鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理考試復(fù)習(xí)題修改版(共25頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理一、 填空題1. 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算的兩種極限狀態(tài)是承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。2. 鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、材質(zhì)均勻，韌性和塑性良好、裝配程度高，施工周期短、密閉性好、耐熱不耐火和易銹蝕等特點(diǎn)。3. 鋼材的破壞形式有塑性破壞和脆性破壞。4. 影響鋼材性能的主要因素有化學(xué)成分、冶煉，澆注，軋制、鋼材硬化、溫度、應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、重復(fù)荷載作用和鋼材缺陷。5. 影響鋼材疲勞的主要因素有應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)6. 建筑鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌

2、性、和冷彎性能。7. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接。8. 角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf，也不得小于40mm。側(cè)面角焊縫承受靜載時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于60 hf。9.普通螺栓抗剪連接中，其破壞有五種可能的形式，即螺栓剪壞、孔壁擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、端部鋼板被剪壞和螺栓彎曲破壞。10. 高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值與螺栓材質(zhì)和螺栓有效面積有關(guān)。11. 軸心壓桿可能的屈曲形式有彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。12. 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)與殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏心和長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)。13. 提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效途徑是加強(qiáng)受壓翼緣和增加側(cè)向支承點(diǎn)。14. 影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有荷載類型、

3、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離和梁端支承條件。15.焊接組合工字梁，翼緣的局部穩(wěn)定常采用限制寬厚比的方法來(lái)保證，而腹板的局部穩(wěn)定則常采用設(shè)置加勁肋的方法來(lái)解決。二、 問(wèn)答題1. 鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)？答：鋼結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)：鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用大。2. 鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍是什么？答：鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍：重型廠房結(jié)構(gòu)大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)高層及多層建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)塔桅結(jié)構(gòu)板殼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)移動(dòng)式結(jié)構(gòu)3. 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能有哪些要求？答：鋼

4、結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求：較高的抗拉強(qiáng)度f(wàn)u和屈服點(diǎn)fy較好的塑性、韌性及耐疲勞性能良好的加工性能4. 鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是什么？各由什么試驗(yàn)得到？答：鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率由一次靜力單向均勻拉伸試驗(yàn)得到；冷彎性能是由冷彎試驗(yàn)顯示出來(lái)；沖擊韌性是由沖擊試驗(yàn)使試件斷裂來(lái)測(cè)定。5. 影響鋼材性能的主要因素是什么？答：影響鋼材性能的主要因素有：化學(xué)成分鋼材缺陷冶煉，澆注，軋制鋼材硬化溫度應(yīng)力集中殘余應(yīng)力重復(fù)荷載作用6. 什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要因素有哪些？答：鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強(qiáng)度，

5、甚至還低于屈服點(diǎn)時(shí)也會(huì)發(fā)生斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7. 選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？答：選用鋼材通?？紤]的因素有：結(jié)構(gòu)的重要性荷載特征連接方法結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)8. 鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。焊接的優(yōu)點(diǎn)：不需打孔，省工省時(shí)；任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好9. 焊縫可能存在的缺陷有哪些？答：焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未

6、焊透、弧坑和焊瘤。10. 焊縫的質(zhì)量級(jí)別有幾級(jí)？各有哪些具體檢驗(yàn)要求？答：焊縫質(zhì)量分為三個(gè)等級(jí)。三級(jí)質(zhì)量檢查只對(duì)全部焊縫進(jìn)行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見(jiàn)缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)要求；二級(jí)質(zhì)量檢查除對(duì)外觀進(jìn)行檢查并達(dá)到二級(jí)質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線探傷20焊縫，達(dá)到B級(jí)檢驗(yàn)級(jí)合格要求；一級(jí)質(zhì)量檢查除外觀進(jìn)行檢查并符合一級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線對(duì)焊縫100探傷，達(dá)到B級(jí)檢驗(yàn)級(jí)合格要求；11. 對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？答：對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求有：一般的對(duì)接焊多采用焊透縫，只有當(dāng)板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時(shí)，可采用未焊透的對(duì)接縫。為保證對(duì)接焊縫的質(zhì)量，可按焊件

7、厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，因此除承受動(dòng)力荷載外，一般不用引弧板，而是計(jì)算時(shí)為對(duì)接焊縫將焊縫長(zhǎng)度減2t（t為較小焊件厚度）。對(duì)于變厚度（或變寬度）板的對(duì)接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免應(yīng)力集中。當(dāng)鋼板在縱橫兩方向進(jìn)行對(duì)接焊時(shí)，焊縫可采用十字形或T形交叉對(duì)接，當(dāng)用T形交叉時(shí)，交叉點(diǎn)的間距不得小于200mm。12. 角焊縫的計(jì)算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？答：角焊縫的計(jì)算假定是：1破壞沿有效載面；2破壞面上應(yīng)力均勻分布。13. 焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余

8、應(yīng)力和焊接殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？答：鋼材在施焊過(guò)程中會(huì)在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場(chǎng)，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無(wú)外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形，稱為焊接殘余變形。焊接殘余應(yīng)力的影響：對(duì)塑性較好的材料，對(duì)靜力強(qiáng)度無(wú)影響；降低構(gòu)件的剛度；降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；降低結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度；在低溫條件下承載，加速構(gòu)件的脆性破壞。焊接殘余變形的影響：變形若超出了施工驗(yàn)收規(guī)范所容許的范圍，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對(duì)

9、過(guò)大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法：1合理設(shè)計(jì):選擇適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應(yīng)盡可能對(duì)稱、進(jìn)行合理的焊接工藝設(shè)計(jì)，選擇合理的施焊順序。2正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴(yán)格施焊，避免隨意性；盡量采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊，手工焊時(shí)避免仰焊。14. 普通螺栓連接和摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形式有何不同？答：普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來(lái)傳遞外力。當(dāng)受剪螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。 高強(qiáng)螺栓連接中的抗剪螺栓連接時(shí)

10、，通過(guò)擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力，同時(shí)也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來(lái)傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開(kāi)始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。15. 螺栓的排列有哪些構(gòu)造要求？答：螺栓排列的構(gòu)造要求： 受力要求:端距限制防止孔端鋼板剪斷，2do；螺孔中距限制限制下限以防止孔間板破裂即保證3do，限制上限以防止板間翹曲。構(gòu)造要求:防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。施工要求:為便于擰緊螺栓，宜留適當(dāng)間距。16. 普通螺栓抗剪連接中，有可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？具體設(shè)計(jì)時(shí)，哪些破壞形式是通過(guò)計(jì)算來(lái)防止的？哪些是通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)防止的？如何防止？答：普通螺栓抗剪連接中

11、的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過(guò)相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算來(lái)防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來(lái)保證。一般當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于2d0時(shí)，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺栓夾緊長(zhǎng)度不超過(guò)其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形。17. 高強(qiáng)度螺栓的8.8級(jí)和10.9級(jí)代表什么含義？答：級(jí)別代號(hào)中，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字是材料的屈強(qiáng)比（fy/fu ）。8.8級(jí)為：fu800N/mm²，fy/fu=0.810.9級(jí)為：fu 1000N/mm²，fy/fu=0.918.

12、 軸心壓桿有哪些屈曲形式？答：受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢胶鉅顟B(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝的失穩(wěn)問(wèn)題稱為第一類穩(wěn)定問(wèn)題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同，在軸心壓力作用下可能發(fā)生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。19. 在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮哪些初始缺陷的影響？答：在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。20. 在計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸為什么要采用換算長(zhǎng)細(xì)比？答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力

13、必須通過(guò)綴材來(lái)傳遞。但因綴材本身比較柔細(xì)，傳遞剪力時(shí)所產(chǎn)生的變形較大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形，并降低穩(wěn)定臨界力。所以在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸要采用換算長(zhǎng)細(xì)比（通過(guò)加大長(zhǎng)細(xì)比的方法來(lái)考慮綴材變形對(duì)降低穩(wěn)定臨界力的影響）21. 什么叫鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn)定的有效措施是什么？答：鋼梁在彎矩較小時(shí)，梁的側(cè)向保持平直而無(wú)側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然離開(kāi)最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn)。這時(shí)即使除去

14、側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn)22. 什么叫鋼梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？怎樣驗(yàn)算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？答：在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^(guò)大時(shí)，就有可能在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來(lái)平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。23. 壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)

15、件有何不同？答：可見(jiàn)，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜。軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承載能力時(shí)，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，將其做為壓彎構(gòu)件，但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對(duì)壓彎構(gòu)件而言，彎矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能力，同時(shí)使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用，立即產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達(dá)臨界力時(shí)才突然由直變彎的平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問(wèn)題，其極限承載力應(yīng)按最大強(qiáng)度理論進(jìn)行分析。24. 壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？答：局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)

16、定問(wèn)題，應(yīng)應(yīng)用薄板穩(wěn)定理論，通過(guò)限制翼緣和腹板的寬厚比所保證的。確定限值的原則：組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體穩(wěn)定失穩(wěn)，或者兩者等穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件中，板件處于均勻受壓狀態(tài)；壓彎構(gòu)件中，板件處于多種應(yīng)力狀態(tài)下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力等的單獨(dú)作用和各種應(yīng)力的聯(lián)合作用），彈性或彈塑性性能，同時(shí)還有在腹板屈曲后強(qiáng)度的利用問(wèn)題三、 計(jì)算題1. 試驗(yàn)算如圖所示牛腿與柱連接的對(duì)接焊縫的強(qiáng)度。荷載設(shè)計(jì)值F=220kN。鋼材Q235，焊條E43,手工焊，無(wú)引弧板，焊縫質(zhì)量三級(jí)。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=215 N/mm2，=185 N/mm2 。（假定

17、剪力全部由腹板上的焊縫承受）1 解：一、確定對(duì)接焊縫計(jì)算截面的幾何特性 1.計(jì)算中和軸的位置（對(duì)水平焊縫的形心位置取矩） 2.焊縫計(jì)算截面的幾何特性 全部焊縫計(jì)算截面的慣性矩 全部焊縫計(jì)算截面的抵抗矩 腹板焊縫計(jì)算截面的面積 二、驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度1.a點(diǎn) 2.b點(diǎn) 折算應(yīng)力 2. 試計(jì)算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強(qiáng)度。已知N=390kN（設(shè)計(jì)值），與焊縫之間的夾角。鋼材Q235，焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=160 N/mm2 。解： 3. 設(shè)計(jì)雙角鋼拉桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度L1=?,L2=?已知：采用三面圍焊：hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(靜載

18、設(shè)計(jì)值)解： 4.設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用三面圍焊連接的平接接頭。軸心拉力N1250kN，（靜載設(shè)計(jì)值），鋼材Q235，焊條E43,手工焊。有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=215 N/mm2， fwf=160N/mm2。圖示尺寸單位mm.(焊縫LW2實(shí)際長(zhǎng)度取cm整數(shù))解： 端縫： 側(cè)向： 蓋板全長(zhǎng) 5. 設(shè)計(jì)矩形拼接板與板件用普通螺栓連接的平接接頭。（如圖所示，單位mm）。已知軸心拉力設(shè)計(jì)值N=600KN,有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2,=215 N/mm2。粗制螺栓d=20mm,孔徑d0=21.5mm。解：a) 取8個(gè)b) 排列中距取80端距取50邊距取40c) 凈截面驗(yàn)

19、算 >215MPa說(shuō)明凈截面強(qiáng)度不夠，接頭不能承受600kN的拉力,經(jīng)驗(yàn)算，蓋板應(yīng)采用12mm厚鋼板，被連接板應(yīng)采用25mm鋼板。d) 拼接板長(zhǎng)6.圖示一用M20普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為Q235，215 N/mm2。試計(jì)算接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值。螺栓M20,孔徑21.5mm, bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2。解：螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值 連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值 一、 構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值 I-I截面凈截面面積為 II-II截面凈截面面積為 III-III截面凈截面面積為 三個(gè)截

20、面的承載設(shè)計(jì)值分別為II截面：IIII截面：IIIIII截面：因前面II截面已有n1個(gè)螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按IIII截面二、 連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按V-V截面確定） 通過(guò)比較可見(jiàn)，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值應(yīng)按構(gòu)件IIII截面的承載能力取值，即。再者，若連接蓋板不取2塊8mm厚鋼板而去2塊7mm，即與構(gòu)件等厚，則會(huì)因開(kāi)孔最多其承載力最小。7.若上題的拼接接頭改用10.9級(jí)M20磨擦型高強(qiáng)度螺栓，接觸面處理采用鋼絲刷清除浮銹。接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值能增大多少？已知高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P155kN,接觸面抗滑移系數(shù)。解：一、摩擦

21、型高強(qiáng)度螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 連接一側(cè)螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值 二、 構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值毛截面：II截面凈截面面積為 根據(jù) 即 II-II截面凈截面面積為 III-III截面凈截面面積為 因前面II截面已有n1個(gè)螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按IIII截面三、 連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按V-V截面確定）通過(guò)比較可見(jiàn)，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值為。與上題比較增大8. 計(jì)算圖示連接的承載力設(shè)計(jì)值N。螺栓M20，孔21.5mm,材料Q235A已知：215N/mm2, bv=130 N/mm2, bc=3

22、05 N/mm2 。解：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值 連接螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值 節(jié)點(diǎn)板凈截面抗拉承載力：故連接的承載力為9.試計(jì)算下圖所示連接中C級(jí)螺栓的強(qiáng)度。已知荷載設(shè)計(jì)值F=60KN,螺栓M20,孔徑21.5mm, bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2.解：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值 故應(yīng)按進(jìn)行驗(yàn)算偏心力F的水平及豎直分力和對(duì)螺栓群轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離分別為：扭矩T作用下螺栓“1”承受的剪力在x，y兩方向的分力：軸心力N、剪力V作用下每個(gè)螺栓承受的水平和豎直剪力：螺栓“1”承受的合力：10.兩端鉸接軸心受壓柱，高9.6m,鋼材

23、為Q235，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=215 N/mm2，采用圖示截面，尺寸單位mm,計(jì)算可承受外荷載設(shè)計(jì)值N=？ 注：不計(jì)自重 穩(wěn)定系數(shù) ：7273747576777879800.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.688 解：11.已知一兩端鉸支軸心受壓綴板式格構(gòu)柱，長(zhǎng)10.0m，截面由2I32a組成，兩肢件之間的距離300cm,如圖所示，尺寸單位mm。試求該柱最大長(zhǎng)細(xì)比。注：一個(gè)I32a的截面面積A=67cm2 慣性矩Iy=11080cm4 IX1=460cm4 解：12.如圖所示為二簡(jiǎn)支梁截面，其截面面積大小相同，跨度均為12m，跨間無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)，均布荷載

24、大小亦相同，均作用在梁的上翼緣，鋼材為Q235，試比較梁的穩(wěn)定系數(shù)，說(shuō)明何者的穩(wěn)定性更好？解：一、第一截面：1截面幾何特征：2梁的穩(wěn)定系數(shù)：二、第二截面：1截面幾何特征：2梁的穩(wěn)定系數(shù)：經(jīng)比較可知，第一截面的穩(wěn)定性比第二截面的穩(wěn)定性好。13. 一簡(jiǎn)支梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，截面采用普通工字鋼I50a，材料為Q235，除兩端支承處能阻止梁端截面的扭轉(zhuǎn)外，跨中無(wú)任何側(cè)向支承點(diǎn)，試按整體穩(wěn)定確定荷載P的大?。ㄔO(shè)計(jì)值，不計(jì)自重）已知：鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f215N/mm2I50a的Ix46470cm4，Wx1860cm3， Iy1120cm4，Wy142cm3整體穩(wěn)定系數(shù)：集中荷載作用于上翼緣 0.5 均布荷載作

25、用于上翼緣 0.44解： 14. 求圖示鋼梁所能承受的最大均布荷載設(shè)計(jì)值（含自重），已知梁截面為熱軋普通工字鋼I45a,其截面特性為： A=102cm2 IX=32240cm4 wx=1430cm3 Iy=855cm4 wy=114cm3材料為Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=215 N/mm2，梁兩端不能扭轉(zhuǎn)，跨中無(wú)側(cè)向支撐點(diǎn)，撓度不起控制作用，截面無(wú)削弱。整體穩(wěn)定系數(shù)b=0.44.解：15. 如圖所示的拉彎構(gòu)件，間接承受動(dòng)力荷載。橫向均布荷載的設(shè)計(jì)值為8kN/m。截面為I22a，無(wú)削弱。試確定桿能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值。已知：, =215 N/mm2 。解：均布荷載作用下的最大彎矩設(shè)計(jì)值：應(yīng)用拉彎構(gòu)

26、件強(qiáng)度計(jì)算公式 剛度驗(yàn)算： 16. 用軋制工字鋼I36a（材料Q235）作成的10m長(zhǎng)兩端鉸接柱，軸心壓力的設(shè)計(jì)值為650kN,在腹板平面承受均布荷載設(shè)計(jì)值q6.24kN/m。試計(jì)算此壓彎柱在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定有無(wú)保證？為保證彎矩作用平面外的穩(wěn)定需設(shè)置幾個(gè)側(cè)向中間支承點(diǎn)？已知：, =215 N/mm2 。 解：驗(yàn)算在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定： （按無(wú)端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)）一、 驗(yàn)算在彎矩作用平面外的穩(wěn)定如不設(shè)支承點(diǎn)：現(xiàn)增設(shè)四個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)，并取中間段柱驗(yàn)算： （按所考慮構(gòu)件段內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)）計(jì)算結(jié)果表明，設(shè)四個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)，該柱在兩個(gè)方向基本上可達(dá)到等穩(wěn)定性。一、填空題（每空1分

27、，共10分）1、鋼材的沖擊韌性越小,鋼材抵抗脆性斷裂的能力( 越弱 )。2、承受靜力荷載的側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度是( 60hf )。3、焊接結(jié)構(gòu)選用焊條的原則是,計(jì)算焊縫金屬?gòu)?qiáng)度宜與母材強(qiáng)度( 相等 )。4、鋼材牌號(hào)Q235BF,其中235表示( 屈服點(diǎn)數(shù)值 ),B表示( 質(zhì)量等級(jí) ),F表示( 沸騰鋼 )。5、工字形軸壓構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定保證條件是根據(jù)( 等穩(wěn)定原則 )導(dǎo)出的。6、按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí),受彎構(gòu)件要限制( 撓度 ),拉、壓構(gòu)件要限制( 長(zhǎng)細(xì)比 )。7、壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的失穩(wěn)變形形式是( 彎扭屈曲 )。二、選擇題 （每題1分，共10分） 1、鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是（ C

28、）。A結(jié)構(gòu)的重量大 B造價(jià)高 C易腐蝕、不耐火 D施工困難多2、鋼材中硫的含量超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（ D ）。A將提高鋼材的伸長(zhǎng)率 B將提高鋼材的抗拉強(qiáng)度 C 將使鋼材在低溫工作時(shí)變脆 D 將使鋼材在高溫工作時(shí)變脆3、角焊縫的最小焊腳尺寸（ B ）。A  較薄板厚度 B較厚板厚度 C任意板厚4、下面的（ B ）情況應(yīng)將其設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行折減。A動(dòng)力荷載作用的構(gòu)件 B單角鋼單面按軸壓計(jì)算穩(wěn)定的構(gòu)件 C有應(yīng)力集中影響的構(gòu)件 D殘余應(yīng)力較大的構(gòu)件5、驗(yàn)算工字形組合截面軸心受壓構(gòu)件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定時(shí)，計(jì)算公式中的長(zhǎng)細(xì)比為（ C ）。A繞強(qiáng)軸的長(zhǎng)細(xì)比 B繞弱軸的長(zhǎng)細(xì)比 C兩方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值 D兩方向

29、長(zhǎng)細(xì)比的較小值6、格構(gòu)柱設(shè)置橫隔的目的是( D )。A保證柱截面幾何形狀不變 B 提高柱抗扭剛度 C傳遞必要的剪力 D 上述三種都是7、7、計(jì)算長(zhǎng)度一定的軸心壓桿回轉(zhuǎn)半徑增大，其穩(wěn)定承載力（ A ）。 A提高 B降低 C不變 D不能確定8、支承加勁肋進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，計(jì)算面積應(yīng)包括加勁肋兩端一定范圍內(nèi)的腹板面積，該范圍是（ A ）。A 15 B 13 C 13 D 159、計(jì)算梁的抗彎強(qiáng)度,與此相應(yīng)的翼緣外伸肢寬厚比不應(yīng)超過(guò)( B )。10、鋼結(jié)構(gòu)壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)一般應(yīng)進(jìn)行哪幾項(xiàng)內(nèi)容的計(jì)算? ( D )。A強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形 B彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性、局

30、部穩(wěn)定、變形、長(zhǎng)細(xì)比 C強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形 D強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、長(zhǎng)細(xì)比 三、簡(jiǎn)答題（25分）1、簡(jiǎn)述普通受剪螺栓連接的破壞形式有哪些種類？如何避免？（6分）（1）螺栓桿被剪斷；（2）擠壓破壞；（3）板件被拉斷；（4）板件端部剪切破壞；（5）栓桿受彎破壞（1）通過(guò)計(jì)算保證螺栓抗剪（2）通過(guò)計(jì)算保證螺栓抗擠壓（3）通過(guò)計(jì)算保證板件有足夠的拉壓強(qiáng)度（屬于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算）（4）螺栓端距 避免鋼板被拉豁四、計(jì)算題（共55分）1、驗(yàn)算圖示承受靜力荷載的連接中腳焊縫的強(qiáng)度。，其他條件如圖所示。無(wú)引弧板。（12分） 解

31、： （2分）2、驗(yàn)算圖示采用10.9級(jí) M20摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的承載力。已知，構(gòu)件接觸面噴砂處理，鋼材Q235-BF，構(gòu)件接觸面抗滑移系數(shù)0.45，一個(gè)螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P155 kN。（13分）解： V=100 KN，（1分） T=100×0.25=25KNm（1分）（2分） （2分）（2分）（2分）（3分）該螺栓連接的強(qiáng)度滿足。鋼結(jié)構(gòu)試題一、簡(jiǎn)答題(每小題5分，共20分)1.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)包括哪些計(jì)算內(nèi)容?正常使用極限狀態(tài)又包括哪些內(nèi)容?2.為什么采用鋼材的屈服點(diǎn)fy作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼材，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度值如何確定?3.為了保證實(shí)腹式軸壓桿件組成板件

32、的局部穩(wěn)定，有哪幾種處理方法?4.何謂焊接板梁的最大高度hmax和最小高度hmin?梁的經(jīng)濟(jì)高度he的范圍?腹板太厚或太薄會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題?二、單項(xiàng)選擇題(在每小題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確答案，并將正確答案的序號(hào)填在題干的括號(hào)內(nèi)。每小題1分，共10分)1.下列各項(xiàng)，( )不屬于結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)范疇。 A.靜力強(qiáng)度計(jì)算 B.動(dòng)力強(qiáng)度計(jì)算 C.穩(wěn)定性計(jì)算 D.梁的撓度計(jì)算2.在下列各化學(xué)元素中，( )的存在可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹蝕能力，但卻會(huì)嚴(yán)重地降低鋼材的塑性、韌性和可焊性，特別是在溫度較低時(shí)促使鋼材變脆(冷脆)。 A.硅 B.鋁 C.硫 D.磷3.根據(jù)鋼材的一次拉伸試驗(yàn)，可得到如下四

33、個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)，其中( )是鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度儲(chǔ)備。 A.屈服點(diǎn)fy B.抗拉強(qiáng)度f(wàn)u C.伸長(zhǎng)率 D.彈性模量E4.普通軸心受壓構(gòu)件的承載力經(jīng)常決定于( )。 A.扭轉(zhuǎn)屈曲 B.強(qiáng)度 C.彎曲屈曲 D.彎扭屈曲5.摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪連接以( )作為承載能力極限狀態(tài)。 A.螺桿被拉斷 B.螺桿被剪斷 C.孔壁被壓壞 D.連接板件間的摩擦力剛被克服6.根據(jù)施焊時(shí)焊工所持焊條與焊件之間的相互位置的不同，焊縫可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種方位，其中( )施焊的質(zhì)量最易保證。 A.平焊 B.立焊 C.橫焊 D.仰焊7.為了保證焊接板梁腹板的局部穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)腹板的高厚比的不同情況配置加頸肋。當(dāng)<

34、170時(shí)，應(yīng)( )。 A.不需配置加勁肋 B.配置橫向加勁肋 C.配置橫向和縱向加頸肋 D.配置橫向、縱向和短加頸肋8.雙軸對(duì)稱焊接工字形單向壓彎構(gòu)件，若彎矩作用在強(qiáng)軸平面內(nèi)而使構(gòu)件繞弱軸彎曲，則此構(gòu)件可能出現(xiàn)的整體失穩(wěn)形式是( )。 A.平面內(nèi)的彎曲屈曲 B.扭轉(zhuǎn)屈曲 C.平面內(nèi)的彎曲屈曲或平面外的彎扭屈曲 D.平面外的彎扭屈曲9.屋架設(shè)計(jì)中，積灰荷載應(yīng)與( )同時(shí)考慮。 A.屋面活荷載 B.雪荷載 C.屋面活荷載與雪荷載兩者中的較大者 D.屋面活荷載與雪荷載10.梯形屋架端斜桿最合理的截面形式是( )。 A.兩不等邊角鋼長(zhǎng)邊相連的T形截面 B.兩不等邊角鋼短邊相連的T形截面 C.兩等邊角鋼

35、相連的T形截面 D.兩等邊角鋼相連的十字形截面三、填空題(每空1分，共10分)1.用結(jié)構(gòu)鋼材制成的拉伸試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，得到的平均應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(-關(guān)系曲線)可分為_(kāi)、_、_、_和頸縮階段。2.計(jì)算直角角焊縫承載能力時(shí)是以_方向的最小截面為危險(xiǎn)截面，此危險(xiǎn)截面稱為角焊縫的計(jì)算截面或有效截面。側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度要比正面角焊縫的強(qiáng)度_。3.側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度與其焊腳高度之比越大，側(cè)面角焊縫的應(yīng)力沿其長(zhǎng)度的分布_。4.軸心受拉構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)是_。5.實(shí)腹式拉彎構(gòu)件的截面出現(xiàn)_是構(gòu)件承載能力的極限狀態(tài)。但對(duì)格構(gòu)式拉彎構(gòu)件或冷彎薄壁型鋼截面拉彎桿，常把_視為構(gòu)件的極限狀態(tài)。這些都屬于強(qiáng)度的

36、破壞形式，對(duì)于軸心拉力很小而彎矩很大的拉彎桿也可能存在和梁類似的彎扭失穩(wěn)的破壞形式。四、計(jì)算題(第1小題15分，第2小題20分，第3小題25分，共60分)1. 如圖所示，鋼牛腿與鋼柱采用對(duì)接焊縫進(jìn)行連接。已知鋼牛腿的截面尺寸為：翼緣板寬b=250mm，厚度為t=14mm；腹板高度h0=300mm，厚度為tw=12mm。作用于牛腿上的偏心荷載設(shè)計(jì)值為250KN(靜力荷載)，偏心距為e=170mm。鋼材為Q235，采用手工焊，焊條為E43型，采用引弧板，焊縫質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)，試對(duì)此連接進(jìn)行驗(yàn)算。(15分)(已知fwv=125N/mm2，fwt=fwc=215N/mm2)注意：為降低計(jì)算量，這里已給出

37、構(gòu)件截面的部分幾何特性參數(shù)： 對(duì)接焊縫截面形心軸距翼緣外邊緣距離為y0=86.6mm，y1=y0=86.6mm,y2=227.4mm, Ix=7074cm4,Aw=36cm2。2. 有一實(shí)腹式雙軸對(duì)稱焊接工字形截面軸心受壓柱，Q235鋼材，翼緣為焰切邊，對(duì)x,y軸均屬于b類截面。截面尺寸為：翼緣板寬b=250mm，厚度為t=12mm,腹板高度為h0=350mm，厚度為tw=10mm，計(jì)算長(zhǎng)度為lox=12m,loy=4m,承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值為1200KN。試對(duì)該柱進(jìn)行驗(yàn)算。(20分)(f=215N/mm2)3. 如圖所示一焊接組合截面板梁，截面尺寸為：翼緣板寬度b=340mm，厚度為t=12

38、mm；腹板高度為h0=450mm，厚度為tw=10mm,Q235鋼材。梁的兩端簡(jiǎn)支，跨度為6m，跨中受一集中荷載作用，荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：恒載40KN，活載70KN(靜力荷載)。試對(duì)梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定性和撓度進(jìn)行驗(yàn)算。(f=215N/mm2,fv=125N/mm2,=)(25分) b=b· =0.81 b=1.1- 注意，為降低計(jì)算量，這里已給出構(gòu)件截面部分幾何特性參數(shù)： A=126.6cm2 Ix=51146cm4, Iy=7861cm4, Wx=2158cm4, Sx=1196cm3，Sx1=942cm3專心-專注-專業(yè)浙江省2002年1月高等教育自學(xué)考試鋼結(jié)構(gòu)

39、試題參考答案課程代碼：02442一、簡(jiǎn)答題(每小題5分，共20分) 1.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)包括靜力強(qiáng)度、動(dòng)力強(qiáng)度和穩(wěn)定等的計(jì)算達(dá)到這種極限狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到了最大承載力而發(fā)生破壞，或達(dá)到了不適于繼續(xù)承受荷載的巨大變形。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的正常使用極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值。達(dá)此極限狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件雖仍保持承載力，但在正常荷載和作用下產(chǎn)生的變形已不能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件滿足正常使用的要求，包括靜力荷載作用下產(chǎn)生的巨大變形和動(dòng)力荷載作用下產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)等。 2.選擇屈服點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是因?yàn)椋?1)它是鋼材開(kāi)始塑性工作的特征點(diǎn)，鋼材屈服后，塑性變形很大，極易為人們察覺(jué)，可及時(shí)處理，避免發(fā)生破壞；(2)從屈服到鋼材破壞，整個(gè)塑性工作區(qū)域比彈性工作區(qū)域約大200倍，且抗拉強(qiáng)度與屈服點(diǎn)之比(強(qiáng)屈比)較大，是鋼結(jié)構(gòu)的極大后備強(qiáng)度，使鋼材不會(huì)發(fā)生真正的塑性破壞，十分安全可靠。對(duì)無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼材，以卸載后試件的殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服點(diǎn)。 3.對(duì)翼緣板，可通過(guò)增加其厚度，使其寬厚比不超過(guò)一定的限值以確保其滿足局部穩(wěn)定性要求；對(duì)腹板，一方面可以通過(guò)增加其厚度，使其高厚比不超過(guò)一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全長(zhǎng)設(shè)置一根縱向加勁肋，以保證其局部穩(wěn)定性要求。 4.梁的高度應(yīng)由建筑高度、剛度要求和經(jīng)濟(jì)條件三者來(lái)確定。建筑高度是指