钢结构设计原理题及答案

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10、对于承受静荷常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是_ C__。

(A) 可选择Q235钢
(B) 可选择Q345钢
(C) 钢材应有冲击韧性的保证
(D) 钢材应有三项基本保证
1、在进行第二种极限状态计算时，计算用的荷载_ D__。

(A) 需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数
(B) 需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数
(C) 永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数
(D) 永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数
2、进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按_ A__。

(A) 标准荷载计算
(B) 设计荷载计算
(C) 考虑动力系数的标准荷载计算
(D) 考虑动力系数的设计荷载计算
3、在连续反复荷载作用下，当应力比时，称为 A 。

(A) 完全对称循环(B) 脉冲循环
(C) 不完全对称循环(D) 不对称循环
4、钢结构第一极限状态的设计表达式为：
，式中是_ C__。

(A) 结构重要性系数
(B) 荷载分项系数
(C) 可变荷载组合系数
(D) 材料的抗力分项系数
5、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？_ C__。

Ⅰ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值；
Ⅱ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值；
Ⅲ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值；
Ⅳ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。

(A) Ⅰ、Ⅲ(B) Ⅱ、Ⅲ(C) Ⅰ、Ⅳ(D) Ⅱ、Ⅳ
例1：图示一围焊缝连接，已
知，，，，，，，, ，试验算该连接是否安全。

解：将F移向焊缝形心O，三面围焊缝受力：
在计算焊缝的面积和其极惯性矩时，近似取l1和l2为其计算长度，即既不考虑焊缝的实际长度稍大于l1和l2，也不扣除水平焊缝的两端缺陷10mm。

焊缝截面面积：
在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，水平焊缝右边两个端点产生的应力最大，但在右上端点其应力的水平分量与N力产生的同方向，因而该焊缝在外力F作用下，该点最危险。

由N在水平焊缝右上端点产生的应力为：
由扭矩T在该点产生的应力的水平分量为：
由T在该点产生的应力的垂直分量为：
代入强度条件：
该连接安全。

例2：计算图示角焊缝连接中的h f。

已知连接承受动荷载，钢材为Q235BF，焊条为E43型，，，图中尺寸单位为：mm。

解：将外力F1，F2移向焊缝形心O，得
N在焊缝中产生均匀分布的：
V在焊缝中产生均匀分布的：
连接承受动力荷载，，则
解得h f≥ 5.82mm
取h f = 6mm
构造要求：
，满足要求。

例1：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f =215N/mm2，f v=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，。

要求：
1）验算主梁的强度
2）判别梁的整体稳定性是否需要验算
解:主梁强度验算：
梁的最不利截面为第一根次梁左侧截面和第二根次梁的右侧截面，由于其对称性，此两截面受力相同。

梁的截面特性：
正应力强度：
剪应力强度：
该截面上腹板与翼缘连接处正应力、剪应力都较大，所以需验算折算应力。

此点：
所以强度满足要求。

2）梁的整体稳定性验算：
所以不必验算整体稳定性。

例2：如图所示工字形简支主梁，Q235F钢，f =215N/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，荷载作用点设支承加劲肋，不考虑局部压应力的作用。

要求：验算腹板的局部稳定，计算出加劲肋间距，并示意在图中。

解：腹板高厚比：
所以，需要配置横向加劲肋。

梁中最大剪力V max=250KN
截面特性I x为：
梁段内最大剪力产生的腹板平均剪应力为：
该断面处腹板与翼缘交界处的正应力为：
查表得：
则加劲肋间距a ≤2h0=2000mm 即可。

布置如如图所示
例1：一块－400×20的钢板用两块拼接板－400×12进行拼接。

螺栓孔径22mm，排列如图。

钢板轴心受拉，N＝1350KN （设计值）。

钢材为Q235钢，请问：
(1) 钢板1－1截面的强度够否？
(2) 是否还需要验算2－2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2－2截面应如何验算？
(3) 拼接板的强度是否需要验算？
解：钢材为Q235，f =215N/mm2
(1) 1－1截面钢板的
所以1－1截面钢板强度足够。

(2)需要验算2－2截面强度，因为2－2的A n小于1－1。

假定N在13个螺栓中平均分配，则2－2截面传递的拉力N’为：
2－2截面的
，足够。

(3)两块拼接板厚度之和大于原钢板厚，所以钢板抗拉强度足够，拼接板就无需验算。

例2：一实腹式轴心受压柱，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。

要求：
（1）验算整体稳定性
（2）验算局部稳定性
解：
(1)验算整体稳定性：
A=400 20 2+400 10=2 104mm2
对x轴为b类截面，对y轴为c类截面，查表：
，如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允许范围之内。

（2）验算局部稳定
a.翼缘
b.腹板
局部稳定均满足。

例1：验算图示端弯矩（计算值）作用情况下压弯构件的承载力是否满足要求。

构件为普通热轧工字钢I10，Q235AF，假定图示侧向支承保证不发生弯扭屈曲。

I字形截面的特性：A=14.3cm3，W x=49cm3，i x=4.14cm 。

解：热轧工字钢截面对x轴属于a类。

因而，当时，得。

由平面内稳定计算公式：
由截面强度计算公式：
因为平面外稳定通过侧向支承得到保证，所以本题承载力由强度、平面内稳定计算均满足要求。

例2：验算图示构件的稳定性。

材料为Q235F，f =215N/mm2，梁中间有一侧向支撑点。

已知构件截面参数：A=21.27cm3，
I x=267cm4，i x=3.54cm ，i y=2.88cm 。

解：，属于 b 类截面，查表得：
，按 b 类截面，查表得：
查表：，，，
（1）验算弯矩作用平面内的稳定性
（2）验算弯矩作用平面外的稳定性
所以该截面在弯矩作用平面内、平面外的稳定性都能满足。