钢结构设计原理作业参考答案
(完整版)钢结构设计原理习题集及答案
应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构
2．试举例说明钢结构的主要发展趋势。
答：（1）高性能钢材的研制；（2）设计方法和计算理论的改进；（3）结构形式的革新
显而易见，在受剪连接中，摩擦型高强度螺栓开孔对构件截面的削弱影响较小。
第五章轴心受力构件
练习题
一、选择题
1．对于焊接组合工字形截面轴心受压杆，其腹板局部稳定的高厚比限制条件是根据边界条件为的矩形板单向均匀受压确定的。
A．两受荷边简支，另两边弹性嵌固；B．四边弹性嵌固；
C．两边简支，另两受荷边弹性嵌固；D．四边简支
B．单个螺栓的承压承载力设计值；
C．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较小值；
D．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较大值。
3．如图所示，一截面尺寸100×8的板件与厚度为10mm的节点板仅用侧焊缝连接（承受静载），根据焊缝长度的构造要求，侧焊缝长度最有可能取。
A．40mm；B．80mm；
C．120mm；D．400mm
答：所谓可靠度，就是结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。对于一个结构而言，比较可行的方法是，以可靠指标的计算来代替可靠度的计算。可靠指标β＝μz/σz，β与失效概率Pf有确定的一一对应关系，β增大，Pf减小。
钢结构设计原理课后习题答案
钢结构设计原理课后习题答案 1. 请计算以下梁的截面模量：截面尺寸，宽度b=300mm，高度h=500mm，截面积A=150000mm²。
截面模量的计算公式为，S = bh²/6。
代入数据计算得，S = 300mm × (500mm)²/6 = 25,000,000mm³。
2. 请计算以下梁的弯矩：荷载，P=100kN。
距离，L=5m。
弯矩的计算公式为，M = PL。
代入数据计算得，M = 100kN × 5m = 500kNm。
3. 请计算以下梁的抗弯能力：截面模量，S=25,000,000mm³。
弯矩，M=500kNm。
抗弯能力的计算公式为，σ = M/S。
代入数据计算得，σ = 500kNm/25,000,000mm³ = 0.02N/mm²。
4. 请计算以下梁的剪力：荷载，P=50kN。
剪力的计算公式为，V = P。
代入数据计算得，V = 50kN。
5. 请计算以下梁的截面面积：截面尺寸，宽度b=400mm，高度h=600mm。
截面面积的计算公式为，A = bh。
代入数据计算得，A = 400mm × 600mm = 240,000mm²。
6. 请计算以下梁的抗剪能力：截面面积，A=240,000mm²。
剪力，V=50kN。
抗剪能力的计算公式为，τ = V/A。
代入数据计算得，τ = 50kN/240,000mm² = 0.000208N/mm²。
7. 请计算以下梁的轴心受压能力：截面面积，A=200,000mm²。
轴心受压能力的计算公式为，N = fA。
代入数据计算得，N = 0.6 × 200,000mm² = 120,000N。
8. 请计算以下梁的轴心受拉能力：截面面积，A=300,000mm²。
轴心受拉能力的计算公式为，N = fA。
钢结构设计原理作业部分答案
《钢结构设计原理》作业标答 3. 连接3.8 试设计如图所示的对接连接 （直缝或斜缝） 。
轴力拉力设计值 N=1500kN， 钢材 Q345-A， 焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。
三级焊缝 查附表 1.3： f t w 265N/mm2 ， f vw 180N/mm2 不采用引弧板： l w b 2t 500 2 10 480mm10 500解：NNN 1500 103 312.5N/mm2 f t w 265N/mm2 ，不可。
lw t 480 10改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度： (b / sin ) 2t (500/ sin 56) 20 (500/ 0.829) 20 583mm lwN sin 1500 103 0.829 213N/mm2 f t w 265N/mm2 t lw 583 10 N cos 1500 103 0.559 144N/mm2 fvw 180N/mm2 t lw 583 10设计满足要求。
方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。
此时设置引弧板求解方便些。
3.9条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
查附表 1.3： f fw 200N/mm2 试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。
设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连 接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。
所需盖板厚度： A 500 10 t2 1 5.4mm ，取 t2=6mm 2b 2 460 由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母 材等强，则盖板厚则不小于 14mm。
(参考资料)钢结构设计原理课后习题作业及答案
。要求：
（1）验算整体稳定性
（2）验算局部稳定性
习题六
如图所示 工字形简支主梁，Q235F 钢，f =215N/mm2 ，fv =125N/mm2 承受两个次梁传来的集中
力P =250KN 作用（设计值），次梁作为主梁的侧向支承，不计主梁自重，
。
某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图 4-4 所示。柱的上、下端均为铰接，柱高 4.2m，承受
的轴心压力设计值为 1000kN，钢材为 Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为 E43 系列，手工焊。试 验算该柱是否安全。
习题八
4
焊缝设题四题四习习图323习习3题五题五一实腹式轴心受压柱承受轴压力3500kn设计值计算长度l0x10ml0y5m截面为焊接组合工字型尺寸如图所示翼缘为剪切边钢材为q235容许长细比
习题一
习题二 如图所示梁柱连接节点的角焊缝，图示位置作用有剪力V、轴力N、弯矩M。梁
截面尺寸如图。采用直角角焊缝，设焊角尺寸为hf，求焊缝最不利受力点的应力值。
1
习题三 如图所示柱的牛腿节点处角焊缝，图示位置作用有剪力V、轴力N、弯矩M。采用直角角
焊缝，设焊角尺寸为hf，求焊缝最不利受力点的应力值。
习题四
图 3-23
2
习题五
一实腹式轴心受压柱，承受轴压力 3500kN（设计值），计算长度 l0x =10m，l0y =5m，截面为焊接
组合工字型，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比
钢结构设计原理作业参考答案
按构造要求确定焊角高h f 为h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mmmm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21查表1－4得fw t =160 N/mm2则 kN N 8.42631616022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度()mm f h N N L wt f W 57516067.0410975.40955057.0431=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=取L W =60mm.则盖板全长为：mm L L W 130********=+⨯=+⨯=3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。
（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M II M ww =）解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值()4237393605953601440006124021200.1121cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.1121cm I w =⨯⨯=21201120cm A w =⨯=验算正应力m kN M I I M w w ⋅=⨯==9.48673936014400025002246/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力2223/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足验算折算应力222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。
钢结构设计原理习题及答案.
钢结构设计原理习题集及答案第一章绪论练习题一、简答题1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构2．试举例说明钢结构的主要发展趋势。
答：（1）高性能钢材的研制；（2）设计方法和计算理论的改进；（3）结构形式的革新第二章钢结构的材料练习题一、单项选择题1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。
(A) 脆性破坏 (B)塑性破坏 (C) 强度破坏 (D) 失稳破坏2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。
(A) 比例极限 (B)弹性极限 (C) 屈服点 (D) 极限强度3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D__表示。
(A) 流幅 (B)冲击韧性 (C) 可焊性 (D)伸长率4、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后¬__ A___。
(A) 强度提高 (B)塑性提高 (C) 冷弯性能提高 (D) 可焊性提高5、下列因素中_ A__与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
(A) 钢材屈服点的大小 (B) 钢材含碳量(C) 负温环境 (D) 应力集中6、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性_ B__。
(A) 升高 (B)下降 (C) 不变 (D) 升高不多7、钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。
(A) 承受剪切 (B) 承受弯曲(C)单向拉伸 (D) 两向和三向受力二、名词解释1．应力集中和残余应力答：（1）应力集中：实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以及钢材内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高峰，而且会在孔口附近产生垂直于力的作用方向的横向应力，甚至会产生三向拉应力；（2）残余应力：在浇注、轧制和焊接加工过程中，因不同部位钢材的冷却速度不同，或因不均匀加热和冷却而产生。
钢结构设计原理 作业参考答案及考试范围
P 1073.3试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。
钢材Q235-B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值N=500kN （静力荷载）。
①采用侧焊缝；②采用三面围焊。
解：角焊缝的强度设计值2160/w f f N mm =，焊缝内力分配系数为120.70,0.30K K ==。
焊角尺寸：max min min (1~2)8(1~2)7~64.74f f h t mm mm mmh mm=-=-=== 取6f h mm =①采用两边侧焊缝（转角处做绕角焊）： 110.7500350N K N kN =⋅=⨯=，220.3500150N K N kN =⋅=⨯= 肢背计算长度：31135010260.420.720.76160w w f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1270w l mm =； 肢尖计算长度：31215010111.6120.720.76160w w f f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取2120w l mm =； ②采用三面围焊缝：正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即390w l b mm ==。
3320.720.7690 1.22160147.57w f w f f N h l f kN β=⨯⨯⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=1132231147.570.750035073.79276.21221147.570.350015073.7976.2122N K N N kN N K N N kN =-=⨯-=-==-=⨯-=-= 311276.21106205.516211.5120.720.76160w f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1220w l mm =； 32276.2110656.70662.7020.720.76160w f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取270w l mm =。
钢结构设计原理作业参考答案精选.
按构造要求确定焊角高h f 为h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21 查表1－4得fwt =160 N/mm2则 kN N 8.42631616022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度()mm f h N N L wt f W 57516067.0410975.40955057.0431=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+⨯=+⨯=3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。
（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M II M ww =）解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值()4237393605953601440006124021200.1121cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.1121cm I w =⨯⨯=21201120cm A w =⨯=验算正应力m kN M I I M w w ⋅=⨯==9.48673936014400025002246/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力2223/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足验算折算应力222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。
钢结构设计原理作业参考答案
《钢结构设计原理》作业参考答案作业一一、单项选择题： 1.B 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.B 10.B二、填空题：1.螺栓群形心轴2.设计3.角钢4.沸腾钢5.冲击韧性A KV 值或冲击韧性值或A KV 值6.H7.翼缘8.低或小9.y f /1515 10．X －轴三、简述题：1.钢材在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以至断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。
影响疲劳破坏的主要因素：（1）应力集中 （2）应力幅 （3）应力循环次数2.（1）强度验算fA N n≤=σ （2）刚度验算 ][max λλ≤ （3）整体稳定验算fAN≤min φ（4）局部稳定验算fy t b 235)1.010(max 1λ+≤ fy t h w 235)5.025(max 0λ+≤3.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。
结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。
达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。
4.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比) 较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。
对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为 0.2% 所对应的应力作为屈服点。
四、计算题：1.解：（1）查表可知：45.0=μ P=125KN KN N b v 625.5012545.019.0=⨯⨯⨯= 33022151515001=⨯==d mm ＜l mm 0.1=β（2）受力分析： KN 33060cos30F N x =︒== KN 3060sin30F V y =︒==mmN F F T y x .10297.9180756⨯=+=（3）求各种力单独作下危险螺栓所受的力KNn N N N x 35.743301===KN n V N V y 5.74301===∑∑⨯+⨯=+2222754504iiyx 232500mm =N NT x46110145.2325007510297.9⨯=⨯⨯= NN Ty 4611043.1325005010297.9⨯=⨯⨯=（4）危险螺栓所受合力()()24324311043.1105.710145.21035.7⨯+⨯+⨯+⨯=NKN KN ＜N b v 625.5076.40==2.解：（1）荷载计算 标准值：3450033000⨯+⨯=k q m N 22500=设计值：4.1345002.133000⨯⨯+⨯⨯=d q m N 29700=（2）内力计算：22max 6297008181⨯⨯==l q M d m KN .65.133= （3）查表：A=67.05cm2 Ix=11076cm4 Wx=692.2cm3 rx=1.05 F=215N/mm2 E=2.06×105N/mm （4）验算：强度：①抗弯强度：36102.69205.11065.133⨯⨯⨯=nx x W r M 2221589.183mm N ＜f mm N ==②抗剪强度：对于轧制工字钢，可不验算。
钢结构设计原理课后答案
钢结构设计原理课后答案以下为钢结构设计原理课后答案：1. 梁的弯曲设计原理：- 梁在受力时会发生弯曲变形，根据梁的静力平衡原理，可得到梁的弯矩方程；- 根据材料力学理论，可以推导出梁的弯矩和弯曲曲率之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得梁在受到外力作用时能够保持合理的弯曲变形，从而满足设计要求。
2. 柱的压缩设计原理：- 柱在受压力作用时会发生压缩变形，根据柱的静力平衡原理，可得到柱的压力方程；- 根据材料力学理论，可以推导出柱的压力与变形之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得柱在受到外压力作用时能够保持合理的压缩变形，从而满足设计要求。
3. 接头的设计原理：- 接头是连接钢结构构件的重要部分，其设计原理主要包括强度计算和刚度计算；- 强度计算要考虑接头在受力时承受的拉力、压力和剪力等作用；- 刚度计算要保证接头具有足够的刚度和变形能力，使得构件能够满足整体的刚度要求；- 通常采用焊接、螺栓连接等方式进行接头设计。
4. 桁架结构的设计原理：- 桁架结构是由多个构件组成的三角形结构，其设计原理主要包括构件受力分析和整体稳定性分析；- 构件受力分析要考虑各构件在受荷载作用下的拉力和压力，通过静力平衡方程求解各个构件的受力；- 整体稳定性分析要保证桁架结构在外力作用下不发生整体失稳，通常采用稳定性计算方法进行分析；- 桁架结构设计要满足强度、刚度和稳定性等要求。
5. 桩基设计的原理：- 桩基设计的主要目的是保证建筑物或结构的稳定和承载能力；- 桩基设计的原理包括桩身的承载力计算和桩身的变形计算； - 桩身承载力计算要考虑桩身的竖向承压力和横向剪切力等作用；- 桩身变形计算要考虑桩身在受荷载作用下的竖向和横向变形。
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建议与教材或教师进一步核对。
《钢结构设计原理》——期末考试参考答案
《钢结构设计原理》——期末考试参考答案一、单选题1.对于对接焊缝，当焊缝与作用力间的夹角满足( )时，该对接焊缝的可不进行验算。
A.1B.1.5C.2D.0.5正确答案：B2.对于钢结构的局部失稳，一般不采用( )方式。
A.增加翼缘与腹板厚度B.减小翼缘与腹板的宽度C.提高杆件的强度D.设置加劲肋正确答案：C3.钢材拉伸性能试验采用( )进行检测。
A.压力试验机B.弯折仪C.拉拔仪D.万能试验机正确答案：D4.受弯构件的腹板加劲肋设计原则是（）。
A.无论如何都要设置腹板加劲肋B.调整腹板的高厚比，尽量不要设置加劲肋C.各种加劲肋的功能是不一样的，要依据情况设置D.要优先设置纵向加劲肋正确答案：C5.为了防止轴心受压构件的局部失稳需( )。
A.规定板件有足够的强度B.规定板件的宽厚比C.规定板件有足够的刚度D.规定板件有足够的厚度正确答案：B6.钢梁腹板局部稳定采用( )准则。
A.腹板局部屈曲应力不小于构件整体屈曲应力B.腹板实际应力不超过腹板屈曲应力C.腹板实际应力不小于板的屈服应力D.腹板局部临界应力不小于钢榭屈服应力正确答案：D7.常用的钢结构连接方法中，广泛应用于可拆卸连接方法是( )。
A.焊接连接B.螺栓连接C.铆接连接D.销键连接正确答案：B8.钢梁腹板加劲肋的主要作用是( )。
A.增强截面的抗扭刚度B.保证腹板的局部稳定性C.提高截面的强度D.提高梁的整体稳定性正确答案：B9.轴的刚度分为( )和扭转刚度。
A.扭矩刚度B.弯曲刚度C.抗震刚度D.机动刚度正确答案：B10.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于( )。
A.底板的抗弯刚度B.柱子的截面积C.基础材料的强度等级D.底板的厚度正确答案：C11.直角角焊缝连接的计算是根据( )情况不同分类的。
A.焊缝形式B.钢材型号C.受力情况D.结构形式正确答案：C12.钢材塑性破坏的特点是( )。
A.变形小B.破坏经历时间非常短C.无变形D.变形大正确答案：D13.高强螺栓与普通螺栓之间的主要区别是( )。
钢结构设计原理习题及答案.
钢结构设计原理习题集及答案第一章绪论练习题一、简答题1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构2．试举例说明钢结构的主要发展趋势。
答：（1）高性能钢材的研制；（2）设计方法和计算理论的改进；（3）结构形式的革新第二章钢结构的材料练习题一、单项选择题1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。
(A) 脆性破坏 (B)塑性破坏 (C) 强度破坏 (D) 失稳破坏2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。
(A) 比例极限 (B)弹性极限 (C) 屈服点 (D) 极限强度3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D__表示。
(A) 流幅 (B)冲击韧性 (C) 可焊性 (D)伸长率4、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后¬__ A___。
(A) 强度提高 (B)塑性提高 (C) 冷弯性能提高 (D) 可焊性提高5、下列因素中_ A__与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
(A) 钢材屈服点的大小 (B) 钢材含碳量(C) 负温环境 (D) 应力集中6、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性_ B__。
(A) 升高 (B)下降 (C) 不变 (D) 升高不多7、钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。
(A) 承受剪切 (B) 承受弯曲(C)单向拉伸 (D) 两向和三向受力二、名词解释1．应力集中和残余应力答：（1）应力集中：实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以及钢材内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高峰，而且会在孔口附近产生垂直于力的作用方向的横向应力，甚至会产生三向拉应力；（2）残余应力：在浇注、轧制和焊接加工过程中，因不同部位钢材的冷却速度不同，或因不均匀加热和冷却而产生。
钢结构设计原理作业答案10教材
钢结构设计原理（专升本）阶段性作业1总分：100分得分：0分一、单选题1.最易产生脆性破坏的应力状态是 _____ 。
（4分）（A）单向压应力状态（B）三向拉应力状态参考答案：B2.承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 _________ 。
（4分）（C）抗拉强度、屈服强度、伸长率参考答案：C3.随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是 ______ 。
（4分）（A）钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降参考答案：A4.以下关于应力集中的说法中正确的是 _____ 。
（4分）（B）应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制参考答案：B5.大跨度结构应优先选用钢材，其主要原因是 ______ 。
（4分）（D）钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料。
参考答案：D6.常幅疲劳容许应力幅[△],与系数 c和B有关的是___________ o （4分）（D）构件和连接构造类别参考答案：D7.钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345 时，焊条选用_____ o （4分）（B）E50 参考答案：B8.钢材经历了应变硬化（应变强化）之后 ____ o （4分）（A）强度提高参考答案：A9.钢材的强度指标是 _______ o （4分）（C）屈服点参考答案：C10.____________________________________________ 钢材中硫的含量超过限值时，钢材可能会出现___________________________________________ o（4分）（B）热脆参考答案：B11.____________________________________________ 在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是___________________________________________ 的典型特征。
（4分）（A）脆性破坏参考答案：A12.钢结构用钢的含碳量一般不大于______ o （4分）（C）0.22%参考答案：C13.__________________________________ 钢结构具有良好的抗震性能是因为 o （4分）（C）钢材良好的吸能能力和延性参考答案：C二、填空题1.钢梁进行刚度检算时，按结构的正常使用极限状态计算，荷载应按⑴计算；进行强度、稳定检算时，按结构承载能力极限状态计算，荷载应按___(2)___计算。
钢结构设计原理作业参考答案
《钢结构设计原理》作业参考答案作业一一、单项选择题： 1.B 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.B 10.B二、填空题：1.螺栓群形心轴2.设计3.角钢4.沸腾钢5.冲击韧性A KV 值或冲击韧性值或A KV 值6.H7.翼缘8.低或小9.y f /1515 10．X －轴三、简述题：1.钢材在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以至断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。
影响疲劳破坏的主要因素：（1）应力集中 （2）应力幅 （3）应力循环次数2.（1）强度验算fA N n≤=σ （2）刚度验算 ][max λλ≤ （3）整体稳定验算fAN≤min φ（4）局部稳定验算fy t b 235)1.010(max 1λ+≤ fy t h w 235)5.025(max 0λ+≤3.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。
结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。
达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。
4.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比) 较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。
对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为 0.2% 所对应的应力作为屈服点。
四、计算题：1.解：（1）查表可知：45.0=μ P=125KN KN N bv 625.5012545.019.0=⨯⨯⨯=33022151515001=⨯==d mm ＜l Θmm 0.1=βΘ（2）受力分析： KN 33060cos30F N x =︒== KN3060sin30F V y =︒==mmN F F T y x .10297.9180756⨯=+=（3）求各种力单独作下危险螺栓所受的力KN n N N N x 35.743301===KN n V N Vy 5.74301===∑∑⨯+⨯=+2222754504iiyx 232500mm =N NT x46110145.2325007510297.9⨯=⨯⨯= NN T y 4611043.1325005010297.9⨯=⨯⨯=（4）危险螺栓所受合力()()24324311043.1105.710145.21035.7⨯+⨯+⨯+⨯=NKNKN ＜N b v 625.5076.40==2.解：（1）荷载计算 标准值：3450033000⨯+⨯=k q mN 22500=设计值：4.1345002.133000⨯⨯+⨯⨯=d q mN 29700=（2）内力计算：22max 6297008181⨯⨯==l q M d m KN .65.133= （3）查表：A=67.05cm2 Ix=11076cm4 Wx=692.2cm3 rx=1.05 F=215N/mm2 E=2.06×105N/mm （4）验算：强度：①抗弯强度：36102.69205.11065.133⨯⨯⨯=nx x W r M 2221589.183mm N ＜f mm N ==②抗剪强度：对于轧制工字钢，可不验算。
(完整版)钢结构设计原理习题集及答案
2．冷加工硬化和时效硬化
答：（1）在冷加工（或一次加载）使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸荷后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象称为冷作硬化；在高温时溶于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐由固溶体中析出，生成氮化物和碳化物，散存在铁素体晶粒的滑动界面上，对晶粒的塑性滑移起到遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性和韧性下降。这种现象称为时效硬化（也称老化）；
答：所谓可靠度，就是结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。对于一个结构而言，比较可行的方法是，以可靠指标的计算来代替可靠度的计算。可靠指标β＝μz/σz，β与失效概率Pf有确定的一一对应关系，β增大，Pf减小。
2．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？
答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，称此特定状态为该功能的极限状态。
2．简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？
答：导致脆性破坏的因素：化学成分；冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）；温度（热防止脆性破坏的发生，应在钢结构的设计、制造和使用过程中注意以下各点：(1)合理设计；(2)正确制造；(3)合理使用。
第二章钢结构的材料
练习题
一、单项选择题
1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。
(A)脆性破坏(B)塑性破坏(C)强度破坏(D)失稳破坏
2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。
(A)比例极限(B)弹性极限(C)屈服点(D)极限强度
3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D__表示。
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按构造要求确定焊角高h f 为h fmin =1.5t =1.5⨯10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm取盖板截面为260⨯6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ⨯⨯⨯=21 查表1－4得fwt =160 N/mm2则 kN N 8.42631616022.167.026021=⨯⨯⨯⨯⨯= 接缝一侧一条焊缝需要长度()mm f h N N L wt f W 57516067.0410975.40955057.0431=+⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯-=取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+⨯=+⨯=3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ⋅=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。
（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M II M ww =）解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值()4237393605953601440006124021200.1121cm I =+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 431440001200.1121cm I w =⨯⨯=21201120cm A w =⨯=验算正应力m kN M I I M w w ⋅=⨯==9.48673936014400025002246/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=⨯⨯==σ满足 验算剪应力2223/125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=⨯⨯==τ满足验算折算应力222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =⨯<=⨯+=+τσ满足要求3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。
(1) 支撑与节点板采用角焊缝相连，焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。
(2) 节点板与端板用两条角焊缝相连，试演算该连接焊缝强度。
解：查附表1-4得2/160mm N f w f =(1) 采用两边围焊，肢背、肢尖的受力为kN N K N 2103007.011=⨯=⋅= kN N K N 903003.022=⨯=⋅=据题设焊脚高度为 mm h f 81=，mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为mm f h N L wf f w 122516087.021021057.023111=+⨯⨯⨯⨯=+⨯= mm f h N L wf f w 72516067.021021057.023212=+⨯⨯⨯⨯=+⨯=构件端部按要求做成2f h 绕角焊，故不再加5mm (2) N 分解为水平拉力kN N 1801=、竖向剪力kN V 2401=计算焊缝强度：231/8.3249087.02101807.02mm N L h N w f N=⨯⨯⨯⨯=⨯=σ231/7.4349087.02102407.02mm N L h V w f V=⨯⨯⨯⨯=⨯=τ验算和应力()222222/160/3.517.4322.18.32mm N mm N V f N ≤=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭⎫⎝⎛τβσ（满足）3－5.试验算图3－75所示双板牛腿与柱的焊缝连接强度。
已知牛腿承受静力集中荷载设计值F=200kN ，钢材为16Mn,焊条为E50,手工焊，焊角尺寸h f =10mm 。
mm X c 77.597193273005.103719325.37300=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=mm r x 23.14777.59207=-= mm r y 157214300=+=()432334.81735733195712125.153719323147121mm I X =⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=4232307.220380072777.5973143147121219523.147195719371212mm I Y =⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯+⨯⨯⨯= 验算角焊缝强度V ＝F ＝kN 10020021=⨯()mm kN L F T ⋅=+⨯=⨯=3472323.147200100A 处应力为232271932730010100mm N A V W V AY=⨯⨯+⨯⨯==τ2326.4907.2203800734.8173573323.1471034723mm N I I r T Y X yTAY=+⨯⨯=+⨯=τ2353.5207.2203800734.817357331571034723mm NI I r T Y X yT AX=+⨯⨯=+⨯=τA 点合应力()222220054.7822.1mm N f mm N w f V AYT AY T AX=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++τττ 所以强度满足要求。
3-6.若将习题3－1（2）的双盖板连接改用M20普通C 级螺栓连接，试确定连接螺栓的数目及排列形式，验算板件净截面强度。
解：螺栓直径d=20mm ，孔径d 0=21.5mm.查附表1－6，2130mmNf b v =，2305mm Nf b c =（1）.单个螺栓承载力计算（设计值）kN N f d n N b v v b r 68.81816811302042422==⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππkN N f t d N b c bc 61610003051020==⨯⨯=⨯⨯=∑ 取最小值kN N b61min= (2).求连接缝一侧所需螺栓数目 10.961550min====n N N n b取 采用并列排列.如图螺栓计算：螺栓直径d=20mm,孔径d 0=21.5mm 单个螺栓设计承载力计算kN f d n N b v v b V 84.401302041422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππkN f t d N b c b c 844201020=⨯⨯=⨯⨯=∑()kN y x y T Ni i T X4.295.35.1065.685.10103022222211=+⨯+⨯⨯⨯=+⨯=∑∑ ()kN y x x T Ni i T y2.185.35.1065.685.6103022222211=+⨯+⨯⨯⨯=+⨯=∑∑合剪力为()kN N N N N TY V Y T X b 6.39)33.82.18(4.2922211211=++=++=kN N kN N bb 84.406.39min 1=<=3-8．图3-74中节点板端板与翼缘用M22普通C 级螺栓相连，螺栓排列如图示。
(1) 当端板下端支于承托时，竖向剪力由承托承担，试验算连接螺栓的承拉强度。
(2) 当端板下端不设承托时，试验算该连接螺栓是否满足要求？2/mm NN 分解为水平拉力kN N 1801=、竖向剪力kN V 2401= (1) 计算单个螺栓抗拉承载力设计值kN N f A f d N b t e b t e b t58.51515781704.30342==⨯=⋅==π一个螺栓承担的拉力kN kN n N N t 58.5115121801<===（满足） (2) 计算单个螺栓抗剪载力设计值kN f d n N b vvbv42.491304221422=⨯⨯==ππ承压承载力设计值kN N f t d N b c b c ∑==⨯⨯=⨯=52.80805203051222 一个螺栓承担的剪力kN kN n V N v 42.4920122401<===连接强度验算1498.058.511542.49202222≤=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛b t t b v v N N N N （满足）()kN y X X T Ni i T X1.644803602401204120940912041025022222232211=+++⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=+⋅=∑∑()kN y x X T Ni i T Y03.16480360240120412094091201025022222232211=+++⨯+⨯+⨯⨯⨯=+⋅=∑∑()()kNkN N NN NN T YV Y T XN X 9.1538.77)3.168.27(3.68222112111<=++=+++=强度满足要求。
3－10.图3－77所示T 型牛腿，承受静载集中力设计值F ＝125kN ，采用2L100⨯12连接角钢及10.9级M22高强螺栓与柱相连接，钢材为16Mn 钢，接触面经喷砂处理，试分别按摩擦型和承压型高强螺栓连接确定连接角钢两肢上需用的螺栓数目及排列形式。
kN p n N f b V 1.18819045.029.09.0=⨯⨯⨯=⋅⋅=μb V N N <1 所以满足要求。
（2）.角钢与柱的连接取n=4,中距S=100mm.查表3－8和表3－9，得：p=190Kn,45.0=μmm kN Fe M ⋅=⨯==25000200125V=F=125Kn受力最大的螺栓“2”所受的力：kN n V N N Y 25.3141252=== ()kN p kN y n My N i t 2.151908.08.05.37501504150250002222=⨯=<=+⨯⨯==∑ 单个螺栓抗剪承载力设计值()()v y t f b V N kN N p n N 285.705.3725.119055.019.025.19.0>=⨯-⨯⨯⨯=-⋅=μ 所以强度满足要求。
2. 按承压型高强螺栓设计（1）.角钢与牛腿板连接查表得2310mm Nf b v =，2640mm N f b c = kN f d n N b v f b V 6.2353102242422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππkN f t d N b c b c 12.1976401422=⨯⨯=⨯⨯=∑取kN N b 12.197min=，仍取三个M22螺栓，布置如上图所示，所以N 1=99.75kN<kN N b 12.197min= 所以强度满足要求。
（2）.角钢与栓得连接kN f d n N b v f b V 8.1173102241422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππkN f t d N b c b c 96.1686401222=⨯⨯=⨯⨯=∑取kN N b 8.117min =,排列如上图受力最大得螺栓所受的力：kN P kN N t 1528.05.37=<= kN N kN n V N B C V 8.1402.125.314125=<===1355.01525.378.11725.312222<=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛b t t B V V N N N N满足要求。