鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理考試復(fù)習(xí)題及參考答案模板范本

1、PAGE PAGE 23鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理填空題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、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、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。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、沖擊韌性、冷彎性能。7. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接連接、

2、鉚釘連接、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、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)、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、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、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、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(lèi)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

3、離、梁。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。計(jì)算題試驗(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 。（假定剪力全部由腹板上的焊縫承受）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 。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：

4、hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(靜載設(shè)計(jì)值)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))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。6.圖示一用M20普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為

5、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。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)。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=305 N/mm2 。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,

6、bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2.10.兩端鉸接軸心受壓柱，高9.6m,鋼材為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 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

7、 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？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 均布荷載作用于上翼緣 0.4414. 求圖示鋼梁所能承受的最大

8、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=0.44.15. 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 。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

9、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 。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題參考答案三、計(jì)算題：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.解： 3.解： 4解： 端縫： 側(cè)向： 蓋板全長(zhǎng) 5解：取8個(gè)排列中距取80端距取50邊距取40凈截面驗(yàn)算 215MPa說(shuō)明凈截面強(qiáng)度不夠，接

10、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。拼接板長(zhǎng)6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 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)

11、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解：一、摩擦型高強(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 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

12、大8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解：11解：12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.解： 14解：15.解：均布荷載作用

13、下的最大彎矩設(shè)計(jì)值：應(yīng)用拉彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算公式 剛度驗(yàn)算： 16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)）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。 哈工大2009考試題填空題：(每空1分，共22分)1、 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（JGJ2002）推薦使用 碳當(dāng)量(或CE) 來(lái)衡量 低合金鋼的焊接性能。2、 硫、磷、氮、氧和氫均為有害元素，其中 磷 和 氮 易引起鋼材的低溫冷脆。3、 影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命的最主要因素是構(gòu)造狀

14、態(tài)、 循環(huán)荷載 和 循環(huán)次數(shù) 。4、 鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、 冷彎性能 、 Z向收縮率 和 沖擊韌性 。5、 主要焊接結(jié)構(gòu)不能采用Q235 A 級(jí)鋼，因含碳量不作交貨條件，無(wú)法保證含碳量。6、 將一塊Q235B級(jí)鋼板與Q345B級(jí)鋼板通過(guò)焊接進(jìn)行連接時(shí)，宜選擇 E43 型焊條。7、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003）規(guī)定：質(zhì)量屬于三級(jí)的焊縫，焊縫的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度等于母材抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 0.85 倍。8、 單軸對(duì)稱(chēng)的T形截面軸心受壓構(gòu)件，繞對(duì)稱(chēng)軸失穩(wěn)時(shí)易發(fā)生 彎扭 失穩(wěn)，繞非對(duì)稱(chēng)軸時(shí)易發(fā)生 彎曲 失穩(wěn)。9、 軸心受壓構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)可能繞兩主軸屈曲，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循 等穩(wěn)定

15、原則，如進(jìn)行梯形鋼屋架設(shè)計(jì)時(shí)屋架端斜桿應(yīng)采用 不等邊角鋼長(zhǎng)肢相連 的截面型式。10、在軸心受壓構(gòu)件中，確定箱形截面板件滿足局部穩(wěn)定的寬（高）厚比限值的原則是構(gòu)件應(yīng)力達(dá)到屈服前其板件不發(fā)生局部屈曲（或局部屈曲臨界應(yīng)力不低于屈服應(yīng)力，或不先于屈服） ，確定工字形截面確定板件寬（高）厚比限值的原則是 構(gòu)件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲（或局部屈曲臨界應(yīng)力不低于整體屈曲臨界應(yīng)力或等穩(wěn)定或不先于整體失穩(wěn)） 。11、 荷載作用點(diǎn)的位置對(duì)梁的整體穩(wěn)定有影響，相對(duì)于荷載作用于工字形截面簡(jiǎn)支梁受拉翼緣，當(dāng)荷載作用于梁的受壓翼緣時(shí)，其梁的整體穩(wěn)定性將 降低 。12、 某梯形鋼屋架，下弦支座處應(yīng)設(shè)置 剛性 系桿，該

16、系桿需要按 受壓 桿設(shè)計(jì)。13、 某工字形組合截面簡(jiǎn)支梁，若腹板的高厚比為100，應(yīng)設(shè)置 橫向 加勁肋，若腹板高厚比為210，應(yīng)設(shè)置 縱向 加勁肋。二、單項(xiàng)選擇題(每題2分，共14分)1、 最易產(chǎn)生脆性破壞的應(yīng)力狀態(tài)是 B 。(A) 單向壓應(yīng)力狀態(tài)(B) 三向拉應(yīng)力狀態(tài)(C) 單向拉應(yīng)力狀態(tài)(D) 二向拉一向壓的應(yīng)力狀態(tài)NN60 100 60 100 100II 2、采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的兩塊 鋼板，如圖所示，II危險(xiǎn)截面所受的力為 B 。(A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如圖所示，兩塊鋼板焊接，根據(jù)手工焊構(gòu)造要求，焊角高度hf應(yīng)滿足 A 要求。(A

17、) 6hf89mm (B) 6hf12mm (C) 5hf89mm 10mm16mmhf(D) 6hf10mm 4、受彎構(gòu)件考慮屈曲后強(qiáng)度時(shí)，下列說(shuō)法正確的為 B 。 (A) 腹板抗彎承載力提高(B) 腹板抗剪承載力提高(C) 腹板抗彎、抗剪承載力均提高(D) 腹板抗彎承載力提高，抗剪承載力降低5、單向受彎構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度 其中時(shí),為使翼緣不先失去局部穩(wěn)定, 翼緣外伸部分的最大寬厚比b/t為 C 。(A) (B) (C) (D) 6、彎矩矢量作用在工字形偏壓柱的弱軸平面內(nèi)，屈曲時(shí)會(huì)發(fā)生 A 屈曲。(A) 平面內(nèi)(B) 平面外 (C) 不一定 (D) 可能平面內(nèi)，也可能平面外7、在鋼屋架支座節(jié)點(diǎn)的

18、設(shè)計(jì)中，支座底板的厚度由 D 決定。(A) 抗剪和抗彎共同工作(B) 抗壓工作 (C) 抗剪工作 (D) 抗彎工作2、請(qǐng)說(shuō)明圖中所示格構(gòu)式柱頭的主要組成零件及荷載傳遞路徑和方式。（9分） 由墊板、頂板、柱端加勁肋、兩塊柱端 綴板組成。（2分）墊板頂面承壓柱端綴板墊板底面承壓頂板加勁肋頂面承壓或水平角焊縫柱端加勁肋N墊板柱身豎向角焊縫豎向角焊縫（7分）3、如圖所示為單向壓彎的格構(gòu)式柱，分肢1對(duì)y軸慣性矩為I1，分肢2對(duì)y軸慣性矩為I2，軸力N作用在虛軸（x軸）上，由軸力產(chǎn)生的彎矩My作用在構(gòu)件的主軸平面內(nèi)，請(qǐng)說(shuō)明分配到分肢1和分肢2上軸力和彎矩的分配原則及分肢1所受軸力和彎矩的大小。（5分）分肢2yx Myay1y21分肢122 1 軸力作用點(diǎn)軸心壓力N的分配:與分肢軸線至虛軸的距離成反比（1分）彎矩My的分配:與分肢對(duì)實(shí)軸的慣性矩成正比，（1分）與分肢至虛軸的距離成反比（1分）軸心力： （1分）彎 矩：（1分）四、計(jì)算題：（共42分）1、 如圖所示鋼板與工字形柱采用雙面角焊縫T形連接，hf10mm；鋼板長(zhǎng)400mm，鋼材Q2