钢结构设计原理（答案）

钢结构设计原理（答案）
一、填空题（每空1分，共10分）
1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和。

2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为、搭接、角接和T 形连
接。

3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和的验算。

4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有、和。

5、梁整体稳定判别式11l b 中，1l 是 1b 。

6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于。

7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时，对一般梁可不配置加劲肋。

二、单项选择题（每题2分，共40分）
1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，
采用E43焊条。

(A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须
2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为y
f t b 235)
1.010(1λ+≤，其中λ的含义为。

(A)构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比
(C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100
3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式
x 1(10.8')
mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，其中，1x W 代表。

(A)受压较大纤维的净截面抵抗矩
(B)受压较小纤维的净截面抵抗矩(C)受压较大纤维的毛截面抵抗
矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩
4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是。

(A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能
(C)抗拉强度、屈服强度、伸长率(D)屈服强度、伸长率、冷弯性能
5、随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是。

(A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降
(B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高
(C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度下降
(D)视钢号而定
6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要的指标是。

(A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度
7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为。

(A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h
8、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时。

(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响
(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β＝1．22
9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑]，其中∑t 为。

(A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ，b+d} (D)min{ a+c+e ，
b+d}
10、承压型高强度螺栓可用于。

(A)直接承受动力荷载 (B)承受反复荷载作用的结构的连接
(C)冷弯薄壁型钢结构的连接(D)承受静力荷载或间接承受动力荷载的连接
11、计算格构式压杆对虚轴x 轴的整体稳定性时，其稳定系数应根据( )
查表确定。

(A)x λ (B)ox λ (C)y λ (D)oy λ
12、实腹式轴压杆绕x,y 轴的长细比分别为x λ,y λ，对应的稳定系数分别为
x φ,y φ，若x λ＝y λ，则。

(A) x φ>y φ (B) x φ=y φ (C) x φ<="" p="" φ="">
13、轴心受力构件的正常使用极限状态是。

(A)构件的变形规定 (B)构件的强度规定
(C)构件的刚度规定 (D)构件的挠度规定
14、对长细比很大的轴压构件，提高其整体稳定性最有效的措施
是。

(A)增加支座约束 (B)提高钢材强度
(C)加大回转半径 (D)减少荷载
15、梁的最小高度是由控制的。

(A)强度 (B)建筑要求 (C)刚度 (D)整体稳定
16、为了提高梁的整体稳定性，是最经济有效的办法。

(A)增大截面 (B)增加侧向支撑点，减少1l
(C)设置横向加劲肋 (D)改变荷载作用的位置
17、在梁的整体稳定计算中，'
b φ＝l 说明所设计梁。

(A)处于弹性工作阶段 (B)不会丧失整体稳定
(C)梁的局部稳定必定满足要求 (D)梁不会发生强度破坏
18、工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为。

(A)w t h 0≤(25+0.1λ)y f 235；(B) w t h 0≤80y f 235；(C)w
t h 0≤170y f 235 (D)当0≤0a ≤1．6时，w
t h 0≤(160a +0.5λ+25) y f 235；当1．6<0a ≤2.0时，
w t h 0≤(480a +0.5λ-26.2) y f 235；
其中，max
min max 0σσσ-=a 19、弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行和缀材的计算。

(A)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定
性、单肢稳定性
(B)弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性
(C)弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外稳定性
(D)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性
20、算梁的整体稳定性时，当整体稳定性系数b φ大于时，'
b φ应以
(弹塑性工作阶段整体稳定系数)代替b φ。

(A)0.8 (B)0.7 (C)0.6 (D)0.5
三、简答题：（共20分）
1、写出实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取哪些措施？（5分）
2、简述普通螺栓的五种破坏形式，其中哪几种破坏形式通过构造保证，如何保证，哪几种破坏形式通过计算保证？（5分）
3、简述影响钢材力学性能的主要因素。

（5分）
4、简述钢材选用的原则。

（5分）
四、计算题（共30分）
1、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，已知：荷载设计值N ＝300kN ，螺栓M20，孔径21.5mm ，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 。

不考虑螺栓群长度对螺栓强度设计值的影响。

（10分）
2、一工字形截面梁绕强轴承受静力荷载，截面尺寸如图，无削弱。

当梁某一截面所受弯矩设计值M=400kN·m、剪力设计值V=580kN 时，试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。

已知钢材为Q235-B。

（10分）
3、验算如图所示轴心受压柱的强度、整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。

已知轴向荷载设计值为N=1500kN，Q235-B级钢，f=215N／mm2，截面绕x轴为b类截面、绕y轴为c类截面，截面无任何削弱。

（10分）
一、填空题（每空1分，共10分）
1、塑性破坏；
2、对接；
3、刚度（长细比）；
4、弯曲失稳（屈曲）、扭转失稳（屈曲）、弯扭失稳（屈曲）；
5、梁受压翼缘的自由长度，梁受压翼缘
宽度；6、60f h ；7、
二、单项选择题（每题1分，共25分）
1.B
2.A
3. C
4.C
5.A
6. C
7. A
8. C
9. D 10. D
11. B 12. D 13. C 14. A 15.C. 16.B 17.B 18. D 19. D
20. C
三、简答：（共25分）
1、实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式：w t h 0≤ (25+0.5y
f 235) ，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取三种措施：①加大腹板厚度w t ；②加加劲肋，减小腹板高度0h ；③计算时取有效截面。

2、普通螺栓的五种破坏形式：①螺栓杆被剪坏；②螺栓杆或板件挤压破坏；③板件端部剪坏；④板件被拉断；⑤螺栓杆受弯破坏。

其中③⑤通过构造保
证，③通过限制端距≥2d 0，⑤通过限制板叠厚度≤5d ，其中d 为螺栓直径，
d 0为螺栓孔径，①②④通过计算保证。

3、①化学成分的影响：包括碳，硅，锰及一些有害元素硫，磷，氧，氮等。

②冶金缺陷的影响：如偏析，非金属夹杂，裂纹，分层。

③浇注和轧制过程的影响：脱氧程度不同制成的钢材质量不同，轧制程度也影响钢材的力学性能。

④钢材硬化的影响：钢材硬化会降低其塑性和韧性，对钢材不利，硬化可有三种：时效硬化，应变硬化（冷加工硬化），应变时效。

⑤温度的影响：⑥应力集中的影响。

4、①结构的类型和重要性。

重要结构选用质量较高钢材。

②荷载性质，动荷载下选用好钢材。

③连接方法，焊接选用较好钢材。

④结构的工作温度和环境，低温，腐蚀性强的情况下选用质量好钢材。

⑤
受力性质。

如受较大拉力的结构选用好钢材。

四、计算题
1. 解：
螺栓群形心O 处的内力有：轴心拉力3330018055
T N kN ==?=；（1分）剪力4430024055
==?=V N kN ；（1分）弯矩1807.0/2630M Te kN cm ==?=? （1分）
在N 、M 作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为： 11222180630(6.57.0/2)36.53282[2 3.52(3.5 6.5)]
i My T N kN n y ?+=+=+=∑??+?+（2分）
一个螺栓所受到的剪力为：240308
v V N kN n ===（1分）一个高强螺栓受拉承载力设计值：0.80.8155124b t N P kN ==?=（1分）
一个高强螺栓受剪承载力设计值：0.90.910.515569.75b v f N n P kN μ=??==
（1分）所以高强螺栓同时承受拉剪时：
13036.530.72169.75124v b b v t N N N N +=+=< 此连接安全。

（2分）
2. 解：
22202501130A cm =??+?= （0.5分）
3241501222202664496.7=?+=x I cm
（1分） 32022612512.51352.5x S cm =??+??= （0.5分）
31220261040S cm =??=（0.5分）
3164496.7272388.8==x W cm （0.5分）
截面边缘纤维最大正应力：
6322140010/(1.052388.810)159.5/205/===<=x x M W N mm f N mm σ 满足要求；（2分）
腹板中央截面最大剪应力：
33
224580101352.510121.6/125/64496.71010
===<=??x v x w VS N mm f N mm I t τ 满足要
求；（2分）
腹板上边缘处：正应力：6
21450040010155.1/264496.710
=?==?x M N mm I σ（1分）
剪应力：33
21145801010401093.5/64496.71010
===??x w VS N mm I t τ（1分）折算应力：
22224.2/ 1.1 1.1215236.5/==<=?=N mm f N mm
所以此处的折算应力也满足要求。

（1分）
3. 解：
2250.8225 1.490A cm =?+??=；（1分）
3240.825/12225 1.4(12.50.7)13238.5x I cm =?++=；（1分）334250.8/122 1.425/123646.9=?+??=y I cm ；（1分）
12.13; 6.37======x y i cm i cm （1分） 60012.1349.46x ox x l λ===；绕x 轴属b 类截面，所以查表得0.859x =?（1分）3006.3747.10===y oy y l i λ；绕y 轴属c 类截面，所以查表得0.793y ?=（1分）所以3
22150010210.22150.7939000
y N N mm f N mm A ??==<=?整体稳定满足要求（1分）
截面无削弱，故强度自然满足。

（1分）
0250/831.25250.5250.549.4649.73w h t λ==<+=+?=（1分）1250-8/2/148.64100.1100.149.4614.95==<+=+?=b λ（）（1分）
所以局部稳定也能满足要求。