钢结构试卷及答案。

简答题：（共25分）

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）

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；②加加劲肋，减小腹板高度；③计算时取有效截面。

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？（9分）

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≥2d0，⑤通过限制板叠厚度≤5d ，其中d 为螺栓直径，d0为螺栓孔径，①②④通过计算保证。

3、简述影响钢材力学性能的主要因素。（6分）

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、简述钢材选用的原则。（5分）

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。

一、 计算题：（共40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）

1. 解：

螺栓群形心O 处的内力有：

轴心拉力33

30018055T N kN ==⨯=；（1分）

剪力44

30024055

==⨯=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：240

308

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：13036.53

0.72169.75124

v b b v t N N N N +=+=< 此连接安全。（2分）

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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）

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 σγ 满足要求；（2分）

腹板中央截面最大剪应力：

33

224

580101352.510121.6/125/64496.71010⨯⨯⨯===<=⨯⨯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

214

50040010155.1/264496.710

⨯=⋅==⨯x M N mm I σ（1分） 剪应力：332

114

5801010401093.5/64496.71010

⨯⨯⨯===⨯⨯x w VS N mm I t τ（1分） 折算应力： 222222113155.1393.5224.2/ 1.1 1.1215236.5/+=+⨯=<=⨯=N mm f N mm στ

所以此处的折算应力也满足要求。（1分）

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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 ／mm 2，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）

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） 13238.59012.13;3646.990 6.37======x x y y i I A cm i I A cm （1分）

60012.1349.46x ox x l i λ===；绕x 轴属b 类截面，所以查表得0.859x =ϕ（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 ϕ=（1分）