建筑工程钢结构设计

复习题

一、填空题

1、钢构造极限状态分为和0

2、钢材三个重要力学性能指标为、和。

3、是判断钢材塑性变形能力及冶金质量综合指标。

4、建筑惯用热轧型钢涉及、、、°

5、硫元素使钢材发生而磷元素使钢材发生。

6、普通螺栓连接抗剪时是依托和来传力。

7、塑性破坏特性是：钢材在断裂破坏时产生很大塑性变形，又称为,

其断口呈,色发暗，有时能看到滑移痕迹。

8、塑性是指钢材破坏前产生塑性变形能力，其值可由静力拉伸实验得到力学性

能指标与断面来衡量。

9、碳是钢材中除铁外最重要元素。含碳量上升尽管能使钢材强度上升，但会导

致其塑性、、、可焊性下降。

10、螺栓连接分连接和连接两种。

11、当玲〃”,480必玩时，对于有局部压力梁，应按构造配备横向加劲肋，横

向加劲肋最小间距为,最大间距为。

12、焊接组合梁在工厂拼接中，翼缘和腹板拼接位置最佳错开，并采用对

接，腹板拼接焊缝与横向加劲肋之间至少应相距o

13、依照次梁与主梁相对位置不同，梁连接分为和两种。

14、平板式柱脚普通由底板和辅助传力零件：、、构成。

15、普通螺栓连接按受力状况可分为螺栓只承受、、承受

__________________共同作用。

16、钢构造是用、或冷加工成型制造而成。

17、脆性破坏特性是：钢材在断裂破坏时没有明显征兆，其断

口，呈有光泽晶粒状。

七

18、冷弯性能是鉴别钢材能力及综合指标。

19、磷虽能提高钢材强度及耐锈蚀性能，但会导致钢材、、焊接性

及冷弯性能严重减少。

20、钢构造连接办法可分为、和三种。

21、轴心压杆屈曲形式为、、。

22、当%170,235//；（梁受压翼缘扭转受到约束）时，或按计算需要时，

应在弯曲应力较大区格受压区增长配备。局部压应力很大梁，必要

潮流应在受压区配备。

23、工地拼接普通应使翼缘和腹板在同一截面或接近于同一截面处断开，以便分

段。为了便于焊接，将上、下翼缘板均切割成向上坡口，以便俯

焊。

24、次梁与主梁从传力效果上分为与两种。

25、柱脚底板厚度由板决定，可将底板看作是一块支承在、

隔板和上平板。

26、螺栓连接破坏状况为、、、钢板剪断李

和螺栓弯曲。

27、国标规定Q235钢屈服点不低于。

更

28、规范对轴心受力构件强度计算，规定净截面不应超过钢材强度

设计值。

29、焊接残存应力对■构件无影响。

30、在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向分布为o

31梁受固定集中荷载作用，当局部压应力不能满足规定期，采用在集中荷载作更

用处设是较合理办法。

32、承受静力荷载或间接承受动力荷载工字形截面压弯构件强度计算公式中，截

面塑性发展系数「二、丫尸o

33>一宽度为b、厚度为t钢板上有始终径为do孔，则钢板净截面面积

i

t

为。

34、当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载能力，但必要将设计强度按《钢

构造规范》规定乘以疔减系数，因素是>

35、对于/tw>80j235",梁，普通应配备并计算局部稳定，

36、梁强度验算，除了涉及正应力、剪应力、还要依照截面形式和受力状况进

行和验算。

37、《钢构造设计规范GB50017-》中对承重构造钢材推荐采

用、、、钢。

38、提高钢梁整体稳定性最有效办法之一就是设立侧向支承点，但侧向支承点必

要设在钢梁翼缘。

39、加劲肋可以用或做成。

40、高强螺栓分、两种。

二、判断题

1、当引出线箭头指向焊缝所在一面时，应将图形符号和焊缝尺寸等标注在水平

横线下面。

2、在搭接连接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不得不大于焊件较大厚

度5倍，也不得不大于25mm。

3、角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷，按每条焊缝实际长度每端减去t（t连接

板较小厚度）计算。

4、双肢格构式轴心受压柱，实轴为y-y轴，虚轴为x-x轴，应依照Xox=1拟定肢

件间距离。

5、残存应力对轴心受压构件弱轴影响要比对强轴影响大。

6、当引出线箭头指向相应焊缝所在另一面时，应将图形符号和焊缝尺寸等标注

在水平横线上面。

7、对接焊缝计算长度，当未采用引弧板时，取实际长度减去2折。

8、验算工字形截面梁折算应力，公式为：V<T2+3T2</3J,式中。、工应为验

算截面中最大正应力和验算点剪应力。

9、侧面角焊缝或正面角焊缝计算长度不得不大于86f或40mm。

10、中和轴是截面面积平分轴。

11、摩擦型高强螺栓连接受剪破坏时，作用剪力超过了连接板件间摩擦力。

12、工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为仇"415声万7,式中bi为翼缘板

外伸宽度。

13、当梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比不不大于13必百时，应取

Yx=1.0o

14、轴心压杆计算时要满足强度、整体稳定和刚度（长细比）规定。

15、低碳钢和低合金钢区别在于碳和合金元素含量不同。

16、冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量综合指标。

17、Q235D表达屈服强度为235N/mm2,D级，特殊镇定钢。

18、轴心压杆屈曲形态涉及弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。

三、简答题

1、钢构造有哪些特点？

2、钢构造应用范畴是叶么？

3、构造用钢为什么要选用塑性、韧性好钢材？

4、延性破坏和脆性破坏含义？

5、用于钢构造钢材必要具备哪些性能？

6、选取钢材时应考虑哪些因素？

7、等稳定原则是什么？

8、实际工程中，梁满足哪些规定可以不必计算梁整体稳定性。

9、格构式压弯构件为叶么不计算平面外稳定性？

10、减少焊接残存应力和焊接残存变形办法?

11、为了减少焊接应力和焊接变形，设计时在构造上要采用哪些办法？

12、什么是应力集中？

13、螺栓群受扭计算归采用假定是什么？

14、影响梁整体稳定重要因素有哪些？

15、焊缝群受扭计算时采用假定是什么？

16、简述梁丧失整体稳定性？

17、单个抗剪螺栓抗剪承载力设计值为此=凡与产

单个抗剪螺栓承压承载力设计值为

解释式中各参数意义。

18、一种高强度螺栓抗剪承载力设il值为M=0.町”

解释式中各参数意义。

19、一矩形截面梁，截面宽度为b,截面高度为h,该梁在弹性工作阶段最大弯

矩为多少？产生塑性较时最大弯矩为多少？截面形状系数》是多少？

20、梁整体稳定系数计算公式为例=竿上鼠卫了空

4WV4.4〃fy

解释式中各符号意义。

四、计算题

1、某8m跨度简支梁截面和荷重如图所示。在距支座2.4m处有翼缘和，腹板

拼接连接，试设计拼接对接焊缝。己知钢材为Q235,采用E43型焊条，手工焊,

三级质量原则，施焊时采用引弧板。(/"=185N/mm2;£'=125N/mmF)

</=150kN/m

2、如图所示为短横梁与柱翼缘连接，剪力V=450kN,120mm,螺栓为C

级，梁端竖板下有承托(承托承担所有剪力)。钢材为Q235,螺栓为M20二

244.8mm2)f：=170N/m>,试计算此连接。

F=450kN

SOa-e

moe0

x_we

SOl」e

--承托

—/-u=

(a)(b)

3、如图所示一焊接工字形截面柱，翼缘板为焰切边，承受轴心压力(涉及

自重)设计值为N=1100kN,柱两端较接，在两个方向计算长度分别为/ox=6m和

尿二3m,钢材为Q235,/=215N/mm2,/y=235N/mm2,[X]=15O,截面尢孔洞削弱,

验算截面与否可以安全承载？绕X轴和y轴均属b类截面。

入=58(p=0.818；入=59(p=0.813；入=60(p=0.807o

y

4、如图所示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN.m,钢材为Q235,焊条为

E43系列，采用三面围焊角焊缝与柱连接，焊角尺寸hf=8mm,验算此连接与

否安全？/7=160N/mm2o

5、如图所示牛腿采用普通螺栓连接，螺栓直径d=20mm,C级螺栓，螺

22

栓和构件材料为Q235,弯矩设计值M=35kN.m,=170N/mm,Ae=245mm,

验算此连接与否安全?

6、如图所示一钢牛腿，承受荷载设计值V=90kN,其偏心距e=300mm,用高

强度螺栓摩擦型连接于工字形柱翼缘上。钢材为Q345,10.9级M20螺栓，喷砂

后生赤锈解决接触面。实验穿螺栓强度与否满足规定。

(P=155kN,〃=0.5,N：=69.75ZN)

7、如图所示角钢和节点板采用两边侧焊缝连接，静力荷载设计值N=660kN,

角钢为2L110x10,节点板厚度钢材为Q235,焊条为E43系列，手工

焊，角焊缝强度设计值/；=160N/mm2。使拟定所需角焊缝焊脚尺寸hf和实际长

度。

8、试计算图所示拉弯构件强度和刚度。轴心拉力设计值N=210kN,杆中点搐向

集中荷载设计值F=31.2kN,均为静力荷载，钢材Q235。［入］=350小户1.05小2=1.2。

一种角钢L140x90x8截面特性和重量:A=18,0cm2,q=14.2kg/m,Ix=366cm4,

ix=4.5cm,Zy=45mm。

钢构造参照答案

一、填空题

1、承载能力极限状态、正常使用极限状态；2、屈服点、抗拉强度、伸长率；3、

冷弯性能；4、角钢、槽钢、工字钢、H型钢；5、热脆、冷脆；6、孔壁挤压、

栓杆抗剪；7、延性变形、纤维状；8、伸长率、收缩率；9、韧性、冷弯性能；

10、普通螺栓、高强度螺栓；11、O.5ho、2ho；12、直焊缝、102；13、叠接、

平接；14、靴梁、隔板、肋板；15、剪力、拉力、剪力和拉力；16、钢板、热轧

型钢、薄壁型钢；17、变形、平直；18、塑性变形、冶金质量；19、塑性、冲击

韧性；20、焊缝连接、螺栓连接、钾钉连接；21、弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈

曲；22、纵向加劲肋、短加劲肋；23、运送、V形；24、较接、刚接；25、抗弯

强度、靴梁、柱身；26、螺栓杆剪断、孔壁挤压、钢板被拉断；27、235N/nm2；

28、平均应力；29、静力强度；30、两端大而中间小；31、支撑加劲肋；32、1.05、

1.2；33、bt-tdo；34、考虑到受力时偏心作用；35、横向加劲肋；36、局部压

应力、折算应力；37、Q235、Q345、Q390、Q420；38、受压翼缘；39、钢板、型

钢；40、摩擦型、承压型。

二、判断题

1、X2、X3、X4、J5、J6、X7、义8、X9、，10、

J11、J12、V13、J14、X15、X16、V17、V

18、V

三、简答题

1、（1）钢材强度高，塑性和韧性好；（2）材质均匀，和力学计算假定比较符合;

（3）钢构造制造简便，施工周期短；（4）钢构造质量轻；（5）钢材耐腐蚀性差;

（6）钢材耐热但不耐火。

2、（1）大跨度构造；（2）重型厂房构造；（3）受动力荷载影响构造；（4）可拆

卸构造；（5）高耸构造和高层建筑；（6）容器和其她构筑物；（7）轻型钢构造。

3、塑性好则构造破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏危险性，并且塑性变

形还能调节局部高峰应力，使之趋于平缓。韧性好表达在动荷载作用下破坏时要

吸取较多能量，同样也减少脆性破坏危险限度。

4、超过屈服点即有明显塑性变形产生构件，当达到抗拉强度时将在很大变形状

况断裂，称为延性破坏。由于破坏前有很明显变形，并有较长变形持续时间，便

于发现和补救。与此相反，当没有塑性变形或只有很小塑性变形时即发生破坏，

是材料脆性破坏。

5、（1）较高强度，即抗拉和屈服强度比较高；（2）足够变形能力，即塑性韧性

好。（3）良好加工性能。

6、构造或构件重要性：荷载性质；连接办法；工作条件；对于重要构造、直接

承受动载构造、处在低温条件下构造及焊接构造，应选用质量较高钢材。

7、含义一：构件绕两个主轴稳定性力求一致，没有强轴和弱轴之分；含义二：

构件整体屈曲应力与构成板件局部屈曲应力力求一致，即局部和整体稳定性一

致。

8、（1）有铺板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固相连接，能制止梁受压翼缘侧向

位移时；（2）H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度与其宽度之比不超过

规范规定限值时；（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足特定规定期。

9、分格构式压弯构件平面外稳定性在分肢验算时己得到保证。

10、（1）采用合理施焊顺序；（2）施焊前给构件一种和焊接变形相反预变形，使

构件在焊接后产生焊接变形与之正好抵消；（3）对于小尺寸焊件，在施焊前预热,

或施焊后回火，可消除焊接残存应力。

11、（1）焊接位置要合理；（2）焊缝尺寸要恰当；（3）焊缝不适当过度集中；（4）

应尽量避免三向焊缝相交；（5）要考虑钢板分层问题。

12、答：钢构件在孔洞、缺口、凹角等缺陷或截面变化处，由于截面突然变化，

致使应力线曲折、密集，故在孔洞边沿或缺口尖端附近，产生局部高峰应力，别

的部位应力较低，应力分布很不均匀，这种现象祢为应力集中。

13、被连接构件是刚性，而螺栓则是弹性；各螺栓绕螺栓群形心旋转，其受力大

小与其至螺栓群形心距离成正比，力方向与其和螺栓群形心连线相垂直。

14、（1）截面刚度；（2）受压翼缘自由长度；（3）支承状况：（4）荷载作用位置;

（5）荷载类型。

15、（1）被连接件是绝对刚性，它有绕焊缝形心0旋转趋势，而角焊缝自身是

弹性；（2）角焊缝群上任一点应力方向垂直于该点与形心连线，且应力大小与连

线长度成正比。

16、在梁两端作用有弯矩恢，做为绕梁惯性矩较大主轴即x轴弯矩。当M较

小时，梁仅在弯矩作用平面内弯曲，但当帆逐渐增长，达到某一数值时，梁将

突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失继续承载能力。这种现象称为梁丧失整体稳定。

17、%一—受剪面数目；d一一螺栓杆直径；一一螺栓抗剪强度设计值；工I

——在同一受力方向承压构件较小总厚度；乃一一螺栓承压强度设计值。

18、0.9——抗力分项系数倒数；川——一种螺栓传力摩擦面数目；〃——摩擦面

抗滑移系数；P一一高强度螺栓预拉力。

19、在弹性阶段最大弯矩Me=WJy=!^-fy

在塑性阶段最大弯矩Mp=Wpilfy=^-fy

%，一加0/4_6-二

截面形状系数万状"加声=

20、4——梁在侧向支承点间对微面弱轴y-y长细比；A——梁毛截面面积；h、

3——梁截面全高和受压翼缘厚度；W——截面最大受压纤维毛截面模量；fy——

钢材屈服强度。

四、计算题

1、解（1）距支座2.4m处内力计算

用=乎6/2=150X2.4X（8—2.4）/2=1008kN•m

V=<7（Z/2-a）=150（8/2-2.4）=240kN

（2）焊缝计算截面几何特性值计算

/.=（25OX1032s—24OX1OOOS）/12=2898X106mm'

W.=2898X107516=5.6163X104mm3

Sr=25OX16X508=2.032X10€mm3

Sw=2.032X10€+10X500X500/2=3.282X10*nin?

（3）焊缝强度计算

1008XIO6

小一口-5.6163X1O6

=179.5N/mm2V/「=185N/mm2（满足）

二V・S.240X10*X3.282X106

J=―2898X10®X10

=27.2N/mm?V/V，=125N/mn?（满足）

5=0—•牛=179.5X=173.9N/mm2

nlUoZ

v

=二S,二240X103X2.032X106

门=Iw・4=2898X105X10

=16.8N/mm:

22

J52+3h2=/173.924-3XI6.8=176.3N/mm

<1，l/,w=l.1X185=203.5N/mm"满足）

2、解：螺栓群承受弯矩

M=Vi?=450x（）.l2=54kN-m

一种螺栓抗拉承载力设计值为

N：=AJ〃=2.448x170x10-1=41.62攵N

螺栓最大拉力

町

N,而倒"『6W".62ZN

满足规定。

3、解：⑴截面特性

A=2x20x1.4+20x0.6=68cm2

IX=(20X22.83-19.4X203)/12=6821cm4

34

Iy=2xl.4x20/l2=1867cm

^=1(")2°"iy==5.24cm

(2)刚度和整体稳定验算

4=h=型2_=59.88<[/l]=l5()4=4=网=57.25<[A]=150

i10.02f5.24

人rJv

9=0.808

N_llOOxIO'

=200.2N/mm2</=215N/min2

^4-0.808x68xl02

满足规定。

（3）局部稳定验算

}=6.93<(10+0.14曲)J牛<(10+0.1x59.88)235=15.99

翼缘

235

旧旷%200<(25+0.5x59.88)后|=54.94

腹板△•二一=33.33<(25+0.5Q

6

满足规定。

4、解;

2X0.7X0.8X19.22/2

x=5.39cm

0.7x0.8(2x19.2+30)

/=0.7x0.8—+19.2X152X2=6098.4C〃/

I12J

、I923

70.7x0.8x30x5.392+2x0,7x0.8x

'12

<192V

+0.7x0.8x19.2—--5.39x2

I2)

=1529.816。〃

4

J=Ztv4-Ztiv=7628.216cm

N/mm~

7>,60xl0-xl38.1

==10863N/mm2

,J76282160

2

108.623

+(d)2I+117.9832=147.8IN/mm2</；,=160N/mm2

留1.22

5、解：一种螺栓抗拉承载力设计值为：

b3

N：=Aeft=245X170X10-=41.65W

1号螺栓所受力为：

N,=&、=—%以入地=375kN<=41.65攵N

12(30()?+2()(户+10()2)，

满足规定。

6、解:

NJ=O.9n//xP=0.9X1X0.50X155=69.75kN

作用于螺栓群中心O的竖向剪力/和扭矩丁分别为:

V=90kN

T=W=90X0.3=27kN-m

最不利螺栓在最外推,其受力为：

Xz/+S.y/=6X7:4-4X7.5，=519cn?

27X10'X7§kN

M/=

十大yj519X10^—39.02kN

Tx27X10^70__,

Ni/=t519Xlb<=36-492kNM

M,­=15kN

NJ2=

=/39.02'+(36.42+15»=64.55kN

<N/=69.75kN(满足)

7、解：

最小hehf>\.54t=1.5V12=5.2mm

角钢肢尖处最大而：h自