中南大学《钢结构设计原理》

中南大学《钢结构设计原理》

一、问答题

1.钢结构具有哪些特点?

2.钢结构的合理应用范围是什么?

3.钢结构对材料性能有哪些要求?

4.钢材的主要机械性能指标是什么?各由什么试验得到?

5.影响钢材性能的主要因素是什么?

6.什么是钢材的疲劳?影响钢材疲劳的主要因素有哪些？

7.选用钢材通常应考虑哪些因素?

8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？

9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？

10.焊缝的质量级别有几级?各有哪些具体检验要求?

11.对接焊缝的构造要求有哪些？

12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？

13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余

变形对结构性能有何影响?减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些?

14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接,在抗剪连接中,它们的传力方式和

破坏形式有何不同？

15.螺栓的排列有哪些构造要求?

16.普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时,哪些破

坏形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的?如何防止？

17. 高强度螺栓的８．８级和１0.9级代表什么含义? 18. 轴心压杆有哪些屈曲形式？

19. 在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？

20. 在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时,对虚轴为什么要采用换算长细比？

21. 什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么?提高钢梁整体稳定的有效措施是什么?

22. 什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 23. 压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 24. 压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 二、 计算题

1. 试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F ＝2２0kN 。钢材Q ２３５,焊条E43,手工焊,无引弧板,焊缝质量三级。有关强度设计值w c f ＝215 N ／mm 2，w t f =185 N/m ｍ2 。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）

解:一、确定对接焊缝计算截面的几何特性

1.计算中和轴的位置(对水平焊缝的形心位置取矩） cm y cm y b a 1.219.931 9.95.01

)120(1)130(5

.151)130(=-==+⨯-+⨯-⨯⨯-=

２.焊缝计算截面的几何特性 全部焊缝计算截面的惯性矩 422347904.91)120(1.61)130()130(112

1

cm I w =⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯=

全部焊缝计算截面的抵抗矩

2271

.214790 4849.9479033cm y I W cm y I W b w b

w a w a

w ======

腹板焊缝计算截面的面积 2

291)130(cm A w w =⨯-=

二、验算焊缝强度 1.a 点

满足）(/185/9.9010

4841020220223

4

mm N f mm N W M w f a w a =<=⨯⨯⨯==σ 2.b 点

满足）(1601596.91)22

.17.158()(22

22MPa f MPa w f f f f =<=+=+τβσ

3. 设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度L 1＝?,L 2＝? 已知:采用三面围焊：h f =6ｍm,f w ｆ＝160N/ｍｍ2,N=529kN(静载设计值) 解:kN f L h N w f f w f 2.1311016022.116067.07.0333=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=-∑β

kN N N K N 7.3042/2.1315297.023

11=-⨯=-

=ﻩﻩﻩ

kN N

N K N 1.932/2.1315293.02

322=-⨯=-= ﻩﻩﻩ

mm f h N l w

f

f 22716067.02107.3047.023

11=⨯⨯⨯⨯=⨯=ﻩ ﻩ

mm f h l w

f

f 6916067.027.0222=⨯⨯⨯=⨯=

４.设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N=1250kN,(静载设计值),钢材Ｑ23５,焊条E43,手工焊。有关强度设计值ƒﻩ=２１5 N ／mm 2，

f w f =1６０N ／mm 2。图示尺寸单位mm.(焊缝L W2实际长度取cm 整数)

端距 0.4320=d ﻩﻩ 取50

ﻩ

ﻩ

边距

25.325.10=d ﻩﻩ取４0

ﻩﻩﻩ

d) 净截面验算

2210618)5.212160( mm A I I n =⨯⨯-=-

MPa N 285106003

=⨯==σ>2１5M Ｐａ

I Ｉ截面净截面面积为 2098.284.1)15.2225()(cm t d n b A III III n =⨯⨯-=-=

三个截面的承载设计值分别为

I －I 截面：kN N f A N I n 68868800021510322

==⨯⨯== ＩI －II 截面:kN N f A N II n 4.6336334002151046.292

==⨯⨯==

III －III 截面：因前面I －I 截面已有n 1个螺栓传走了（n １／n)N 的力,故有f A N n

n II n =-

)1(1

kN N n

n f A N II n 701701000)9/11(2151098.28)

1(21==-⨯⨯=-=

构件所能承受的最大轴心力设计值按II-II 截面kN N 4.633= 三、连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V-V 截面确定)

kN

N f A N cm t d n b A v

n

V v n 1.6386381002151068.2968.298.02)15.2325()(2

2

0==⨯⨯===⨯⨯⨯-=-=

通过比较可见,接头所能承受的最大轴心力设计值应按构件I Ｉ-II 截面的承载能力取值，即

kN N 4.633max =。再者,若连接盖板不取2块8mm 厚钢板而去2块7mm,即与构件等厚，则会因开孔最多

其承载力最小。