钢结构设计原理课后习题
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。
(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
钢结构基本原理课后习题答案解析完全版
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线,请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式.图2-34 σε-图〔a 〕理想弹性－塑性〔b 〕理想弹性强化解：〔1〕弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=〔应力不随应变的增大而变化〕 〔2〕弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线,试验时分别在A 、B 、C 卸载至零,则在三种情况下,卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？图2-35 理想化的σε-图解：〔1〕A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯卸载后残余应变：0c ε=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=〔2〕B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=〔3〕C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下,钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系. 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时,即材料处于弹性阶段时,反复应力作用下钢材材性无变化,不存在残余变形,钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时,即材料处于弹塑性阶段,反复应力会引起残余变形,但若加载－卸载连续进行,钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔,会使钢材屈服点、极限强度提高,而塑性韧性降低〔时效现象〕.钢材σε-曲线会相对更高而更短.另外,载一定作用力下,作用时间越快,钢材强度会提高、而变形能力减弱,钢材σε-曲线也会更高而更短.钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅〔焊接结构〕来量度.一般来说,应力比或应力幅越大,疲劳强度越低；而作用时间越长〔指次数多〕,疲劳强度也越低.2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因. 答：〔1〕钢材的化学成分,如碳、硫、磷等有害元素成分过多；〔2〕钢材生成过程中造成的缺陷,如夹层、偏析等；〔3〕钢材在加工、使用过程中的各种影响,如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；〔4〕钢材工作温度影响,可能会引起蓝脆或冷脆；〔5〕不合理的结构细部设计影响,如应力集中等；〔6〕结构或构件受力性质,如双向或三向同号应力场；〔7〕结构或构件所受荷载性质,如受反复动力荷载作用. 2.5 解释以下名词： 〔1〕延性破坏 延性破坏,也叫塑性破坏,破坏前有明显变形,并有较长持续时间,应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏.〔2〕损伤累积破坏 指随时间增长,由荷载与温度变化,化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏.〔3〕脆性破坏 脆性破坏,也叫脆性断裂,指破坏前无明显变形、无预兆,而平均应力较小〔一般小于屈服点fy 〕的破坏. 〔4〕疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下,应力水平低于极限强度,甚至低于屈服点的突然破坏. 〔5〕应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏,也叫延迟断裂,在腐蚀性介质中,裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏.〔6〕疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数. 2.6 一两跨连续梁,在外荷载作用下,截面上A 点正应力为21120/N mm σ=,2280/N mm σ=-,B 点的正应力2120/N mm σ=-,22120/N mm σ=-,求梁A 点与B 点的应力比和应力幅是多少？解：〔1〕A 点：应力比：21800.667120σρσ==-=- 应力幅：2max min 12080200/N mm σσσ=-=+= 〔2〕B 点：应力比：12200.167120σρσ=== 应力幅：2max min 20120100/N mm σσσ=-=-+= 2.7指出以下符号意义： <1>Q235AF <2>Q345D <3>Q390E<4>Q235D答：〔1〕Q235AF ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级A 〔无冲击功要求〕的沸腾钢〔碳素结构钢〕〔2〕Q345D ：屈服强度2345/y f N mm =、质量等级D 〔要求提供-200C 时纵向冲击功34k A J =〕的特殊镇静钢〔低合金钢〕〔3〕Q390E ：屈服强度2390/y f N mm =、质量等级E 〔要求提供-400C 时纵向冲击功27k A J =〕的特殊镇静钢〔低合金钢〕〔4〕Q235D ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级D 〔要求提供-200C 时纵向冲击功27k A J =〕的特殊镇静钢〔碳素结构钢〕2.8根据钢材下选择原则,请选择以下结构中的钢材牌号： 〔1〕在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁,承受起重量Q>500KN 的中级工作制吊车,应选用何种规格钢材品种？〔2〕一厂房采用焊接钢结构,室内温度为-100C,问选用何种钢材？ 答：〔1〕要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用,可选Q235D 、Q345D 等；〔2〕要求满足低温可焊性条件,可选用Q235BZ 等.2.9钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？答：主要机械性能指标：屈服强度y f 、极限强度u f 以及伸长率5δ或10δ,其中,屈服强度y f 、极限强度u f 是强度指标,而伸长率5δ或10δ是塑性指标.2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷,而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫. 第四章 第五章5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑? 5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数ϕ及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2310/d f N mm =,则各为多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,26.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm ===柱子两端较接,1.0x y μμ==故柱子长细比为1.0260039.665.7x x xli μλ⨯===,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ⨯===因为x yλλ<,故对于Q235钢相对长细比为137.61.48λπ===钢柱轧制,/0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4<a>知为不b 类截面. 故由式5-34b 得<或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354ϕ=>故得到稳定临界荷载为20.35426.1110215198.7crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=.由式5-34b 计算得0.257ϕ= <或由166.7λ=,查表得0.257ϕ=>故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235.5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的.5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值2205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN <包括自重>.如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.图5-26 题5.5 解答:截面特性计算: 对a>截面: 对b>截面:整体稳定系数的计算: 钢柱两端铰接,计算长度10000ox oy l l mm==对a>截面:1000040.88244.6ox x x l i λ===1000075.87131.8ox yy l i λ===对b>截面:1000050.08199.7kx x x l i λ===1000094.88105.4ox y yl i λ===根据题意,查P106表5-4<a>,知钢柱对x 轴为b 类截面,对y 轴为c 类截面. 对a>截面: 对x 轴:<或计算40.88λ=,再由附表4-4查得0.896xϕ>对y 轴:<或计算75.87λ=,再由附表4-5查得0.604yϕ>故取该柱的整体稳定系数为0.604ϕ= 对b>截面,同理可求得0.852x ϕ=,0.489y ϕ=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489ϕ=整体稳定验算: 对a>截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ϕ==⨯⨯=<不满足.对b>截面0.489240002052405.88 3000 crd N kN kN =⨯⨯=<不满足.5.6 一轴心受压实腹柱,截面见图5-27.求轴心压力设计值.计算长度08x l m =,04y l m =<x轴为强轴>.截面采用焊接组合工字形,翼缘采用I28a 型钢.钢材为Q345,强度设计值2310/d f N mm =.5.7 一轴心受压缀条柱,柱肢采用工字型钢,如图5-28所示.求轴心压力设计值.计算长度030x l m =,015y l m =<x轴为虚轴>,材料为Q235,2205/d f N mm =.图5-28 题5.7 解答:截面及构件几何性质计算截面面积:2286.07172.14A cm =⨯= I40a 单肢惯性矩:41659.9I cm =绕虚轴惯性矩:241102[659.986.07()]522043.32x I cm =⨯+⨯=绕实轴惯性矩:422171443428y I cm =⨯=回转半径:55.07x i cm===15.88y i cm =长细比:300054.4855.07ox x x l i λ===150094.4615.88oy y y l i λ===缀条用L75⨯6,前后两平面缀条总面积2128.79717.594x A cm =⨯=由P111表5-5得：56.85ox λ===构件相对长细比,因ox yλλ<,只需计算yλ:查P106表5-4<a>可知应采用b 类截面：<或计算94.46λ=,再由附表4-4查得0.591ϕ=>故轴的压力设计值为20.591172.14102052085.6crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=5.8 验算一轴心受压缀板柱.柱肢采用工字型钢,如图5-29所示.已知轴心压力设计值2000N kN =<包括自重>,计算长度020x l m =,010y l m =<x轴为虚轴>,材料为Q235, 2205/d f N mm =,2125/vd f N mm =.图5-29 题5.8 解答:一、整体稳定验算截面及构件几何性质计算:截面面积:2286.07172.14A cm =⨯= I40a 单肢惯性矩:41659.9I cm =绕虚轴惯性矩:241102[659.986.07()]522043.32x I cm =⨯+⨯=绕实轴惯性矩:422171443428y I cm =⨯=回转半径:55.07x i cm===15.88y i cm =长细比:200036.3255.07ox x x l i λ===100062.9715.88oy yy l i λ===缀板采用303001100mm ⨯⨯. 计算知1/6b K K >,由P111表5-5得46.40ox λ===<其中18028.882.77λ==>构件相对长细比: 因ox yλλ<,只需计算yλ:查P106表5-4<a>可知应采用b 类截面<或计算62.97λ=,再由附表4-4查得0.791ϕ=>故20.791172.14102052791.34crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=,满足.二、局部稳定验算:1>单肢截面板件的局部稳定单肢采用型钢,板件不会发生局部失稳. 2>受压构件单肢自身稳定 单肢回转半径1 2.77i cm=长细比满足：01max 18028.880.50.562.9731.492.77a i λλ===<=⨯=,且满足140λ<故单肢自身稳定满足要求.3>缀板的稳定轴心受压构件的最大剪力:2max172.14102054151685V N ⨯⨯===缀板剪力:14151611002075821100a T V N c ==⨯=缀板弯矩:71415161100 1.14210222a M V N mm ==⨯=⨯缀板厚度满足:11003027.5 40b t mm =≥=,故只作强度验算:故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知,该缀板柱满足要求.5.9 有一拔杆,采用Q235钢,2215/d f N mm =,如图5-30所示,缀条采用斜杆式体系.设考虑起吊物时的动力作用等,应将起重量乘以1.25,并设平面内、外计算长度相等.问60θ=︒时,拔杆最大起重量设计值为多少? 第六章6.1 工字形焊接组合截面简支梁,其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形.梁上均布荷载〔包括梁自重〕4/q kN m =,跨中已有一集中荷载090F kN =,现需在距右端4m 处设一集中荷载1F .问根据边缘屈服准则,1F 最大可达多少.设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm,分布长度为120mm.钢材的设计强度取为2300/N mm .另在所有的已知荷载和所有未知荷载中,都已包含有关荷载的分项系数.图6-34 题6.1解：〔1〕计算截面特性〔2〕计算0F 、1F 两集中力对应截面弯矩令10M M >,则当1147F kN >,使弯矩最大值出现在1F 作用截面. 〔3〕梁截面能承受的最大弯矩令0M M =得：1313.35F kN =；令1M M =得：1271.76F kN = 故可假定在1F 作用截面处达到最大弯矩. 〔4〕a ．弯曲正应力61max 68(244)1033003.22910x x F M W σ+⨯==≤⨯① b.剪应力1F 作用截面处的剪力1111122412449053()2233V F F kN ⎛⎫=⨯⨯-⨯+⨯+=+ ⎪⎝⎭311max925310185800031.33108m x F V S I t τ⎛⎫+⨯⨯ ⎪⎝⎭==≤⨯⨯② c.局部承压应力在右侧支座处：()312244510330081205122120c F σ⎛⎫++⨯⎪⎝⎭=≤⨯+⨯+⨯③ 1F 集中力作用处：()311030081205122120c F σ⨯=≤⨯+⨯+⨯④d.折算应力1F 作用截面右侧处存在很大的弯矩,剪力和局部承压应力,计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力.正应力：1400412x x M W σ=⋅剪应力：31111925310121800031.33108x F V S I t τ⎛⎫+⨯⨯ ⎪⎝⎭==⨯⨯局部承压应力：()311081205122120c F σ⨯=⨯+⨯+⨯联立①-⑤解得：1271.76F kN ≤故可知1max 271.76F kN =,并且在1F 作用截面处的弯矩达到最大值.6.2 同上题,仅梁的截面为如图6-35所示.6.3 一卷边Z 形冷弯薄壁型钢,截面规格1606020 2.5⨯⨯⨯,用于屋面檩条,跨度6m.作用于其上的均布荷载垂直于地面, 1.4/q kN m =.设檩条在给定荷载下不会发生整体失稳,按边缘屈服准则作强度计算.所给荷载条件中已包含分项系数.钢材强度设计值取为2210/N mm .6.4 一双轴对称工字形截面构件,一端固定,一端外挑4.0m,沿构件长度无侧向支承,悬挑端部下挂一重载F .若不计构件自重,F 最大值为多少.钢材强度设计值取为2215/N mm .图6-37 题6.4解：〔1〕截面特性计算〔2〕计算弯曲整体稳定系数按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数 查表B.4,由于荷载作用在形心处,按表格上下翼缘的平均值取值： 截面为双轴对称截面,0b η=则24320235]b b b x y y Ah W f ϕβηλ=⋅⋅ 取0.282' 1.070.9853.333b ϕ=-= 〔3〕F 最大值计算由,,400022x xb b h h M F f I I ϕϕ⋅⨯⨯=≤,解得30.02F kN =. 6.5 一双轴对称工字形截面构件,两端简支,除两端外无侧向支承,跨中作用一集中荷载480F kN =,如以保证构件的整体稳定为控制条件,构件的最大长度l 的上限是多少.设钢材的屈服点为2235/N mm 〔计算本题时不考虑各种分项系数〕.图6-38 题6.5解：依题意,当1113.0l b <时,整体稳定不控制设计,故长度需满足13.04005200 5.2l mm m ≥⨯==.〔1〕截面特性计算 〔2〕整体稳定计算按《钢结构设计规范》附录B 公式B.5-1近似计算梁的整体稳定系数：21.0744000235y yb f λϕ=-⋅①又有 y yl i λ=② 由整体稳定有2b x hM f I ϕ⋅≤⋅,即142b x h Fl I f ϕ⋅≤③ 联立①-③解得：12283l mm ≤ 故可取max 12.28l m =.〔注：严格应假定长度l ,再按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数,然后验算③式,通过不断迭代,最终求得的长度为所求〕 第七章压弯构件7.1 一压弯构件长15m,两端在截面两主轴方向均为铰接,承受轴心压力1000N kN =,中央截面有集中力150F kN =.构件三分点处有两个平面外支承点〔图7-21〕.钢材强度设计值为2310/N mm .按所给荷载,试设计截面尺寸〔按工字形截面考虑〕.解：选定截面如下图示：图1 工字形截面尺寸下面进行截面验算： 〔1〕截面特性计算 〔2〕截面强度验算36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810x M N N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯ 满足.〔3〕弯矩作用平面内稳定验算长细比1500056.3266.2x λ== 按b 类构件查附表4-4,56.368.2==,查得0.761x ϕ=. 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1mxEX N N β⨯=-⨯=-⨯=⨯⨯, 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 22189.54/310/N mm f N mm =<= ,满足.〔4〕弯矩作用平面外稳定验算 长细比500075.566.2y λ==,按b 类构件查附表4-4, 75.591.5=,查得0.611x ϕ=. 弯矩作用平面外侧向支撑区段,构件段有端弯矩,也有横向荷载作用,且端弯矩产生同向曲率,取 1.0tx β=.弯矩整体稳定系数近似取2275.53451.07 1.070.884400023544000235yyb f λϕ=-⋅=-⨯=,取截面影响系数 1.0η=. 满足.〔5〕局部稳定 a.翼缘：15077.1510.720b t -==<=〔考虑有限塑性发展〕,满足要求. b.腹板腹板最大压应力：3620max6100010562.510610166.6/205406504.4810x h N M N mm A W h σ⨯⨯=+⋅=+⨯=⨯ 腹板最小压应力：3620min6100010562.51061069.2/205406504.4810x h N M N mm A W h σ⨯⨯=-⋅=-⨯=-⨯ 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6σσασ-+===[[061043.6160.52516 1.420.556.32562.614w w h t αλ==<++⨯+⨯+,满足. 由以上验算可知,该截面能满足要求.7.2 在上题的条件中,将横向力F 改为作用在高度10m 处,沿构件轴线方向,且有750mm 偏心距,图7-22,试设计截面尺寸.7.3 一压弯构件的受力支承及截面如图7-23所示〔平面内为两端铰支支承〕.设材料为Q235〔2235/y f N mm =〕,计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性. 解：〔1〕截面特性计算 〔2〕截面强度验算362268001012010148.9/215/10960 1.5810x M N N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯,满足. 〔3〕弯矩作用平面外的稳定验算 长细比1200070.8169.6x λ==,按b 类构件查附表4-4,70.870.8=,查得0.746x ϕ=. 弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用,也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率,取： 取截面塑性发展系数 1.05x γ=,22133.6/215/N mm f N mm =<=,满足.故可知,该截面强度和平面内稳定均得到满足.7.4 某压弯缀条式格构构件,截面如图7-24所示,构件平面内外计算长度029.3x l m =,018.2y l m =.已知轴压力〔含自重〕2500N kN =,问可以承受的最大偏心弯矩x M 为多少.设钢材牌号为Q235,N 与x M 均为设计值,钢材强度设计值取2205/N mm . 解：〔1〕截面特性计算63I a ：215459A mm =849.4010x I mm =⨯,741.7010y I mm =⨯,264.6x i mm =,33.2y i mm = 12510L ⨯：2243.73A mm =,最小回转半径min 24.6i mm =格构截面：由于截面无削弱,失稳破坏一般先于强度破坏,故这里不考虑强度破坏的问题. 〔2〕平面内整体稳定 虚轴方向长细比2930032.5901.0ox x x l i λ===换算长细比52.6ox λ== 按b 类构件查附表4-4,查得0.845x ϕ=,取弯矩等效系数 1.0mx β=. 根据平面内整体稳定计算公式有：11'mx xx x x EX M Nf AN W N βϕϕ+≤⎛⎫- ⎪⎝⎭①〔3〕单肢稳定 单肢最大压力：max 21800xM N N =+② 最大受压分肢弯矩平面内长细比：1180054.233.2x λ== 最大受压分肢弯矩平面外长细比：11820073.8246.6y λ==11y x λλ>,按轴心受压构件查附表4-4得稳定系数10.728y ϕ=根据轴心受压构件稳定计算公式：max1y N f Aϕ≤③ <4>缀条稳定由缀条稳定计算公式看出,斜缀条的受力与所求x M 无关,这里不作考虑因此,由①计算得2741x M kN m ≤⋅,由②③计算得1902x M kN m ≤⋅,取1902x M kN m =⋅.第八章 连接的构造与计算 8.1、下图中I32a 牛腿用对接焊缝与柱连接.钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,用II 级焊缝的检验质量标准.对接焊缝的抗压强度设计值2215/w f f N mm =,抗剪强度设计值2125/w v f N mm =.已知：I32a 的截面面积267.12A cm =；截面模量3692.2x W cm =,腹板截面面积225.4w A cm =.试求连接部位能承受的外力F 的最大值〔施焊时加引弧板〕.图 牛腿连接示意图解：T V 707.0=,T N 707.0=<1>221125104.25707.0mm N T A V w =⨯==τ<或：2211251095.032707.0mm N T A V w =⨯⨯==τ<2>2222154.141707.0mm NWT A T =+=σ <3> 折算应力〔在顶部中点亦可〕 得：)(1.4263KN T ≤ 〔KNT f T 3wf 33.484 1.10.000488≤≤或〕由T 1、T 2、T 3中取最小值,得T ＝426.1〔KN 〕8.3、有一支托角钢,两边用角焊缝与柱连接〔如图〕.400N KN =,钢材为Q345钢,焊条为E50型,手工焊,2200/w f f N mm =.试确定焊缝厚度.图 支托连接示意图 解：200=w l22.1=f β,f ff f h h A V 6.14282801045=⨯==τmmh f 4.7≥,取mmh f 8=.8.5、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接.钢材为Q235钢,焊条用E43型,手工焊,角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =.350T kN=,验算焊缝的受力.图 牛腿角焊缝示意图解：焊缝所受内力为：247.45N kN =,247.45V kN =,49.49M kN m =⋅焊缝有效厚度： 上翼缘最外侧焊缝： 上翼缘与腹板交界处： 折算应力：牛腿角焊缝满足要求.8.6、计算如图所示的工字形截面焊接梁在距支座5m 拼接处的角焊缝.钢材为Q345钢,焊条为E50型,2200/w f f N mm =,200F kN =.问：〔1〕腹板拼接处是否满足要求？ 〔2〕确定翼缘2． 强度计算：(1) 翼缘强度计算：由232007.0)22.14002240(46.1105.1683mm N h fm mN ≤⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⋅设mmh f 10=即2007.1701≤fh ,得：mmf h 5.8≥,取mmf h 10=(2) 腹板连接强度也可直接略去中间段竖焊缝,按下面方法计算：由WM 引起的：29634.2410535.124.137109.543mm N M f y=⨯⨯⨯⨯=σ<两侧有板> 由V 引起：2332.2290051020087.0)4802162(210200mm Nh l V e w Vf y=⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯==τ22222003.1212.115)22.13.242.22(mm N mm N <=++,满足强度要求. 8.7、验算如图所示桁架节点焊缝"A"是否满足要求,确定焊缝"B"、"C"的长度.已知焊缝A 的角焊缝10f h mm=,焊缝B 、C 的角焊缝6f h mm=.钢材为Q235B 钢.焊条用E43型,手工焊,2160/w f f N mm =.在不利组合下杆件力为1150N kN =,2489.41N kN =,3230N kN =,414.1N kN =,5250N kN=.图 桁架受力示意图解：〔1〕焊缝A 的受力：〔2〕确定焊缝"B"、"C"的长度： 等边角钢双面焊.焊缝B ：肢背7.0=μ,mm3132********.0102307.0＝＋＝背⨯⨯⨯⨯⨯B l 肢尖3.0=μ,mm36412216067.0102303.0＝＋＝尖⨯⨯⨯⨯⨯B l 焊缝C ：肢背,mm3C 14312216067.0102507.0＝＋＝背⨯⨯⨯⨯⨯l 肢尖,mm3C 6812216067.0102503.0＝＋＝尖⨯⨯⨯⨯⨯l8.9、下图所示为一梁柱连接,100M kN m =⋅,600V kN =.钢材为Q235C 钢.剪力V 由支托承受,焊条用E43型,角焊缝的强度设计值2160/w f f N mm =,端板厚14mm,支托厚20mm.〔1〕求角焊缝"A"的fh .〔2〕弯矩M 由螺栓承受,4.8级螺栓M24,验算螺栓强度.2170/b t f N mm =.图 梁柱连接示意图 解：<1>Nh f 510621602807.0⨯=⨯⨯⨯⨯mmf h 57.921602807.01065=⨯⨯⨯⨯=,取10mm<2>2622222max 1002)3625941(600101002)600500300200100(600⨯⨯++++⨯⨯=⨯++++⨯=M N螺栓强度满足要求.8.10、确定如图所示A 级螺栓连接中的力F 值.螺栓M20,250N kN =,钢板采用Q235B,厚度为t=10mm,螺栓材料为45号钢〔8.8级〕,2320/b v f N mm =,2405/b c f N mm =.图 螺栓连接示意图解：(1) 抗剪： <2> 承压：<3> 净截面：NF F 33003102.668];21510)5.203200[(1210⨯=⨯⨯⨯-=〔后线〕 NF 3'3109.55621510)5.202300(⨯=⨯⨯⨯-= 〔前线〕NF 3''3104.31621510)55.204414.130240(⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯=〔折线〕最终取KN F 9.556≤8.12、如图所示的螺栓连接采用45号钢,A 级8.8级螺栓,直径16d mm =,2320/b v f N mm =,2405/b c f N mm =.钢板为Q235钢,钢板厚度12mm,抗拉强度设计值2215/f N mm =.求此连接能承受的max F 值.图 螺栓连接示意图 解：<1> 抗剪：23110132320261210F Nπ=⨯⨯⨯=⨯<2> 承压：32202013405210610F N=⨯⨯⨯=⨯<3> 净截面：NF 3310111220)5.61320(215⨯=⨯-⨯=选用KNF 1112max =若用M16替M20,则：选用1163KN. 8.13、8.14、下图梁的拼接用高强度螺栓承压型连接,F=200kN,构造如下图所示,高强度螺栓的钢材为10.9级,梁的钢板用Q235B,螺栓M20,梁连接处的接触面采用喷砂处理,螺栓的强度设计值2310/b v f N mm =,2470/b c f N mm =.〔1〕确定翼缘接头处螺栓数目和连接板尺寸； 〔2〕验算腹板拼接螺栓是否满足要求. 图 梁拼接示意图解：KN A V 200=,mKN A M ⋅=2200腹板mKN W M ⋅=5.516,翼缘mKN f M ⋅=5.1683(1) 计算翼缘连接：KNm y N 115346.15.1683==取M20,P n N f b v μ⨯=9.045.0=μKNP 155= 〔查表〕i 〕摩擦型：NN b v 3310775.621015545.09.0⨯=⨯⨯⨯=承压型：KNNb vbvf d N 39.9797389310420422==⨯⨯==ππ〔注：新规范取此值,但荷载性质同普通螺栓〕 按KNb v N 6.81775.623.1(3.1＝摩擦）＝⨯, 取KNb v N 6.81=单面连接：5.151.11.146.811.111531.1=⨯=⨯=⨯=bv y f N N n ,取M20,16个,布置情况如下图所示：ii 〕净截面：〔注：按平列166=σ；按错列第一排7.153=σ〕(2) 抗剪〔腹板〕连接：KN A V 200=,mKN m KN W M ⋅=⨯+=5.53409.02005.516KN 6.81<,满足.8.15、下图所示为屋架与柱的连接节点.钢材为Q235B,焊条用E43型,手工焊.C 级普通螺栓用Q235BF 钢.已知：2160/w f f N mm =,2170/b t f N mm =.〔1〕验算角焊缝A 的强度,确定角焊缝B 、C 、D 的最小长度,焊缝厚度10f h mm=.〔2〕验算连接于钢柱的普通螺栓强度,假定螺栓不受剪力〔即连接处竖向力由支托承受〕.螺栓直径为24mm. 图 屋架节点示意图解：<1> 验算承托两侧焊缝：KN KNV 15.318707.0450=⨯=1606.2067.01021103181502=>=⨯⨯⨯=wf f f mm N τ 不满足.用三面围焊,承托宽度为150mm .221608.1227.010)1502110(318150mm N f mm N w f f =<=⨯⨯+⨯=τ,满足.<2> 斜杆肢背焊缝验算,焊缝C 〔肢尖焊缝不必计算〕 注：此处按构造焊缝厚度不得大于mm mm6.982.1=⨯,略超出.(3) 水平杆肢背,焊缝D(4) 焊缝A ： (5) 螺栓验算：先设拉力和M 作用下螺栓全部受拉,绕螺栓群形心转动.说明螺栓不是全部受拉,另行假设绕顶排螺栓转动： 查表得： 所以max bt N N <,满足强度要求.。
钢结构设计原理张耀春版课后习题答案完整版
Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。
2. 改用高强度螺栓摩擦型连接 查表 3.5.2 8.8 级 M20 高强螺栓预拉力 P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3 单个螺栓受剪承载力设计值： Nvb 0.9nf P 0.910.3125 33.75kN
单个螺栓受拉承载力设计值：
(150
2hf
)
2
150 12 2
hf
2
(200
2hf
)hf
2hf
) 200 2hf 2
hf
(150
12)
12
200
3
2
150 2
12
6
200
3
2
(200
12)
200 2
12
6
(150
12)
2
150 12 2
6
2
(200
12)
6
139mm
全部有效焊缝对中和轴的惯性矩：
N3
2 0.7hf bf
f
w f
2 0.7 6 4601.22 200
942816N
侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：
N1 N N3 1500 103 942816 557184N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：
l
lw
hf
N1 4 0.7hf
ffw
yc 200 12
最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 12 5.2 mm
取 hf=6mm 满足焊缝构造要求。
2） 焊缝截面几何性质
12
焊缝截面形心距腹板下边缘的距离 yc
yc
钢结构设计原理张耀春版课后习题答案完整版
98 103 2 0.7 6 188
62N/mm2
则腹板下边缘处的应力：
2
f f
f2
126 2 1.22
622
120N/mm2
f
w f
160N/mm2
所设焊脚尺寸满足要求。
所以此牛腿与柱的连接角焊缝焊脚尺寸取 hf=6mm,。
5
3.13 如图（P115 习题 3.13）所示梁与柱的连接中，钢材为 Q235-B，弯矩设计值 M=100kN.m，剪力 V=600kN，试完成下列设计和验算： 1）剪力 V 由支托焊缝承受，焊条采用 E43 型，手工焊，求焊缝 A 的高度 hf 2）弯矩 M 由普通螺栓承受，螺栓直径 24mm，验算螺栓是否满足要求。
1500103 0.829 58310
213N/mm2
ftw
265N/mm2
N cos lw t
1500103 0.559 58310
144N/mm2
fvw
180N/mm2
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。
1
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。
Nv 26.5kN<Ncb 97.6kN 满足。
2. 改用高强度螺栓摩擦型连接 查表 3.5.2 8.8 级 M20 高强螺栓预拉力 P=125kN，摩擦面仅用钢丝刷清除浮锈 μ=0.3 单个螺栓受剪承载力设计值： Nvb 0.9nf P 0.910.3125 33.75kN
单个螺栓受拉承载力设计值：
弯矩引起的焊缝应力： f
6M
2hel
2 w
钢结构设计原理习题及参考答案
钢构造设计原理习题及参考答案1单项选择题1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？〔〕A、最大高度B、最小高度C、等强高度D、经济高度答案：C2.焊接的优点不包括〔〕。
A、直接连接方便简单B、节省材料C、构造刚度大，提高焊接质量D、最大化表达钢材料性能答案：D3.轴心压杆计算时满足〔〕的要求。
A、强度，刚度B、强度，刚度，整体稳定C、强度，整体稳定，局部稳定D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D4.对关于钢构造的特点表达错误的选项是〔〕。
A、建筑钢材的塑形和韧性好B、钢材的耐腐蚀性很差C、钢材具有良好的耐热性和防火性D、钢构造更适合于高层建筑和大跨构造答案：C5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是〔〕。
A、截面平均应力不超过钢材强度设计值B、截面最大应力不超过钢材强度设计值C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D6.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，"钢构造设计标准"采用的准则为净截面〔〕。
A、最大应力到达钢材屈服点B、平均应力到达钢材屈服点C、最大应力到达钢材抗拉强度D、平均应力到达钢材抗拉强度答案：B7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？〔〕A、屈服点B、抗拉强度C、伸长率D、线胀系数答案：D8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进展手工焊接时，焊条应采用〔〕。
A.E55型B.E50型C.E43型D.E60型答案：C9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用〔〕是比拟合理的措施。
A、加厚翼缘B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋C、增加横向加劲肋的数量D、加厚腹板答案：B10.最大弯矩和其他条件均一样的简支梁，当〔〕时整体稳定最差。
A、均匀弯矩作用B、满跨均布荷载作用C、跨中集中荷载作用D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，〔〕。
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。
请注意，以上答案仅供参考，具体答案可能会因教材版本和教师要求有所不同。
建议与教材或教师进一步核对。
(完整版)钢结构基本原理课后习题与答案完全版
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。
tgα'=E'f y 0f y 0tgα=E 图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性（b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f Eσεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =f yσ图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯卸载后残余应变：0c ε=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε==卸载后残余应变：0.02386y c f Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。
答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。
钢结构设计原理(张耀春 周绪红)高等教育出版社课后习题答案
《钢结构设计原理》复习题参考答案
一、填空题
1.承载能力极限状态、正常使用极限状态
2.轻质高强、材质均匀，韧性和塑性良好、装配程序高，施工周期短、密闭性好、耐热不耐火、易锈蚀。
3.塑性破坏、脆性破坏。
4.化学成分、钢材缺陷、冶炼，浇注，轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用。
5.应力集中、应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构)、应力循环次数。
6.屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。
7.焊接连接、铆钉连接、螺栓连接
8.8hf、40mm 60hf
9.螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏、螺栓弯曲破坏。
钢结构设计原理习题及答案
钢结构设计原理题库一、单项选择题1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】A 强度破坏B 丧失稳定C 连接破坏D 动荷载作用下过大的振动2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】A 比例极限f pB 弹性极限f eC 屈服强度f yD 极限强度f u3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于【 】A 5×104B 2×104C 5×105D 5×1064．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】A max min 0.7σσσ∆=-B max min σσσ∆=-C max min 0.7σσσ∆=-D max min σσσ∆=+5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。
在其它条件完全相同情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】A 对称循环ρ=-1B 应力循环特征值ρ=+1C 脉冲循环ρ=0D 以压为主的应力循环6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】A 疲劳强度更高B 静力强度更高C 塑性更好D 韧性更好7．钢材的屈强比是指 【 】A 比例极限与极限强度的比值B 弹性极限与极限强度的比值C 屈服强度与极限强度的比值D 极限强度与比例极限的比值.8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】A 塑性破坏B 疲劳破坏C 脆性断裂D 反复破坏.9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】A 不经济B 弧坑处应力集中相互影响大C 计算结果不可靠D 不便于施工10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】A 平焊B 立焊C 横焊D 仰焊11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【】A 25.0,75.021==k kB 30.0,70.021==k kC 35.0,65.021==k kD 35.0,75.021==k k 12．轴心受力构件用侧焊缝连接，侧焊缝有效截面上的剪应力沿焊缝长度方向的分布是【】 A.两头大中间小 B. 两头小中间大C.均匀分布D.直线分布 .13．焊接残余应力不影响钢构件的 【】 A 疲劳强度 B 静力强度C 整体稳定D 刚度14．将下图（a ）改为（b ）是为了防止螺栓连接的 【】A 栓杆被剪坏B 杆与孔的挤压破坏C 被连构件端部被剪坏D 杆受弯破坏15．规范规定普通螺栓抗拉强度设计值只取螺栓钢材抗拉强度设计值的 0.8 倍，是因为【 】A 偏安全考虑B 考虑实际作用时可能有偏心的影响C 撬力的不利影响D 上述A 、B 、C16．受剪栓钉连接中，就栓钉杆本身而言，不存在疲劳问题的连接是 【 】A 普通螺栓B 铆钉连接B 承压型高强度螺栓 D 受剪摩擦型高强度螺栓17．高强度螺栓的预拉力设计值计算公式e u 0.90.90.91.2P A f ⨯⨯=中，三个0.9•不•是考虑 【 】A 螺栓材料不均匀性的折减系数B 超张拉系数C 附加安全系数D 考虑拧紧螺栓时扭矩产生的剪力的不利影响。
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钢结构设计原理课后习题是帮助学生巩固课堂知识，提高问题解决能力的重要环节。
下面是一份含有答案的钢结构设计原理课后习题答案，供参考。
1. 什么是钢结构设计原理？
答案：钢结构设计原理是指在钢结构设计过程中，基于力学原理和结构力学的基本原理，根据结构的受力状态和要求，确定结构的材料、形状和尺寸等参数，以保证结构的安全、经济和合理。
2. 钢结构设计原理的基本步骤是什么？
答案：钢结构设计原理的基本步骤包括结构计算、材料选择、构件设计、连接设计和整体设计。
3. 钢结构中常见的受力形式有哪些？
答案：钢结构中常见的受力形式有拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等。
4. 什么是结构的安全性？
答案：结构的安全性是指结构在正常使用和预定荷载下，不发生破坏和失效的能力。
5. 结构的安全系数是什么？
答案：结构的安全系数是指结构的承载能力与设计荷载的比值，用于保证结构在设计荷载下的安全性。
6. 钢结构的设计荷载包括哪些？
答案：钢结构的设计荷载包括常规荷载、可变荷载、特殊荷载和地震荷载等。
7. 钢结构的构件设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的构件设计需要考虑构件的受力状态、截面形状和尺寸、材料强度和连接方式等因素。
8. 钢结构的连接设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的连接设计需要考虑连接的刚度、强度、可拆卸性和耐久性等因素。
9. 钢结构的整体设计需要考虑哪些因素？
答案：钢结构的整体设计需要考虑结构的稳定性、刚度和振动等因素。
10. 钢结构设计中常用的计算方法有哪些？
答案：钢结构设计中常用的计算方法有弹性计算、塑性计算、稳定性计算和疲劳计算等。
钢结构原理与设计课后习题
钢结构原理与设计课后习题
1、钢结构的主要特点是什么？
2、为什么钢材适合用于建筑结构？
3、请简述钢结构的应力分析方法。
4、钢结构的设计原则有哪些？
5、请列举一些钢结构的常见构件。
6、钢结构的连接方式有哪些？
7、钢结构的施工工艺与注意事项有哪些？
8、如何进行钢结构的防腐蚀措施？
9、项目选用钢结构的优缺点有哪些？
10、请简述刚性连接和铰接连接的原理及适用条件。
11、请解释冷弯薄壁钢组件的概念并说明其应用。
12、钢结构的稳定性问题有哪些？如何解决？
13、请论述钢结构的抗震设计原则。
14、钢结构的疲劳问题有哪些？如何进行疲劳强度计算？
15、请简述压弯构件的应力分析方法。
16、什么是槽钢剪切变形和屈曲扭转？
17、简述钢结构的热参数分析方法。
18、请说明如何进行钢结构构件的验算。
19、请简述钢结构的阻尼设计原则。
20、为什么在钢结构中常使用焊接连接方式？焊接连接的注意事项有哪些？。
(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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解：查表得抗滑移系数为
,预应力
。
单个螺栓的最大拉力：
连接的受剪承载力设计值应按下式计算：
按比例关系可求得：
故有 则受剪承载设计值:
综上,连接满足要求。
第４章 轴心受力构件
６. 图 4-25 所示两种截面，板件均为焰切边缘，面积相等，钢材均为 Q235。当 用作长度为 10m 的两端铰接的轴心受压柱时，试计算设计承载力各是多少,并验 算局部稳定是否满足要求。
。
钢材为 Q23５，截面无削弱。试设计柱的截面:
（1） 采用普通轧制工字钢
（2） 采用热轧 H 型钢
（3） 采用焊接工字形截面,翼缘板为焰切边
解：(1)采用普通轧制工字钢
假定
，对热轧工字钢，查表可知：当绕轴 x 失稳时属于ａ类截面，当绕ｙ
失稳时属于 b 类截面。
需要的截面几何量为:
查表，选截面为Ｉ63c,则有 因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚,可不验 算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。
钢结构设计原理课后习题
———————————————————————————————— 作者: ———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
第 3 章 钢结构的连接
12． 如图 3-５7 所示的对接焊缝,钢材为 Q235,焊条为Ｅ43 型,采用焊条电弧焊, 焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。已知，试求此连接能承受的最大荷 载。
截面验算： 因截面无约束,可不验算强度。 刚度和整体稳定验算:
刚度满足要求 又
，由其查表可得
故整体稳定性满足要求。 局部整体稳定验算：
故局部稳定满足要求。
解：（1)确定焊缝计算截面的几何特征 ｘ轴惯性矩：
中性轴以上截面静矩:
单个翼缘截面静矩:
（2）验算焊缝强度 焊缝最大拉应力(翼缘腹板交接处)：
查表知，
,所以焊缝强度不满足要求。
1９. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题 1８中的钢板的拼接，采 用８.８级Ｍ2０( =21．５mｍ)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。
（1） 确定连接盖板的截面尺寸。 （2） 计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 （3） 验算被连接钢板的强度。 解:（1）摩擦型设计
查表得每个 8.8 级的 M20 高强度螺栓的预拉力
做喷砂处理时
。
单个螺栓的承载力设计值:
,对于Ｑ235 钢材接触面
所需螺栓数：
(２）承压型设计 查表知,。 单个螺栓的承载力设计值:
解:因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度
，则焊缝正应力应满足：
其中, 故有，
故此连接能承受的最大荷载为
。
１3． 图 3-５8 所示为角钢２∟140×1０构件的节点角焊鏠连接,构件重心至角
钢肢背距离
,钢材为 Q2 ３5BF,采 用手工 焊 ，焊条为 E43 型，
，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为 N=１1００kＮ， 若采用三面围焊,试设计此焊缝连接。
因其翼缘
,故取
。
刚度满足要求。
又
，由其查表可得
故整体稳定性满足要求。 (2）采用热轧 H 型钢 由于热轧Ｈ型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因而长细比的假设值可
适当减小,假设
，对宽翼缘截面
，故构件的截面为类型均为 b 类。
பைடு நூலகம்
需要的截面几何量为:
查表，试选
。
截面验算: 因截面无孔削弱，可不验算强度；又因轧制 H 钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算
解:（a）如图所示，截面的几何特性为:
因板件均为焰切边缘,故构件的截面分类均为 b 类,
验算局部稳定:
故局部稳定满足要求。 (b)如图所示，截面的几何特性为:
因板件均为焰切边缘，故构件的截面分类均为ｂ类，
验算局部稳定：
故局部稳定满足要求。
７. 某桁架杆件采用双角钢截面,节点板厚 8mm,钢材为Ｑ235。承受轴心压力设
，端板与 ，求最小
解:把力化简至中心点,如右图所示,螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用, 单个螺栓的最大拉力：
由
，得。
连接的受剪承载力设计值应按下式计算:
按比例关系可求得：
故有 则受剪承载设计值:
化简得。 综上,查表可知最小螺栓直径为 M2０,此时
,满足题意。
21． 验算图３-63 所示的高强度螺栓摩擦型连接，钢材为 Q235，螺栓为 10.９ 级 M20,连接接触面采用喷吵处理。
局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。因其翼缘
,故取
。
刚度满足要求。
又
，由其查表可得
故整体稳定性满足要求。 （3)采用焊接工字形截面，翼缘板为焰切边
假设
，组合截面一般有
,故构件的截面为类型均为 b 类。
需要的截面几何量为:
按经验计算，工字形截面:
根据以上参数，设计截面尺寸如右图所示。 截面的几何特性为:
解
：
正
面
角
焊
缝
且
故可取
，此时焊缝的计算长度
正面焊缝的作用:
则由平衡条件得：
所以它们的焊缝长度为 ,取 37０mm,
,取 95mm。
１７. 如图 3-61 所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处
作用有弯矩
，剪力
，钢材为 Q２３5Ｂ钢，焊条用 E43
型，半自动焊，三级检验标准,试验算该焊缝的强度。
计值
,杆件的计算长度为
选用杆件的最小截面，并验算所选截面。
。试按容许长细比
解：假定
,对轧制双角钢截面，截面分类均为 b 类
需要的截面几何量为：
查表,选用截面 2∟４5×3
当
时,
此时,
,
，
故需根据 重选截面。选用截面 2∟70×4
当
时,
此时，
,
,
故截面满足要求。
9． 某轴心受压柱承受轴向压力设计值
，柱两端铰接，
所需螺栓数: 螺栓排列图如下所示
验算被连接钢板的强度 a. 承压型设计
查
表
可
知
,
当
满足要求。 b. 摩擦型设计 净截面强度验算：
满足要求； 毛截面强度验算:
满足要求。
20. 如图 3－６２所示的连接节点,斜杆承受轴心拉力设计值 柱翼缘采用 10 个８.8 级摩擦型高强度螺栓连接，抗滑移系数 螺栓直径。