鋼結(jié)構(gòu)考試復(fù)習(xí)題簡(jiǎn)答題與課后習(xí)題解答

參考書(shū)目：戴國(guó)欣《鋼結(jié)構(gòu)》

—'小題

1、柱板（較接）時(shí)下柱彎矩較大，廠房橫向剛度較差

2、柱間（下層支撐）設(shè)在溫度區(qū)段中部，（上層支撐）支撐布置在溫度區(qū)段

端部，在有（下層支撐）支撐處也應(yīng)設(shè)置（上層支撐）支撐

3、屋架外形常用形式（三角形）、（梯形）、（平行弦）、（人字形）等

4、對(duì)框架的分析，按（彈性）理論確定其計(jì)算長(zhǎng)度

5、大跨度建筑依據(jù)（用途）、（使用條件）、（建筑選型方面要求）決定結(jié)構(gòu)方案

6、框架大跨結(jié)構(gòu)中，橫梁與柱連接的框架節(jié)點(diǎn)（內(nèi)角彎折處）應(yīng)做成平整曲

線以避免（應(yīng)力集中）

7、（框架一支撐）體系是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)體系

8、P183頁(yè)的屋架平面支撐體系的判別

9、框架柱按結(jié)構(gòu)形式可分為（等截面柱）、（階形柱）和（分離式柱）三大類(lèi)

10、網(wǎng)架的受力特點(diǎn)是，桿件均為（較接），不能承受（彎矩）和（扭矩）,

及所有桿件只承受（軸向力）

11、（帽桁架）和（腰桁架）使外圍柱與核心抗剪結(jié)構(gòu)共同工作，可有效減

少結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，剛度也有很大提高

12、高層鋼結(jié)構(gòu)中，（水平）荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著主要的控制作用

13、高層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移一般采用（彈性方法）計(jì)算，在考慮罕遇地震的

情況下，還要進(jìn)行（彈塑性）方法進(jìn)行分析

14、溫度伸縮縫最普遍的做法是（設(shè)置雙柱）

15、在桁架中約束節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的主要因素是（拉桿）

16、屋架弦桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，應(yīng)取（側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離）

17、托架通常支承于鋼柱的（腹板上），支承端板的厚度一般不宜小于

（20mm）o

18、隅撐的作用是（作為梁的側(cè)向支撐，保證梁在鋼架平面外的穩(wěn)定）

19、柱腳的剪力應(yīng)由（地板與基礎(chǔ)間的摩擦力）傳遞，超過(guò)時(shí)應(yīng)設(shè)置（抗剪鍵）

20、跨度大于35~40m時(shí)，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須做成（可移動(dòng)的）（原因？）

21、實(shí)腹式拱的截面高度一般為跨度的（1/50-1/80）,格構(gòu)式拱的截面高度

則為跨度的（1/30-1/60）

22、空間結(jié)構(gòu)的特性有：（1、優(yōu)越的力學(xué)性能2、良好的經(jīng)濟(jì)性、安全性與適

用性）（老師有可能會(huì)變成簡(jiǎn)答，這個(gè)說(shuō)不準(zhǔn)P264）

23、空心球外徑D與壁厚t的比值一般為（25~45）；空心球壁厚t與鋼管最大

壁厚的比值宜為（1.2-2.0）；空心球壁厚t不宜小于（4mm）。

24、組合梁的截面高度一般為跨度的（1/15-1/16），鋼梁截面高度不宜小于組

合梁截面總高度的（1/2.5）0

25、框架梁的整體穩(wěn)定性通過(guò)（梁上的剛性鋪板或支撐體系）加以保證。

26、高層建筑中框架柱的長(zhǎng)細(xì)比，當(dāng)按7度及7度以上設(shè)防時(shí)，不宜大于

（60723574）,按6度抗震設(shè)防和非抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，柱的長(zhǎng)細(xì)比不應(yīng)大于

（1207235/4）

27、大跨框架的撓度僅用可變荷載求得，永久荷載產(chǎn)生的撓度由相應(yīng)的（結(jié)構(gòu)

起拱）來(lái)抵消。

28、拱平面外的穩(wěn)定由（橫向支撐）及（楝條體系）提供保證。

29、網(wǎng)架的受力特點(diǎn)有哪些？

桿件均為錢(qián)接，不能承受彎矩和扭矩，即所有桿只承受軸向力

二,簡(jiǎn)答題

1、廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟

P171

2、剛架控制界面的內(nèi)力組合

詳見(jiàn)P220

控制界面的位置有：柱底，柱頂，柱牛腿連接處，梁端，梁跨中截面

（1）最大軸力NR.和同時(shí)出現(xiàn)的M及V的較大值

（2）最大彎矩Mmax和同時(shí)出現(xiàn)的V及N的較大值

（3）最小軸力Nmin及相應(yīng)的M及V,出現(xiàn)在永久荷載共同作用下，當(dāng)柱腳

錢(qián)接時(shí)M=0（輕型門(mén)式鋼架，強(qiáng)風(fēng)下抗拔的要求）

3、墻架體系分類(lèi)

詳見(jiàn)P252

墻架結(jié)構(gòu)體系有整體式和分離式兩種。

整體式墻架：直接利用廠房框架柱與中間墻架柱，一起組成墻架結(jié)構(gòu)，來(lái)支

撐橫梁和墻體；

分離式墻架：框架柱外側(cè)，另設(shè)墻架柱與中間墻架柱，和橫梁等組成獨(dú)立的

墻架結(jié)構(gòu)體系。

4、簡(jiǎn)述大跨拱結(jié)構(gòu)類(lèi)別及特點(diǎn)

詳見(jiàn)P261

（1）兩錢(qián)拱：經(jīng)濟(jì)；安裝與制作較簡(jiǎn)單；較自由轉(zhuǎn)動(dòng)使得易于適應(yīng)變形，

溫度作用或支座變形下應(yīng)力不會(huì)顯著增加

（2）三錢(qián)拱：與兩錢(qián)拱類(lèi)似，拱珥較使結(jié)構(gòu)及屋面設(shè)置復(fù)雜化

（3）無(wú)錢(qián)拱：對(duì)于彎矩沿跨度的分配最有利，因而也最輕；但需設(shè)置更強(qiáng)

大的基礎(chǔ)，需計(jì)算溫度作用

5、單層廠房支撐體系的作用是什么

詳見(jiàn)P1710

它一方面與柱，吊車(chē)梁等組成廠房的縱向框架，承擔(dān)縱向水平荷載；另一方

面又把主要承重體系由個(gè)別的平面結(jié)構(gòu)連成空間的整體結(jié)構(gòu)，從而保證了廠房結(jié)

構(gòu)所必需的剛度和穩(wěn)定

6、壓型鋼板組合梁通常由哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么

詳見(jiàn)P295

壓型鋼板組合梁通常由三部分組成：鋼筋混凝土翼板，抗剪連接件，鋼梁

鋼筋混凝土翼板：組合梁的受壓翼緣，同時(shí)保證梁的整體穩(wěn)定。

抗剪連接件：混凝土翼板與鋼梁共同工作的基礎(chǔ)，主要用來(lái)承受翼板與鋼梁

接觸面之間的縱向剪力，防止二者相對(duì)滑動(dòng)；承受翼板與鋼梁間的掀起力，防止

二者分離。

鋼梁：主要承受拉力和剪力，施工翼板時(shí)，可用作支撐結(jié)構(gòu)；鋼梁上翼緣用

作混凝土翼板的支座并用來(lái)固定抗剪連接件。

7、對(duì)于門(mén)式鋼架結(jié)構(gòu)，在什么情況下地震作用的組合一般不起控制作用？

當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度而風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.35W/m2,或抗震設(shè)防烈度為8

度而風(fēng)荷載標(biāo)注值大于0.454N/加時(shí)。

8、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按支承情況分有哪幾種形式？

（這個(gè)很有可能會(huì)被那個(gè)姓段的變成作圖題）P265

（1）周邊支撐網(wǎng)架

（2）點(diǎn)支撐網(wǎng)架

（3）周邊支撐雨點(diǎn)支撐混合網(wǎng)架

（4）三邊支撐或兩邊支撐網(wǎng)架

9、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在哪幾方面？

（1）自重輕

（2）抗震性能好

（3）有效使用面積高

（4）建造速度快

（5）防火性能差

10、常用的高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有哪幾種？適用范圍是什么？

（1）框架結(jié)構(gòu)體系：純框架結(jié)構(gòu)體系一般適用于層數(shù)W30的高層鋼結(jié)構(gòu)

（2）框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系：40~60層的高層鋼結(jié)構(gòu)

（3）框架一支撐結(jié)構(gòu)體系：高層鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的，40~60層

（4）框架一核心筒體系：不宜用于強(qiáng)震地區(qū)

（5）筒體結(jié)構(gòu)體系：90層左右

11、在高層鋼結(jié)構(gòu)中，在確定樓蓋結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)考慮哪些要求？

（1）保證樓蓋有足夠的平面整體剛度

（2）減輕結(jié)構(gòu)的自重及減小結(jié)構(gòu)層的高度

（3）有利于現(xiàn)場(chǎng)安裝方便及快速施工

（4）較好的防火、隔音功能，并便于管線的敷設(shè)

12、高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)包括哪些？

各種豎向支撐體系、鋼筋混凝土剪力墻以及鋼板剪力墻

13、偏心支撐框架中的耗能梁段有什么作用？其受力特點(diǎn)是什么？

詳見(jiàn)P302

在大震作用下通過(guò)耗能梁段的非彈性變形耗能，而支撐不彎曲。

（這個(gè)題啊，符號(hào)，懶得往電腦里輸了，受力特點(diǎn)大家自己看下吧）

14、偏心支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要有什么內(nèi)容？

耗能梁段的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

支撐斜桿的承載力設(shè)計(jì)

15、框架-支撐結(jié)構(gòu)體系中，中心支撐與偏心支撐的區(qū)別是什么？各有何受力特

點(diǎn)？

（靠，又是一個(gè)，P300,大家自己總結(jié)哈）

16、拉桿的作用

（承受拉力的？？P186約束節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的主要因素，找到別的告大家一聲?。?/p>

17、解釋桁架平面內(nèi)拉桿的“嵌固作用”

詳見(jiàn)P186

理想桁架中，壓桿在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度等于節(jié)點(diǎn)中心距，但實(shí)際上桁架節(jié)點(diǎn)

具有一定的剛性，桿件兩端均系彈性嵌固。失穩(wěn)引起的端部繞節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)受到其

他桿件的約束，而拉桿則是主要的約束。匯于一個(gè)節(jié)點(diǎn)的拉桿數(shù)量越多，嵌固作

用也越大，計(jì)算長(zhǎng)度就越小。因此，可視節(jié)點(diǎn)的嵌固程度來(lái)確定各桿的計(jì)算桿長(zhǎng)。

18、吊車(chē)梁進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的部位

P244

重級(jí)工作制吊車(chē)梁，重級(jí)，中級(jí)工作制吊車(chē)桁架

焊接吊車(chē)梁的受拉翼緣與腹板連接處的主體金屬、受拉區(qū)加勁肋的端部、受拉翼

緣與支撐的連接等處的主體金屬、以及角焊縫的連接處

19、桁架平面內(nèi)，桿件的計(jì)算長(zhǎng)度為何進(jìn)行適當(dāng)折減

莫非說(shuō)的是''嵌固作用”？P186

20、吊車(chē)梁的截面驗(yàn)算中需考慮哪幾方面？在此過(guò)程中計(jì)算吊車(chē)梁所需截面模量

和吊車(chē)梁高度時(shí)分別按幾臺(tái)吊車(chē)考慮

P242

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

（2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算

（3）剛度驗(yàn)算

（4）翼緣與腹板連接焊縫

（5）腹板的局部穩(wěn)定驗(yàn)算

（6）疲勞驗(yàn)算

截面模量：兩臺(tái)

吊車(chē)梁最小高度：一臺(tái)

21、廠房主要承重結(jié)構(gòu)通常采用框架體系的原因

框架體系的橫向剛度較大，且能形成矩形的內(nèi)部空間，便于橋式吊車(chē)的運(yùn)行，能

滿(mǎn)足使用上的要求。

22、為了使縱向構(gòu)建在溫度發(fā)生變化時(shí)能較自由的伸縮下層支撐應(yīng)設(shè)在哪里

溫度區(qū)段的中間

23、柱間支撐有哪些作用？

（1）形成堅(jiān)強(qiáng)的縱向框架，保證廠房的縱向剛度

（2）承受廠房端部山墻的風(fēng)荷載、吊車(chē)縱向水平荷載和溫度應(yīng)力等，在地

震區(qū)尚應(yīng)承受廠房縱向的地震力，并傳至基礎(chǔ)

（3）可作為框架柱在框架平面外的支點(diǎn)，減少柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。

24、框架柱承受哪些作用，屬于什么構(gòu)件？

軸向力，彎矩，剪力，屬于壓彎構(gòu)件

25、試述支座節(jié)點(diǎn)的傳力路線.

詳見(jiàn)P193

桁架各桿件的內(nèi)力通過(guò)桿端焊縫傳給節(jié)點(diǎn)板，然后經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)板與加勁肋之間的垂

直焊縫，把一部分力傳給加勁肋，再通過(guò)節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的水平焊縫把全

部支座壓力傳給底板，最后傳給支座。

《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、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、鉀釘連接、螺栓連接。

8.角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于他f,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60hf。

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

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。

二、問(wèn)答題

1鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)？

1.鋼結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)：①鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕②鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好

的塑性和韌性③鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短④鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)

⑤鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火⑥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？

2.鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍：①重型廠房結(jié)構(gòu)②大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)③高層及多層建

筑(4)輕型鋼結(jié)構(gòu)⑤塔桅結(jié)構(gòu)⑥板殼結(jié)構(gòu)⑦橋梁結(jié)構(gòu)⑧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？

3.鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求：①較高的抗拉強(qiáng)度人和屈服點(diǎn)亦②較好的塑性、韌性及

耐疲勞性能③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？

4.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？

5.影響鋼材性能的主要因素有：①化學(xué)成分S熱脆P冷脆②鋼材缺陷③冶煉，澆

注，軋制(4)鋼材硬化⑤溫度⑥應(yīng)力集中⑦殘余應(yīng)力⑧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？

6.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，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(chēng)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鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

7鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、釧釘連接和螺栓連接三種。

8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？

8.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(chēng)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(chēng)為焊接殘余變形。

焊接殘余應(yīng)力的影響：①對(duì)塑性較好的材料，對(duì)靜力強(qiáng)度無(wú)影響；②降低構(gòu)件的剛度;

③降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；④降低結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度；⑤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：構(gòu)件不平整，安裝困難，產(chǎn)生附加應(yīng)力。變軸心受壓構(gòu)件為偏心

受壓構(gòu)件。

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(chēng)、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。

9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？

9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)，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)。

10高強(qiáng)度螺栓的8.8級(jí)和10.9級(jí)代表什么含義？

io.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51fu）o

8.8級(jí)為：fu^8OON/mm2,fy/fu=O.8

10.9級(jí)為：fu三lOOON/mm2,fy/fu=Q.9

11軸心壓桿有哪些屈曲形式？

18.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?/p>

曲平衡狀態(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(chēng)

為第一類(lèi)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。

12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？

19.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。

13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？

20.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）。

14什么叫鋼梁?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？

21.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(chēng)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(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)，提高側(cè)向抗彎剛度,

提高抗扭剛度，增加支座約束，降低荷載位置。

下列情況不要驗(yàn)算整體穩(wěn)定：1有剛性鋪板密封在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接。2

工字型鋼受壓翼緣自由長(zhǎng)度與寬度比小于規(guī)定。3箱型簡(jiǎn)支梁，h/b<6,l/b<95.

15什么叫鋼梁?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？

15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(chēng)為鋼梁的局部失穩(wěn)。

16加勁肋的作用，橫向加勁肋防止剪應(yīng)力和局部應(yīng)力引起板失穩(wěn)，

縱向加勁肋防止彎曲應(yīng)力引起腹板失穩(wěn)。短向加勁肋防止局部壓應(yīng)力

引起腹板失穩(wěn)。

17壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？

在對(duì)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定性時(shí)，引入了整體穩(wěn)定系數(shù)0,計(jì)算公式為：

N丸

對(duì)于實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，計(jì)算公式為一+M</=平面外失穩(wěn)計(jì)

/Mi,00-8N/NEX)

算，同樣引入等效彎矩系數(shù)萬(wàn)”計(jì)算公式為△+幺也

%A(phWlx

18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？

24.局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)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。

《鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》習(xí)題參考答案

3.1題：

答：（1）按制作方法的不同分為型鋼截面和組合截面兩大類(lèi)。型鋼截

面又可分為熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼兩種。組合截面按連接方法和使

用材料的不同，可分為焊接組合截面（焊接截面）、斜接組合截面、

鋼和混凝土組合截面等。（2）型鋼和組合截面應(yīng)優(yōu)先選用型鋼截面，

它具有加工方便和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

3.7題：

解：由附錄1中附表1可得120a的截面積為3550mm2,扣除孔洞后

的凈面積為A0=3550-21.5x7x2=3249mm2o工字鋼較厚板件的厚度為

11.4mm,故由附錄4可得Q235鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f=215N/mm2,

構(gòu)件的壓應(yīng)力為b=—=450x103X138.5<215N/mm2,即該柱的強(qiáng)度滿(mǎn)

An3249

足要求。

新版教材工字鋼為豎放，故應(yīng)計(jì)入工字鋼的自重。

工字鋼120a的重度為27.9kg/m,故

Ng=27.9x6x9.81x1.2=1971N;

構(gòu)件的拉應(yīng)力為心個(gè)=受"NAW,即該

柱的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

3.8題:

解：1、初選截面

假定截面鋼板厚度小于16mm,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取f=215,fv=125o

可變荷載控制組合：q=1.2xl0.2+1.4x25=47.24kN,

永久荷載控制組合：q=1.35x10.2+1.4x0.7x25=38.27kN

簡(jiǎn)支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）R=qV2=129.91kN,跨中的最

11

大彎矩為Mmax=dq「9=dX47.24x59.5F178.63kNn,梁所需凈截面

OO

抵抗矩為

M178.63xl06

Wmax791274mm3,

nx1.05x215

梁的高度在凈空方面無(wú)限值條件；依剛度要求，簡(jiǎn)支梁的容許擾度為

1/250,參照表3-2可知其容許最小高度為

15500

hmin==229mm,

2424

按經(jīng)驗(yàn)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為

he=73/^；-300=7^791274-300?347mm,

由凈截面抵抗矩、最小高度和經(jīng)濟(jì)高度，按附錄1中附表1取工字鋼

136a,相應(yīng)的截面抵抗矩Wnx=875000>791274mm3,截面高度

h=360>229mm且和經(jīng)濟(jì)高度接近。按附錄1中附表5取窄翼緣H

3

型鋼HN400X150X8X13,截面抵抗矩Wnx=942000>791274mm,

截面高度h=400>229mm。

普通工字鋼梁翼緣的外伸寬度為

b1=(136-10)/2=63mm,?=黑=3.99<13/235』=13,故翼緣

板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。

窄翼緣型鋼梁的翼緣的外伸寬度為

b7]

bj=(150-8)/2=71mm,-5.46<13^235/fy=13,故翼緣板

的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。

2、驗(yàn)算截面

(1)普通工字鋼136a截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：

243

A=7630mm,Ix=157600000mm,Wx=875000mm,

Ix/Sx=307mm,

梁自重估算，由荷規(guī)附錄A得鋼的重度為78.5kN/m3,梁的自重為

g=7630xIO6x1.2x78.5~0.719kN/m,修正為

g=7630xl0-6x78.5?0.60kN/m

自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為

1

29

Mg=-x0.60xl.2x5.5^2.72kN.m,式中1.2為可變荷載控制組合對(duì)

O

應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)?？缰凶畲罂倧澗貫?/p>

Mx=178.63+2.72=181.35kN-m,

A點(diǎn)的最大正應(yīng)力為

181.35xlO6

2

O"—~197.39<f=215N/mm(tmax=15.8<16)

1.05x875000

B點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為

Vmax=(47.24+0.60x1.2)x5.5/2穴131.89kN

3

2

T=I"的"10x42.96<fv=125N/mm(tma=15.8<16)

307x10max

故由以上分析可知，該普通工字鋼等截面鋼梁滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

(2)窄翼緣型鋼HN400X150X8X13截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：

43

A=7112mm2,Ix=188000000mm,Wx=942000mm,

梁自重估算，由荷規(guī)附錄A得鋼的重度為78.5kN/m3,梁的自重為

g=7112xl06xl.2x78.5?0.670kN/m,修正為

g=7112x10"*78.5。0.56kN/m

自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩為

1

29

Mg=-x0.56xl.2x5.5^2.54kN-m,式中1.2為可變荷載控制組合對(duì)

O

應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)?？缰凶畲罂倧澗貫?/p>

Mx=178.63+2.54=181.17kN-m,

A點(diǎn)的最大正應(yīng)力為

181.17xl06

2

-183.17<f=215N/mm(tma=13<16)

L05x%2000'IIldA/

B點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為

Vmax=(47.24+0.56x1.2)x5.5/2131.76kN,面積矩可近似計(jì)算如下

23

Sx=150xl3x(400/2-13/2)+(200-13)x8/2=517201mm,

131.76xOx517201

~45.31<f=125N/mm2(t=135.8<16)

1.88X108X8-vV'IIldAmax/

故由以上分析可知，該窄翼緣型鋼等截面鋼梁滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

比較普通工字鋼和窄翼緣型鋼可發(fā)現(xiàn)，在相同的計(jì)算條件下采用窄翼

緣型鋼更加經(jīng)濟(jì)。

3.9題：

解：強(qiáng)度驗(yàn)算部位：A點(diǎn)的最大正應(yīng)力；B點(diǎn)的最大剪應(yīng)力；C點(diǎn)的

折算應(yīng)力；D點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力。

R=P=300kN,Mmax=300x2=600kN-m,

梁截面的相關(guān)參數(shù)：A=800x8+280x10x2=12000mm2,

334

Ix=(280x820-272x800)=125992000Qnm,

腹板軸線處的面積矩

S=280x10x405+400x8x200=1774000mirf,腹板邊緣處的面積矩

S=280xlOx405=1134000mrrf□梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值

g=12000xl06x78.5xl.2=1.13(MkN/m(也可按課本的方法計(jì)算，此

處直接采用荷規(guī)附錄A提供的重度)，

1

29

Mg=-x1.1304x10x1.2=16.956kN-m,跨中最大總彎矩

8

Mx=600+16.956=616.956kN?m。

A點(diǎn)的最大正應(yīng)力為：

由于翼緣自由外伸的寬厚比為，=13.6>13^7=13,故取x

對(duì)軸的部分塑性發(fā)展系數(shù)九=L0。

616.956X106X410

2

O"--200.77<f=215N/mm(tma=10<16)

1.0x1259920000'IlldA/

B點(diǎn)的最大剪應(yīng)力為:

Vmax=300+1.2x1.13Mx10/2?306.78kN

306.78x1()3x1774000

~53.99<f=125N/mm2(t=8<16)

1259920000x8-vV'ImlldaA/

c點(diǎn)的折算應(yīng)力為:

M=306.78x2-0.5x1.1304x22xl.2?610.85kN-m,

V=306.78-1.2x1.1304x2工304.07kN,

3(M.07xlOSximjQQ

X34.21N/mm2

1259920000x8-

610.85xOx400

193.93N/mm2,折算應(yīng)力為

―1259920000

22

crzs=Vcr+3r=202.78<l.lf=236.5N/mnf0

D點(diǎn)的局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力

竹_1.0x300x1()3

=250N/mm2>f=215Mpa；

4M=-8x150

D點(diǎn)正應(yīng)力為壓應(yīng)力，其值大小為cr=193.93N/mm2；剪應(yīng)力向下,

大小為z=34.21N/mnf。代入折算應(yīng)力計(jì)算公式可得，

crzs=6+/2一叫+3r2=234.81<l.lf=236.5N/mn?，即D點(diǎn)的折

算應(yīng)力滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，但局部壓應(yīng)力不滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

故由以上分析可知，該焊接工字型等截面鋼梁不滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

3.10題:

解：1、初選截面

假定截面鋼板厚度小于16mm,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取f=215,fv=125,簡(jiǎn)

支梁的支座反力（未計(jì)梁的自重）R=P/2=750kN,跨中的最大彎矩

為Mmax=750x4=3000kN-m,梁所需凈截面抵抗矩為

M3000xl06

max。1.3289x1()7mn?,

1.05x215

梁的高度在凈空方面無(wú)限值條件；按經(jīng)驗(yàn)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為

7

he=7VWT-300=7V1.3289X10-300=1358mm,

考慮到梁截面高度大一些，更有利于增加剛度，初選梁的腹板高度為

hw=1400mm。腹板厚度按支點(diǎn)處最大剪力需要確定,

1.5V1.5x750xl03

a6.43mm,按經(jīng)驗(yàn)公式估算

hX1400x125

tw=~3.40mm,故選用腹板厚度為tw=10mm。

JhJi40

修正為：tw=rJ=TP引。76cm=10.76mm,故選用腹板厚度為

tw=10mmo

按近似公式計(jì)算所需翼緣板面積

7

bt=Wxtwhw1.3289xl010x1400

。7159mm2,初選翼緣板寬度

hw614006

7159

為400mm,則所需厚度為t=-17.9mm考慮到公式的近似性

400o

和鋼梁的自重作用等因素，選用t=20mm。梁翼緣的外伸寬度為

bj=(400-10)/2=195mm,—==9.75<13^235/fy=13,故翼緣

t2U

板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。

2、驗(yàn)算截面

截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：

A=1400x10+400x20x2=30000mm2,

33lo4

Ix=i(4OOxl44O-39