钢结构期末试卷及答案

I 卷时间：120 分钟适应专业：土木工程（房屋建筑方向）【考试】【闭卷】题型一二三四五六七八九十总分分数20 10 30 40
得分
评卷人：合分人：
得分
一、单项选择题（2×10=20分）
1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（ B ）
A.密封性好
B.钢材的轻质高强
C.制造工厂化
D.便于拆装
2.钢结构的承载能力极限状态是指（ C ）
A.结构发生剧烈振动
B.结构的变形已不能满足使用要求
C.结构达到最大承载力产生破坏
D.使用已达五十年
3.钢号Q345A中的345表示钢材的（ C ）
A.f p值
B.f u值
C.f y值
D.f vy值
4.结构钢材最易发生脆性破坏的应力状态为（ A ）
A.三向同号等值拉应力作用
B.两向异号等值正应力作用
C.单向拉应力作用
D.三向等值剪应力作用
5.钢材塑性破坏的特点是（ D ）
A.变形小
B.破坏经历时间非常短
C.无变形
D.变形大
6.普通螺栓抗剪工作时，要求被连接构件的总厚度≤螺栓直径的5倍，是防止（ A ）
A.螺栓杆弯曲破坏
B.螺栓杆剪切破坏
C.构件端部冲剪破坏
D.板件挤压破坏
7.焊接残余应力不影响构件的（ B ）
A.整体稳定性
B.静力强度
C.刚度
D.局部稳定性
8.在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ A ）
A.40h f
B.60h f
C.80h f
D.120h f
9.确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是（ B ）
A.等厚度原则
B.等稳定原则
C.等强度原则
D.等刚度原则
10.发生弯扭屈曲的理想轴心受压构件截面形式为（ B ）
A.双轴对称工字形截面
B.单角钢截面
C.H型钢截面
D.箱形截面
得分
二、填空题（1×10=10分）1．在弯矩作用下，摩擦型高强度螺栓群的中和轴位于。

2．在结构承载能力极限状态计算时，应采用荷载的值。

3．型钢代号L100×8中，L表示。

4．Q235B钢中的235表示。

5．动力荷载作用下钢材抵抗脆性破坏的性能指标为。

6．部分T型钢是半个型钢。

7．在计算两端简支工字形轴压柱板的临界应力时，它的支承条件简化为四边简支。

8．在承受静力荷载的角焊缝中，侧面角焊缝的强度设计值比正面角焊缝。

9．工字形截面梁按弹性设计时，应使翼缘的宽厚比b1/t1≤。

10．下图所示格柱截面中，虚轴指的是轴。

得分
三、简答题（30分）
1、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？（7分）
2、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？（8分）
3. 何谓受弯构件的整体失稳？（7分）
4. 在角焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求？为什么？（8分）
40分）
1、下图所示某钢板的搭接连接，采用c 级普通螺栓M22，孔径0d ＝23.5mm ，承受轴心拉
力400N kN =，钢材Q235，试验算此连接是否可靠。

2140/b v f N mm =，2305/b c f N mm = （12分）
2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN 。

已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2f mm /N 160f =''，是判断该连接是否可靠。

（12分）
一、
单选题
1、 BCCAD
6、 ABABB 二、填空题
1、螺栓群形心轴
2、设计
3、角钢
4、屈服强度
5、冲击韧性A KV 值或冲击韧性值或A KV 值
6、H
7、腹板
8、小
9、235
13
y
f 10、x 轴 三、简答题
1、钢结构破坏形式有；延性破坏和脆性破坏两种，各自特点为
塑性破坏：破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。

由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长，容易被发现
和抢修加固，因此不至发生严重后果。

脆性破坏：破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。

由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。

2、主要的影响因素有：
1）化学成分的影响：影响较大的几种化学成分为
C 、Si 、Mn 、S 、P 、O,其中碳素结构钢中则是铁以外的最主要元素，碳是形成钢材强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈蚀性能等也变劣。

Si 、Mn 为有益元素，在普通碳素钢中，它们是脱氧剂，可提高钢材强度。

S 、P 、O 为有害元素，S 可能引发刚才热脆，P 可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。

2） 钢材的硬化
钢材的硬化有三种情况：时效硬化、冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化，钢
材的硬化使钢材的强度提高，而塑性和韧性下降。

3）应力集中的影响
应力集中主要友构件的截面突变引起，严重的应力集中，能引起钢材脆性破坏，在
进行钢结构设计时，应尽量使构件和连接节点的形状和构造合理，防止截面的突然改变。

4）残余应力的影响
残余应力对构件的静力强度不会产生影响，但它降低构件的刚度与稳定承载力，在
进行钢结构的焊接构造设计和施工时，应尽量减少焊接残余应力。

3、受弯构件在弯矩作用下上翼缘受压，下翼缘受拉，使其犹如受压构件和受拉构件的组
合体。

对于受压的上翼缘可沿刚度较小的翼缘板平面外方向屈曲，但腹板和稳定的受拉下翼缘对其提供了此方向连续的抗弯和抗剪约束，使它不可能在这个方向上发生屈曲。

当外荷载产生的翼缘压力达到一定值时，翼缘板只能绕自身的强轴发生平面内的屈曲，对整个梁来说上翼缘发生了侧向位移，同时带动相连的腹板和下翼缘发生侧向位移并伴有整个截面的扭转，这时我们称其发生了整体失稳。

4答： 最大焊脚尺寸：min max 2.1t h f ≤，防止焊缝过烧焊件；
最小焊脚尺寸：max min 5.1t h f ≥，防止焊缝冷裂；
最大计算长度：f w f w h l h l 4060≤≤，动荷载，防止应力沿焊缝长度不均匀分布； 最小计算长度：mm h l f w 408及≥，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。

四、计算题 1、解：（1）螺栓连接计算
单个螺栓抗剪设计承载力
2
2
3.142211405319244
b
b v
v
d N nv f N π⨯=⋅=⨯⨯= 单个螺栓的承压设计承载力
221430593940b
b c c
N d
tnvf
N ==⨯⨯=∑
所需螺栓个数：min 380000
7.1453192
b N n N ≥=
= 单面搭接，螺栓实际用量应为： 1.17.147.9n =⨯=个
该连接采用了8个螺栓，符合要求 （2）构件净截面验算
因为师错排布置，可能沿1-2-3-4直线破坏，也可能沿1-2-5-3-4折线破坏 1-2-3-4截面的净截面面积为：
()()2
02240223.5142702n A b d t mm =-=-⨯⨯=
1-2-5-3-4截面的净截面面积为：
()
`
2240323.5142578n A mm =⨯+⨯⨯=
22`380000
147.4/215/2578
n N N mm f N mm A σ=
==<= 故：该连接是可靠的。

2、解：120P 5
3
M ,P 53V ,P 54N ⨯===
p 33.0290
67.0210p 54
A N 3
e N =⨯⨯⨯⨯==
σ p 25.0290
67.0210p 53
A N 3
e N =⨯⨯⨯⨯==τ p 61.029067.06
1210120p 53
W M 23
f M
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σ
2
2
0.81160129.6/160/w f N mm f N mm ==⨯=≤= 故该连接可靠。

3截面几何特性：
按强度条件确定的承载力：按稳定条件确定的承载力：
因x轴为弱轴，且，因而对y轴的稳定承载力小于对x轴的稳定承载
力，由查表得
所以
所以此柱的最大承载力为2160kN。

3. 一工字形截面轴心受压柱如图所示，l0x=l = 9m，l0y=3m , 在跨中截面每个翼缘和腹板上各有两个对称布置的d = 24mm 的孔，钢材用Q235AF，f =215N/mm2，翼缘为焰切边。

试求其最大承载能力N。

局部稳定已保证，不必验算。

（16分）。