钢结构试题四

钢结构试卷-4
一、单选题（1分×20=20分）
1、下列关于荷载分项系数的论述( )不正确。

A、γG不分场合均取为1.2
B、γG为结构永久荷载分项系数
C、γQ用于计算活荷载效应的设计值
D、γQ一般情况下取1.4，当楼面活荷载大于4kN/mm2时，取1.3
2、验算型钢梁正常使用极限状态的变形时，用荷载( )。

A、设计值
B、标准值
C、组合值
D、最大值
3、钢材的抗拉强度f u与屈服点f y之比f u/f y反映的是钢材的( )。

A、强度储备
B、弹塑性阶段的承载能力
C、塑性变形能力
D、强化阶段的承载能力
4、钢材的冷弯试验是判别钢材( )的指标。

A、强度
B、塑性
C、塑性及冶金质量
D、塑性及可焊性
5、在常温和静载作用下，焊接残余应力对下列哪一项没有影响( )
A、静力强度
B、刚度
C、低温冷脆
D、疲劳强度
6、当剪应力等于( )f y时，受纯剪作用的钢材将转入塑性工作状态
A、3
B、2
C、3
/1D、2
/1
7、应力集中愈严重，钢材也就变得愈脆，这是因为（）
A、应力集中降低了材料的屈服点
B、应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到约束
C、应力集中处的应力比平均应力高
D、应力集中提高了钢材的塑性
8、在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。

A.、P f越大，β越大，结构可靠性越差
B.、P f越大，β越小，结构可靠性越差
C.、P f越大，β越小，结构越可靠
D.、P f越大，β越大，结构越可靠
9、当沿受力方向的连接长度l1>15d0时（d0为螺栓孔径），螺栓的抗剪和承压承载力设计值应予以降低，以防止（）。

A.、中部螺栓提前破坏
B.、螺栓的连接变形过大
C.、螺栓受弯破坏
D.、端部螺栓提前破坏
10、承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( )。

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
11、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、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
12、简支梁当( )时整体稳定性最差
A、梁上作用均布弯矩(各截面弯矩相等)
B、满跨均布荷载作用
C、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用
D、跨中集中荷载作用
13、在确定焊接工字形截面高度时可不考虑( )的限制条件。

A、建筑或工艺净空要求,
B、最小刚度要求
C、经济要求
D、工作环境条件要求
14、T形截面（图1）所示的拉弯构件强度计算最不利点为（）。

A、截面上边缘“1”点
B、截面下边缘“3”点
C、截面中和轴处“2”点
D、可能是“1”点，也可能是“3”点
题14图
15、格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑( )。

A、剪力的影响
B、单面连接偏心的影响
C、构件焊接缺陷的影响
D、节点构件不对中的影响
16、实腹式轴心受压构件整体稳定的公式N/( A)≤f物理意义是( )
A、构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值
B、构件截面上的最大应力不超过钢材抗压强度设计值
C、构件截面上的最大应力不超过欧拉临界应力设计值
D、构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值
17、当钢材为Q235B与Q345B用手工焊接时，宜采用( )型焊条。

A 、碳钢E43 B、碳钢E50 C、低合金E50 D、低合金E55
18、在力学缺陷和几何缺陷中，( )对钢材轴心受压杆的临界力影响最大。

A、初弯曲
B、初扭曲
C、初偏心
D、残余应力
19、弯矩作用平面在对称平面内的实腹式压弯构件，在弯矩作用平面内的失稳形式是( )。

A 、空间失稳B、平面弯曲失稳 C 、扭转失稳D、弯扭失稳
20、在弹性阶段，侧面角焊缝上应力沿长度方向的分布为( )。

A、均匀分布
B、一端大一端小
C、两端大而中间小
D、两端小而中间大
二、判断题（1分×10=10分）
1、钢结构受拉构件一般只须计算强度和刚度。

（）
2、为了消除对接焊缝起弧和落弧不易熔透而出现的焊口,通常采用设置引弧板。

（）
3、当焊缝质量标准为一、二级时，认为对接焊缝的设计强度与母材相等。

（）
4、双轴对称十字形截面轴心受压构件一般发生的屈曲形式是扭转屈曲。

（）
5、缀条格构柱的斜缀条按受拉构件计算。

（）
6、工字形截面梁腹板的局部稳定是通过限制板件高厚比来保证的。

（）
7、钢材的疲劳破坏是积累损伤的结果。

（）
8、屋盖支撑体系中的刚性系杆既可受拉也可受压压杆。

（）
9、高强度螺栓承压型连接可以用于直接承受动荷载的结构。

（）
10、钢结构构件的疲劳计算采用允许应力幅法，且应力按弹性计算。

（）
三简答题（每小题5分，共20分）
1、试简述化学元素硫和磷对钢材材性的影响。

2、简述影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施。

3、《规范》给出了几条轴心受压构件的代表曲线？是依据哪些情况来制定这些柱子曲线的？
4、计算格构式压杆绕虚轴弯曲的整体稳定性时，为什么要采用换算长细比？
四、计算题（50分） 1、如图所示一钢板与工字形柱的角焊缝T 形连接。

手工焊，E43型焊条，h f =8mm 。

设钢板高度为2a=400mm ，钢板与一斜拉杆相连，拉杆受力F 。

钢材采用Q235 钢，试求两条焊缝能传递的静载设计值F 。

已知
w
2
f
160N /m m
f = （10分）
题1图
2、如图2所示一牛腿，用C 级螺栓连接于钢柱上，牛腿下设有承托板以承受剪力。

螺栓公称直径M20，孔径d 0=22mm ，螺纹处有效直径d e=17.65mm ，螺栓布置如图3。

竖向荷载设计值F =1.0×105 N （静载），距柱翼缘表面200mm 。

轴心拉力设计值N =1.0×105 N 。

试验算螺栓强度（12分） 已知、
b
2
t 170N /m m
f =
题2图
3、某简支梁跨长为5.5m ，在梁上翼缘承受均布静力荷载，恒载标准值为10.2kN/m （不包括梁自重），活载标准值为25kN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，
钢材为Q235钢，梁的容许挠度为l /250。

若选用型钢Ⅰ36b ，其单位长度质量为65.7kg/m ，梁的自重荷载为0.644kN/m ，I x =16574cm 4，W x =921cm 3，I x /S x =30.6cm ， t w =12.0mm ，试验算该受弯构件设计是否合理。

（13分） 已知、
2
215N /m m
f =2
125N /m m
v f = 1.05x γ=
题3图
4、某焊接工字形截面压弯构件，翼缘板截面－300×14；腹板截面－560×10，截面翼缘为剪切边（对x 轴为b 类截面，对y 轴为c 类截面），钢材为Q345钢。

两端铰接，长度为15m ，承受的轴心压力设计值为N =900kN ，在杆的中央有一横向集中荷载设计值P =120kN ，在弯矩作用平面外位于杆的三分点处各有一个支撑点，如图4所示。

假设构件的局部稳定满足要求，试验算此构件其他方面是否满足要求。

已知、 1.05x γ=，2
310/f N m m = []150λ= 1.0m x β= 1.0tx β= 1.0η=弯矩平面
内整体稳定计算公式、
()110.8/m x x
x x x Ex
M N
f
A W N N βϕγ+
≤'-，
2
'
2
1.1E x
x
E A
N
πλ=
；弯矩平面
外整体稳定计算公式、1tx x y b x
M N
f
A W βη
ϕϕ+≤，
2
1.0744000235
y
y b f λϕ=-。

（15分）
题4图
b类截面轴心受压构件的稳定系数ϕ
c类截面轴心受压构件的稳定系数ϕ
钢结构试卷-4 参考答案
一、单选题（1分×20=20分）
1、A
2、B
3、A
4、C
5、A
6、C
7、B
8、B
9、D 10、B 11、A 12、A 13、D 14、B 15、B 16、D 17、A 18、D 19B 20、C
二、判断题（1分×10=10分）
1、√
2、√
3、√
4、√
5、×
6、√
7、√
8、√
9、× 10、√
三 简答题（每小题5分，共20分）
1、答、硫会引起钢材的热脆，还会降低钢材的冲击韧性、疲劳强度、抗锈蚀性能和焊接性能，在厚钢板中还会引起钢材的层状撕裂；磷可以提高钢材的强度和抗锈蚀能力，却严重的降低 钢的韧性、塑性、冷弯性能和焊接性能，特别是在温度较低时会导致钢材发生冷脆。

2、答、影响梁整体稳定的因素有荷载的类型；荷载的作用位置；梁的侧向刚度、扭转刚度、翘曲刚度；受压翼缘的自由长度；梁的支座约束程度。

增强梁整体稳定的措施有增大受压翼缘的宽度；在受压翼缘设置侧向支撑；当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采取闭合箱形截面；增加梁两端的约束提高其稳定承载力；采取措施使梁端不能发生扭转。

3、答、《规范》给出了4条轴心受压构件的代表曲线。

根据不同截面形状、不同加工条件和相应的残余应力大小、不同的弯曲屈曲方向以及l/1000的初弯曲来制定这些柱子曲线的。

4、答、格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时，两分肢非实体相连，连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式构件腹板弱，除弯曲变形外，还需要考虑剪切变形的影响，因此稳定承载力有所降低。

四、计算题（50分）
1、解、将拉力F 分解为垂直于焊缝长度的分力0.6x F F =和沿焊缝长度的分力
0.8y F F
=，则、（1分）
(
)4
0.61.395
10
20.7840028
x
f
e w
F F
F h l
σ
-=
=
=⨯⨯⨯⨯-⨯∑ （3分）
(
)4
0.81.86010
20.7840028
y
f
e w
F F
F h l τ
-=
=
=⨯⨯⨯⨯-⨯∑
（3分）
由公式
w f f ≤得 （1分）
160
≤
，求得733 kN F ≤ （2分）
2、解、用C 级螺栓（承托承受剪力） 1.螺栓承载力设计值。

一个C 级螺栓在杆轴方向受拉的承载力设计值b
t N 为
2
244.8170
41616 N
4
b
b b
t t
t e t d N f A f π=
==⨯= （3分）
2.螺栓的拉力计算及螺栓强度验算
先假定被连接构件绕螺栓群的形心转动，此时弯矩的设计值
57
10200210 N mm M Fe ==⨯=⨯⋅ （1分）
故连接中螺栓最小拉力值为
()
5
7
1min 22
2
1.01021014018571 N
10
470140
i
M y N N n m y
⨯⨯⨯=
-
=
-
=-⨯+∑ （4分）
由于min 18571 N 0N =-<，说明被加构件应偏安全地认为绕底排螺栓转动，由对底排螺栓取矩，取顶排螺栓最大拉力值为
()()
55
11
max 2
2
2
2
2
4
4
(10200 1.010140)280270140210280
3.2410 N
4.1610 N i b
t Fe N e y N m y
N +⨯+⨯⨯⨯=
=
⨯+++=⨯<=⨯∑ （4分）
所以连接满足要求。

3、解、梁上的均布荷载标准值 10.2
25
0.644
35.84k q k N m =++= （1
分） 梁上的均布荷载设计值 1.2(10.20.644)1.42548q k N
m =⨯+
+⨯= （
1分）
跨中的最大弯矩标准值
2
2
max 35.84 5.5
135.588k ql M kN m
⨯=
=
=⋅ （1分）
跨中的最大弯矩设计值
2
2
max 48.01 5.5
181.58
8
ql M kN m
⨯=
==⋅ （1分）
支座处的最大剪力设计值 m
a
x
48.01
5.5
132.0
2
2
ql V kN ⨯==
= （1分）
强度验算
弯曲正应力
6
22
3
181.510
187.7/215/1.0592110
x nx
M
N m m f N m m
W σγ⨯=
=
=<=⨯⨯
（2分）
支座处最大剪力 22
132.0100030.61010
43.1/125/w
v VS It N m m f N m m τ⨯=
=
⨯⨯=<= （2分）
强度满足要求。

刚度验算
[]4
4
5
4
5535.845500
384384 2.06101657410
5500 12.522250
250
ql
v EI
l m m v m m
⨯⨯=
=
⨯⨯⨯⨯=<=
== （3分）
刚度满足要求。

对于型钢截面无须进行局部稳定验算；另外梁的受压翼缘有可靠侧向支撑，整体稳定得到保障。

综上所述该受弯构件设计合理。

（1分） 4、解、1.构件截面特性
2
56123014140A c m =⨯+⨯⨯= （0.5分）
3
24
1.0562 1.43028.78382512
x I cm
⨯=
+⨯⨯⨯= 24.47x i c m =（1.5分）
3
4
21.4
30630012y I cm ⨯⨯=
= 6.71y i c m
= （1.5分）
3
183825285129.4
x x I W cm
y
=
== （0.5分）
2.强度计算
跨中最大弯矩
m
a
x
1120154504
M k N m
=⨯⨯=⋅ （1分）
36
2
2
3
9001045010
64.3150.3214.6/14010
1.05285110
x
n
x nx
M
N N m m f
A W γ⨯⨯+=
+
=+=<⨯⨯⨯（2分）
强度满足要求。

3.弯矩平面内稳定计算
柱在框架平面内的计算长度为 015x l m =
[]0/1500/24.4761
.3150x x x l i λλ===<= （1
分）
由74.27λ=，查轴心受力稳定系数表得
0.724x ϕ=（焊接、剪切边，属于b 类截面）
2
22
3
2
2
20600014010
10
68861.1 1.161.3
Ex
x
EA
N kN
ππλ
-⨯⨯⨯'==
⨯=⨯（1分）
平面内仅一跨集中力作用， 1.0m x β=
()()
13
6
2
3
2
2
10.8/90010
1.045010
0.72414010
1.05285110
10.8900/688688.8167.9256.7/310/m x x
x x x Ex
M N
A W N N N m m f N m m
βϕγ+
'-⨯⨯⨯=
+
⨯⨯⨯⨯-⨯=+=<= （2分）
平面内稳定性满足。

4.弯矩平面外稳定计算
因柱平面外三分点有侧向支撑，故柱平面外的计算长度为 05y l m =
[]0/500/6.71
74.52150
y y y l i λλ
===
<= （1分）
由90.29λ=，查轴心受力稳定系数表得
0.515
y ϕ=（焊接、剪切边，属于c 类截面）
2
2
74.52345
1.07
1.070.88544000
23544000235y
y
b f λϕ=-⋅
=-= （1分）
AB 段 最大弯矩 605300B C M M kN m ==⨯=⋅
弯矩系数（一端弯矩为零）0.65tx β=
BC 段 最大弯矩 m a x 607.5
450M k N m =⨯=⋅
弯矩系数（有弯矩和横向荷载，同向曲率） 1.0tx β=
故应对BC 段计算即可
3
6
2
3
2
2
90010
1.045010
10.51514010
0.885285110
124.8178.3303.1/310/tx x y b x
M N
A
W N m m f N m m
βη
ϕϕ⨯⨯⨯+=
+⨯
⨯⨯⨯⨯=+=<= （2分）
平面外稳定性满足。