鋼結構設計原理考試復習題及參考答案模板范本

1、PAGE PAGE 23鋼結構設計原理填空題1. 鋼結構計算的兩種極限狀態(tài)是承載能力極限狀態(tài)和 正常使用極限狀態(tài)。2. 鋼結構具有輕質高強、材質均勻，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。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成分、鋼材缺陷、冶煉，澆注，軋制、鋼材硬化、溫度、應力集中、殘余應力、重復荷載作用。5. 影響鋼材疲勞的主要因素有應力集中、應力幅（對焊接結構）或應力比（對非焊接結構）、應力循環(huán)次數。6. 建筑鋼材的主要機械性能指標是屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。7. 鋼結構的連接方法有焊接連接、

2、鉚釘連接、螺栓連接。8. 角焊縫的計算長度不得小于8hf，也不得小于40mm。側面角焊縫承受靜載時，其計算長度不宜大于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、構件被拉斷、端部鋼板被剪壞、螺栓彎曲破壞。10. 高強度螺栓預拉力設計值與螺栓材質、螺栓有效面積有關。11. 軸心壓桿可能的屈曲形式有彎曲屈曲、扭轉屈曲、彎扭屈曲。12. 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數與殘余應力、初彎曲和初偏心、長細比有關。13. 提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效途徑是加強受壓翼緣、增加側向支承點。14. 影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側向支承點的位置和距

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保證，而腹板的局部穩(wěn)定則常采用設置加勁肋的方法來解決。計算題試驗算如圖所示牛腿與柱連接的對接焊縫的強度。荷載設計值F=220kN。鋼材Q235，焊條E43,手工焊，無引弧板，焊縫質量三級。有關強度設計值=215 N/mm2，=185 N/mm2 。（假定剪力全部由腹板上的焊縫承受）試計算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強度。已知N=390kN（設計值），與焊縫之間的夾角。鋼材Q235，焊條E43,手工焊。有關強度設計值=160 N/mm2 。設計雙角鋼拉桿與節(jié)點板之間的連接角焊縫計算長度L1=?,L2=?已知：采用三面圍焊：

4、hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(靜載設計值)4.設計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，（靜載設計值），鋼材Q235，焊條E43,手工焊。有關強度設計值=215 N/mm2， fwf=160N/mm2。圖示尺寸單位mm.(焊縫LW2實際長度取cm整數)5. 設計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）。已知軸心拉力設計值N=600KN,有關強度設計值：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。試計算接頭所能承受的最大軸心力設計值。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M20磨擦型高強度螺栓，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計值能增大多少？已知高強度螺栓預拉力設計值P155kN,接觸面抗滑移系數。8. 計算圖示連接的承載力設計值N。螺栓M20，孔21.5mm,材料Q235A已知：215N/mm2, bv=130 N/mm2, bc=305 N/mm2 。9.試計算下圖所示連接中C級螺栓的強度。已知荷載設計值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，強度設計值=215 N/mm2，采用圖示截面，尺寸單位mm,計算可承受外荷載設計值N=？ 注：不計自重 穩(wěn)定系數 ：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柱，長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。試求該柱最大長細比。 注： 一個I32a的截面面積 A=67cm2 慣性矩 Iy=11080cm4 IX1=460cm4

7、 12.如圖所示為二簡支梁截面，其截面面積大小相同，跨度均為12m，跨間無側向支承點，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，說明何者的穩(wěn)定性更好？13. 一簡支梁的計算簡圖如下，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外，跨中無任何側向支承點，試按整體穩(wěn)定確定荷載P的大?。ㄔO計值，不計自重）已知：鋼材強度設計值f215N/mm2I50a的Ix46470cm4，Wx1860cm3， Iy1120cm4，Wy142cm3整體穩(wěn)定系數：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、均布荷載設計值（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,強度設計值=215 N/mm2，梁兩端不能扭轉，跨中無側向支撐點，撓度不起控制作用，截面無削弱。整體穩(wěn)定系數b=0.44.15. 如圖所示的拉彎構件，間接承受動力荷載。橫向均布荷載的設計值為8kN/m。截面為I22a，無削弱。試確定桿能承受的最大軸心拉力設計值。已知：, =215 N/mm2 。16. 用軋制工字鋼I36a（材料Q235）作成的10m長兩端鉸接柱，軸心壓力的設計值為650kN,在腹板平

9、面承受均布荷載設計值q6.24kN/m。試計算此壓彎柱在彎矩作用平面內的穩(wěn)定有無保證？為保證彎矩作用平面外的穩(wěn)定需設置幾個側向中間支承點？已知：, =215 N/mm2 。 鋼結構設計原理復習題參考答案三、計算題：解：一、確定對接焊縫計算截面的幾何特性 1.計算中和軸的位置（對水平焊縫的形心位置取矩） 2.焊縫計算截面的幾何特性 全部焊縫計算截面的慣性矩 全部焊縫計算截面的抵抗矩 腹板焊縫計算截面的面積 二、驗算焊縫強度1.a點 2.b點 折算應力 2.解： 3.解： 4解： 端縫： 側向： 蓋板全長 5解：取8個排列中距取80端距取50邊距取40凈截面驗算 215MPa說明凈截面強度不夠，接

10、頭不能承受600kN的拉力,經驗算，蓋板應采用12mm厚鋼板，被連接板應采用25mm鋼板。拼接板長6解：螺栓所能承受的最大軸心力設計值單個螺栓受剪承載力設計值 單個螺栓承壓承載力設計值 連接螺栓所能承受的最大軸心力設計值 構件所能承受的最大軸心力設計值 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 三個截面的承載設計值分別為II截面：IIII截面：IIIIII截面：因前面II截面已有n1個螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構件所能承受的最大軸心力設計值按IIII截面連接蓋板所能承受的軸心力設計值（按V-V截面確定） 通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設

11、計值應按構件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，即與構件等厚，則會因開孔最多其承載力最小。7解：一、摩擦型高強度螺栓所能承受的最大軸心力設計值單個螺栓受剪承載力設計值 連接一側螺栓所能承受的最大軸心力設計值 構件所能承受的最大軸心力設計值毛截面：II截面凈截面面積為 根據 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個螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構件所能承受的最大軸心力設計值按IIII截面連接蓋板所能承受的軸心力設計值（按V-V截面確定） 通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設計值為。與上題比較增

12、大8解：單個螺栓受剪承載力設計值 單個螺栓承壓承載力設計值 連接螺栓所能承受的最大軸心力設計值 節(jié)點板凈截面抗拉承載力：故連接的承載力為9解：單個螺栓受剪承載力設計值 單個螺栓承壓承載力設計值 故應按進行驗算偏心力F的水平及豎直分力和對螺栓群轉動中心的距離分別為：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：二、第二截面：1截面幾何特征：2梁的穩(wěn)定系數：經比較可知，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、下的最大彎矩設計值：應用拉彎構件強度計算公式 剛度驗算： 16解：驗算在彎矩作用平面內的穩(wěn)定： （按無端彎矩但有橫向荷載作用時）驗算在彎矩作用平面外的穩(wěn)定如不設支承點：現(xiàn)增設四個側向支承點，并取中間段柱驗算： （按所考慮構件段內有端彎矩和橫向荷載同時作用時）計算結果表明，設四個側向支承點，該柱在兩個方向基本上可達到等穩(wěn)定性。 哈工大2009考試題填空題：(每空1分，共22分)1、 建筑鋼結構焊接技術規(guī)程（JGJ2002）推薦使用 碳當量(或CE) 來衡量 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、 影響結構疲勞壽命的最主要因素是構造狀

14、態(tài)、 循環(huán)荷載 和 循環(huán)次數 。4、 鋼材的機械性能指標為屈服強度、抗拉強度、伸長率、 冷彎性能 、 Z向收縮率 和 沖擊韌性 。5、 主要焊接結構不能采用Q235 A 級鋼，因含碳量不作交貨條件，無法保證含碳量。6、 將一塊Q235B級鋼板與Q345B級鋼板通過焊接進行連接時，宜選擇 E43 型焊條。7、 鋼結構設計規(guī)范（GB500172003）規(guī)定：質量屬于三級的焊縫，焊縫的抗拉設計強度等于母材抗拉設計強度的 0.85 倍。8、 單軸對稱的T形截面軸心受壓構件，繞對稱軸失穩(wěn)時易發(fā)生 彎扭 失穩(wěn)，繞非對稱軸時易發(fā)生 彎曲 失穩(wěn)。9、 軸心受壓構件失穩(wěn)時可能繞兩主軸屈曲，設計時應遵循 等穩(wěn)定

15、原則，如進行梯形鋼屋架設計時屋架端斜桿應采用 不等邊角鋼長肢相連 的截面型式。10、在軸心受壓構件中，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件應力達到屈服前其板件不發(fā)生局部屈曲（或局部屈曲臨界應力不低于屈服應力，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（或局部屈曲臨界應力不低于整體屈曲臨界應力或等穩(wěn)定或不先于整體失穩(wěn)） 。11、 荷載作用點的位置對梁的整體穩(wěn)定有影響，相對于荷載作用于工字形截面簡支梁受拉翼緣，當荷載作用于梁的受壓翼緣時，其梁的整體穩(wěn)定性將 降低 。12、 某梯形鋼屋架，下弦支座處應設置 剛性 系桿，該

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

17、) 6hf89mm (B) 6hf12mm (C) 5hf89mm 10mm16mmhf(D) 6hf10mm 4、受彎構件考慮屈曲后強度時，下列說法正確的為 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、單向受彎構件的抗彎強度 其中時,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，屈曲時會發(fā)生 A 屈曲。(A) 平面內(B) 平面外 (C) 不一定 (D) 可能平面內，也可能平面外7、在鋼屋架支座節(jié)點的

18、設計中，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、請說明圖中所示格構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式柱，分肢1對y軸慣性矩為I1，分肢2對y軸慣性矩為I2，軸力N作用在虛軸（x軸）上，由軸力產生的彎矩My作用在構件的主軸平面內，請說明分配到分肢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:與分肢對實軸的慣性矩成正比，（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400mm，鋼材Q2