-------------------1-2x8=274/n/n

2s2x0.7x8x160

.1〜、Mc,198x1()3

/2=—24+2/7,>---=—+2h=-------------------+2x8=127mm

H22Kf24J；fJ2x0.7x8x160

取lwi=280mm,lW2=130mm。

焊缝长度满足最大最小长度规定，验算从略。

3.下图所示一牛腿钢板两边用角焊缝与钢柱连接，其尺寸如图所示。钢材为（Q235,手工焊,

E43（焊条（），焊脚尺寸=10（mmo假设（e=100（mm,试计算该连接能承受的最大静力

荷载设计值？

焊缝所受内力有N、M=Ne=100N

（2）焊缝有效截面参数计算

A,=2X0.7Zi//u.=2x0.7x1Ox(220-2x10)=2800〃〃〃'

2

Wi{=2x-x0.7/?^,=2xlx0.7xl0x(220-2x10)=93.3x1Ohnnr

6-6

（3）各内力产生的应力计算

N_N

77~2800

M100NN

(7f=---=--------T=---

叱,93.3x10,933

（4）计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N

由角焊缝基本计算公式，有

N'N、

4-<160

1.22x933.2800.

解之，得NW168.7X103N=168.7kN

故计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N=168.7kN。

4.一连接构造图如下图（所示。两块（A（板用三级对接焊缝（已知=I85（N/mm2,

125（N/mm2）与立柱焊接，B（板与（A（板用（8（个直径为（d=22（mm（预拉力（P=190（kN（的摩擦

型高强度螺栓连接。构件材料为（Q235。试计算焊缝连接所能承受荷载设计值（F。（提醒：由

于只规定计算焊缝连接的承载力设计值，螺栓连接口勺状况不管）

——4-X-!

解:⑴对接焊缝所受内为

剪力(V=F,弯矩(M=250F

⑵抗弯强度确定F

/=2x—xlOx38O?=91.45xl06mm4

12

M250F

X190C185

^=­y=91.45x1()6

185x91.45x1()6

因此=356x1()3N=356kN

250x190

(3)抗剪强度确定F

Iqn

S=2>10xl90x—=361xl03mm'

2

VS361X103F

—=--------------------£125

1h91.45X106X20

125x9L45xQ<'x20

因此1=633xl03N=633kN

361x10-

最终得焊缝连接的承载力设计值为”=356kNo

5.验算下图所示角焊缝连接的强度。已知：静力荷载作用力设计值F=500kN,e=100mm,

hf=10mm,钢材为Q235,焊条为E43型，。

解：（1）焊缝内力计算

竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN

水平轴心力H=Fcos45°=353.55kN

弯矩M=He=353.55X0.1=35.36kN.m

(2)各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算

V353.55x1()3353.55x10^-

T=——=--------------------------------------=----------=66.46/WP。

’(42x0.7x10x(400-2x10)5320

H

6；=—=66.46M也

,4

M35.36x10635.36x10“

crw=——=——：---------------------=---------=104.95MP。

叱，2x,x(),7xl()x(400-2x10)2336933

(3)焊缝强度验算

(d+靖丫卜66.46+1()4.95丫公通°/小，

+6646

1pJ-^22—J-=^5A3MPa<f；

安全。

6.某轴心受压柱，设计内力21<此10x=6m(强轴)，10y=3m(弱轴)，钢材Q345(f=310N/mm2),

采用两块翼缘板2口250义12和一块腹板口250><1()焊成工字形截面，截面无减弱。试验算

其强度和刚度（[X]=150）o

解：（1）截面几何特性

A=25x1.2x2+25x0.8=8(W

34

Ix=*x(25x27.43_242x25)=11345cw

33

/V=^X(1.2X25X2+25X0.8)=312W

3=11.93〃

8()

、%6.25皿

V80

600

=50.4

-11.91

4T

=48

'6.25

（2）强度验算

因截面无减弱，因此

N2000x103

(7=—==250N/nun2<f=3\ON/nvn2(强度安全)

A80x100

（3）刚度验算

2=max(4,4)=50.4<m=150(刚度通过)

7.一连接构造图如下图所示。两块（A（板用三级对接焊缝与立柱焊接，B（板与（A（板用（8（个

直径为（d=22（mm（预拉力（P=190（kN（口勺摩擦型高强度螺栓连接，摩擦系数为（（=0.3£,构

件材料为（Q235。试计算螺栓连接所能承受荷载设计值（F。（提醒：由于只规定计算螺栓连接

的承载力设计值，焊缝连接H勺状况不管。扭矩作用下，最不利螺栓口勺受力计算公式为：，

)

解：（I）螺栓所受内力

剪力（V=F,扭矩（T=155F

（2）最不利一种螺栓所受剪力计算

N：=-=0.125F

E（X；+y：）=8X352+4X（502+13O2）=87400

7\35x155/

2==0.062IF

E（V+yr）87400

Ma=/此）2+（M+M）2=0.2969F

<3）单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值

N；=09%"=0.9x2x0.35x190=119.7kN

根据（Nl,maxW,得（FW403.2（kN。

8.已知一工字型钢梁【32a（Wx=692cm3,Ix/Sx=27.5cm,腹板厚9.5mm）,承受静力荷载，最大

考矩Mmax=130kN-m,最大剪力Vmax=89kNoQ235钢材（f=215MPa,fv=125MPa）。规定

进行抗弯和抗剪强度验算,

解：（1）抗弯强度验算

o-=—=130Xl°"=187.86/V/nun2<f=2\5N/rwn2（抗弯强度满足）

W692xlO3

（2）抗剪强度验算

3

VS=V89X1Q=34.07N/〃〃〃2«/=1&N/〃加2（抗剪强度满足）

Z?（7/S）-9.5x27.5x10

9.已知某楼盖次梁（I40a（Q235B）,跨中承受集中静力荷载设计值（P=160（kN,试进行各

项强度验算。集中荷载在跨度方向的分布长度为（a=90（mm,计算跨度（l=6（m,梁自重

67.6（kg/mo（已知、）

P=160kN

140a:Z=16.5mm,r=12.5mm

/w=10.5mm,=21720cm

Ix/Sx=34.1cm

解：（1）基本数据准备

hY=/+r=16.5+12.5=29mm,la=a+5hv=90+5x29=235mm

4)=h-2h、=400-2x29=342mm.y\=h/2-hv=171mm

自重设计值

1.2x67.6x9.8x1Of=0.795kN/m

支座反力（剪力）

V==-+--x0.795x6=82.4kN

max22。22

跨中弯矩

M=R---gl2=82.4x--1x0.795x62=243.6kN-m

2828

跨中剪力

V=lp=80kN

2

<2)跨中抗弯强度验算

243.6xlQ6

x200=213.6N/mm2</=215N/mm2

1.05x21720x10』

（3）支座抗剪强度验算

82.4x103

=23N/mm2</,=125N/mm2

34.1x10x10.5

（4）局部承压强度验算

“P_1x160x1()3

=64.8N/mm2<f=215N/mm2

&―10.5x235

（5）折算应力验算

243.6x1(/,

>i=xl71=19l.8N/mnr