钢结构4套复习题附答案

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1、一一、选择题1. 结构承载力设计表达式中,是荷载组合系数,其取值(B )A.B.C.D.2.按近似概率极限状态设计法设计的各种结构是( C )A.绝对可靠的B.绝对不可靠C.存在一定风险的D.具有相同可靠性指标的3. 钢材的强度设计值取为( D )A.B. C.D.4.防止钢材发生分层撕裂的性能指标为( C ) A.屈服点B.伸长率C.Z向收缩率D.冷弯5.引起钢材疲劳破坏的荷载为( B ) A.静力荷载B.产生拉应力的循环荷载C.冲击荷载D.产生全压应力的循环荷载6.不需要验算对接斜焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线与轴力N之间的夹角满足( C )A.B.C.D.7.承压型高强度螺栓连接比摩擦型高

2、强度螺栓连接( B )A.承载力低,变形大B.承载力高,变形大C.承载力低,变形小D.承载力高,变形小8.产生纵向焊接残余应力的主要原因之一是(B ) A.冷却速度太快B.施焊时焊件上出现冷塑和热塑区C.焊缝刚度大D.焊件各纤维能够自由变形9.在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时,其支承条件为( A ) A.四边简支B.三边简支,一边自由C.两边简支,两边自由D.悬臂10.理想弹性轴心受压构件的临界力与截面惯性矩I和计算长度的关系为( D ) A.与I成正比,与成正比B.与I成反比,与成反比C.与I成反比,与成正比D.与I成正比,与成反比11.题11图所示的轴心受压构件,其临界

3、力为(D ) A. B. C. D.12.设计焊接工字形截面梁时,腹板布置横向加劲肋的主要目的是提高梁的( D ) A.抗弯刚度B.抗弯强度C.整体稳定性 D.局部稳定性13.按规范GBJ1788中的公式计算直接承受动力荷载的工字形截面梁抗弯强度时,取值为( A ) A.B.C.D.14.对于题14图所示格构式压弯构件,弯矩作用平面内稳定性的计算公式是( C ) A. B.C.D.15.题15图所示压弯构件,截面无削弱,构件的弯矩图分别为图(a)、 图(b)。图(a)的截面最大正应力与图(b)的截面最大正应力相比( C )A. B.C.D.大小无法确定16.下列屋架中,只能与柱做成铰接的钢屋架

4、形式为( D )A.梯形屋架B.平行弦屋架C.人字形屋架D.三角形屋架17.简支钢屋架上弦有节间荷载作用时,上弦杆为( C )A.拉弯构件B.轴心受压构件C.压弯构件D.受弯构件18.普通热轧型钢檩条不必计算( D ) A.强度B.整体稳定性C.刚度D.局部稳定性19.为了保持钢屋架间距不变,在抽柱处需设置( A ) A.托架B.上弦水平支撑C.檩条D.下弦水平支撑20.钢桁架中间区域斜腹杆合理的截面形式为( A )A.两等边角钢组合T形截面B.两等边角钢组合十字形截面C.两不等边角钢长边相连组合T形截面D.两不等边角钢短边相连组合T形截面二、填空题21.结构的可靠度是指在规定的时间内,规定的

5、 条件 下,完成预定功能的概率。22.型钢代号L100808中,80表示角钢短边宽为80mm 或 角钢短肢宽度为80mm。23.Q235AF钢中的A表示质量等级为A或级。24.钢材的抗拉和抗弯强度标准值为 或 屈服强度 或 屈服点。25.非焊接部位的疲劳计算公式中的26.选用焊条及焊丝型号的原则是使焊缝金属与主体金属强度相适应27.普通螺栓受拉力作用时,螺栓的设计强度取值较低,这是考虑到杠杆作用 或 “撬力作用”对螺栓的不利影响。28.对轴心受力构件,正常使用极限状态是控制构件的长细比 或 。29.影响梁局部稳定性的最主要因素是板件的宽(高)厚比。30.压弯构件弯矩作用平面外的失稳属于弯扭屈曲

6、。三、计算题31.试计算题31图所示角焊缝连接的焊脚尺寸() 已知:连接承受静力荷载设计值钢材为Q235BF,焊条为E43型,。解:取32.试验算题32图所示摩擦型高强度螺栓连接的强度是否满足设计要求。 已知：被连接构件钢材为Q235BF，8.8级M20的高强度螺栓,高强度螺栓的设计预拉力P=110kN,接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数为0.35。解:33.题33图所示为一轴心受压实腹构件，轴力设计值N=2000kN,钢材为Q345B，f=315N/mm2,fy=345N/mm2,截面无削弱，Ix=1.1345108mm4,Iy=3.126107mm4,A=8000mm2,试验算该构件的整

7、体稳定性和局部稳定性是否满足要求。3540455055600.8890.8630.8350.8040.7710.734解：整体稳定验算:满足要求局部稳定验算:翼缘: 腹板: 满足要求34.焊接工字形截面平台梁如题34图所示,计算跨度3m,两端简支,跨中所受集中荷载设计值为N=250kN,钢材为Q235BF,f=215N/mm2,fy=235N/mm2,采用906支承加劲肋,忽略梁自重,试验算梁的局部稳定性和支座处支承加劲肋的稳定性。51015202530350.9980.9920.9830.9700.9530.9360.918解:(1)局部稳定计算翼缘(或15) 满足要求腹板 满足要求(2)支

8、座稳定性支座反力N=125kN腹板受压宽度35.题35图所示构件由2L20012512热轧角钢长肢相连组成,垫板厚度12mm,承受荷载设计值N=400kN,P=50kN，钢材为Q235BF，f=215N/mm2,试验算构件的强度是否满足要求。2L20012512的几何参数：A=75.8cm2,Ix=3142cm。 四、分析题36.焊接箱形截面主梁跨度9m,集中和均布荷载设计值（包括自重）如题36图所示，钢材为Q345B，f=315N/mm2 ,fv=185N/mm2,试验算梁的强度承载力是否满足设计要求。取局部压应力。解：(1)计算跨中抗弯强度最大弯矩满足要求(2)计算支座抗剪强度剪力满足要求

9、(3)计算集中荷载处折算应力弯矩剪力 五、综合题37.简述构件初弯曲、荷载初偏心、残余应力对轴心受压构件整体稳定承载力的影响，并说明实腹式轴心受压构件的设计计算项目。(1)构件初弯曲和荷载初偏心的影响具有初始偏心的轴心受压构件的临界力低于无偏心的轴心受压构件,且偏心越大,临界力下降也越大。由于初弯曲的存在,降低了构件的临界力,初弯曲越大,临界力下降也越多。(2)残余应力的影响残余应力的压力部分,可使截面弹性范围减小,全截面的抗弯刚度就下降,对轴心受压构件稳定承载力的影响: 残余应力的存在；降低轴心受压构件的临界应力,残余应力的分布不同,影响也不同； 残余应力对不同轴的临界力的影响程度不同。(3

10、)设计计算项目为强度 刚度 整体稳定性 局部稳定性二一、简答题1.结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算内容?正常使用极限状态又包括哪些内容?答：1.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。2. 为什么采用钢材的屈服点f

11、y作为设计强度标准值?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定?答：选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：(1)它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；(2)从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比)较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点。3. 为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定，有哪几种处理方法?答：对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽厚比不超过一定的限值以确保其

12、满足局部稳定性要求；对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。4. 何谓焊接板梁的最大高度hmax和最小高度hmin?梁的经济高度he的范围?腹板太厚或太薄会出现什么问题?答：梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面最低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度hmax，一般由建筑师提出；刚度要求是要求梁的挠度vv，它决定了梁的最小高度hmin；由经济条件可定出梁的经济高度he，一般由梁的用钢量为最小来确定，梁的经济高度的范围为：hminhehmax，腹板太厚将

13、增加用钢量，导致不经济，而太薄，梁的腹板将不能保证局部稳定性要求，从而使梁的稳定性承载能力降低。5. 受弯构件采用什么样的截面形式较合理？ 受弯构件常用矩形、T形、 I字形、环形、槽形板、空心板等对称截面和倒L形等不对称截面二、选择题1.下列各项，( D )不属于结构的承载能力极限状态范畴。 A.静力强度计算 B.动力强度计算 C.稳定性计算 D.梁的挠度计算2.在下列各化学元素中，( D )的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时促使钢材变脆(冷脆)。 A.硅 B.铝 C.硫 D.磷3.根据钢材的一次拉伸试验，可得到如下四个力学性能指标

14、，其中( B )是钢结构的强度储备。 A.屈服点fy B.抗拉强度fu C.伸长率 D.弹性模量E4.普通轴心受压构件的承载力经常决定于( C )。 A.扭转屈曲 B.强度 C.弯曲屈曲 D.弯扭屈曲5.摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以( D )作为承载能力极限状态。 A.螺杆被拉断 B.螺杆被剪断 C.孔壁被压坏 D.连接板件间的摩擦力刚被克服6.根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中( A )施焊的质量最易保证。 A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊7.为了保证焊接板梁腹板的局部稳定性，应根据腹板的高厚比的不同情况配置加颈肋。当170

15、时，应( B )。 A.不需配置加劲肋 B.配置横向加劲肋 C.配置横向和纵向加颈肋 D.配置横向、纵向和短加颈肋8.双轴对称焊接工字形单向压弯构件，若弯矩作用在强轴平面内而使构件绕弱轴弯曲，则此构件可能出现的整体失稳形式是( A )。 A.平面内的弯曲屈曲 B.扭转屈曲 C.平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲 D.平面外的弯扭屈曲9.屋架设计中，积灰荷载应与( C )同时考虑。 A.屋面活荷载 B.雪荷载 C.屋面活荷载与雪荷载两者中的较大者 D.屋面活荷载与雪荷载10.梯形屋架端斜杆最合理的截面形式是(A )。 A.两不等边角钢长边相连的T形截面 B.两不等边角钢短边相连的T形截面 C.两

16、等边角钢相连的T形截面 D.两等边角钢相连的十字形截面三、填空题1.用结构钢材制成的拉伸试件进行拉伸试验时，得到的平均应力-应变关系曲线(-关系曲线)可分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、强化阶段和颈缩阶段。2.计算直角角焊缝承载能力时是以45方向的最小截面为危险截面，此危险截面称为角焊缝的计算截面或有效截面。侧面角焊缝的强度要比正面角焊缝的强度低。3.侧面角焊缝的计算长度与其焊脚高度之比越大，侧面角焊缝的应力沿其长度的分布越不均匀。4.轴心受拉构件的承载能力极限状态是强度承载力极限状态即钢材的屈服点。5.实腹式拉弯构件的截面出现塑性铰是构件承载能力的极限状态。但对格构式拉弯构件或冷弯薄壁型钢

17、截面拉弯杆，常把截面边缘开始屈服视为构件的极限状态。这些都属于强度的破坏形式，对于轴心拉力很小而弯矩很大的拉弯杆也可能存在和梁类似的弯扭失稳的破坏形式。四、计算题1. 如图所示，钢牛腿与钢柱采用对接焊缝进行连接。已知钢牛腿的截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=14mm；腹板高度h0=300mm，厚度为tw=12mm。作用于牛腿上的偏心荷载设计值为250KN(静力荷载)，偏心距为e=170mm。钢材为Q235，采用手工焊，焊条为E43型，采用引弧板，焊缝质量等级为二级，试对此连接进行验算。(15分)(已知fwv=125N/mm2，fwt=fwc=215N/mm2)注意：为降低计算量，这

18、里已给出构件截面的部分几何特性参数： 对接焊缝截面形心轴距翼缘外边缘距离为y0=86.6mm，y1=y0=86.6mm,y2=227.4mm, Ix=7074cm4,Aw=36cm2。 1.解：由于翼缘处剪应力很小，可以认为全部剪力由腹板处的竖直焊缝均匀承受，而弯矩由整个T形截面焊缝承受。 荷载设计值计算： V=F=250KN M=2500.17=42.5KNm 验算正应力： M1= =52N/mm2fwt M2=136.6N/mm2fwc 验算剪应力： = =69.4N/mm2fwv 验算2点折算应力 =182N/mm21.1fwt 验算表明：连接安全。2. 有一实腹式双轴对称焊接工字形截面

19、轴心受压柱，Q235钢材，翼缘为焰切边，对x,y轴均属于b类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=12mm,腹板高度为h0=350mm，厚度为tw=10mm，计算长度为lox=12m,loy=4m,承受的轴心压力设计值为1200KN。试对该柱进行验算。(20分)(f=215N/mm2)解：(1)构件截面几何特性计算： A=251.22+351.0=95cm2 Ix=2537.43-(25-1)353=23237cm4 Iy=21.2253=3125cm4 ix=15.64cm iy= =5.74cm x= =76.7 y= =69.7 (2)强度验算： 因截面无削弱，所以这里无需

20、验算强度。 (3)整体稳定性验算： 截面对x、y轴弯曲屈曲都属于b类截面，故整体稳定性由绕x轴屈曲控制。 由x=76.7查表得：y=0.709 =178.2N/mm2f 整体稳定性能够保证。 (4)局部稳定性验算： 翼缘=10(10+0.1)=10+0.176.7=17.67 腹板=35(25+0.5) =25+0.576.7=63.35 局部稳定性能够保证。3. 如图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm，厚度为t=12mm；腹板高度为h0=450mm，厚度为tw=10mm,Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m，跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载40KN，活载7

21、0KN(静力荷载)。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。(f=215N/mm2,fv=125N/mm2,=)(25分) b=b =0.81 b=1.1- 注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数： A=126.6cm2 Ix=51146cm4, Iy=7861cm4, Wx=2158cm4, Sx=1196cm3，Sx1=942cm3解：荷载设计值计算。 P=1.240+1.470=146KN M= =219KNm V= =73KN (1)构件截面几何特性计算： iy=7.88cm y= =76.1 (2)强度验算： 抗弯强度=101.5N/mm2f

22、抗剪强度max=17.1N/mm2fv 折算应力 1=max =101.5=96.4N/mm2 1=13.4N/mm2 =99.2N/mm216,故需要验算整体稳定性。 =0.81 =1.8340.6 = 0.898 =113N/mm20.6时，则必须（ A ）进行整体稳定验算。A.以相应的jb 代替 B.增大梁的截面尺寸C.减小梁的高度 D.增设梁的侧向支点9.在下列影响因素中，对压杆的弹性屈曲承载力影响不大的是（ B ）。A. 压杆的残余应力分布B. 材料的屈服点变化C. 构件的初始几何形状偏差D. 荷载的偏心大小10.在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时,其支承条件为（

23、A ）A.四边简支 B.三边简支,一边自由C.两边简支，两边自由 D.悬臂11.下列屋架中,只能与柱做成铰接的钢屋架形式为（ D ）A.梯形屋架B.平行弦屋架C.人字形屋架D.三角形屋架12吊车梁受到移动集中荷载作用，当局部挤压应力不能满足要求时应采用下列哪种方法 （ B ）。A.加厚翼缘 B.全梁设支承加劲肋C.增加横向加劲肋 D.加厚腹板13.梯形钢屋架节点板的厚度根据_来确定（ C ）A.上弦杆最大内力 B.下弦杆最大内力C.腹杆最大内力 D.腹杆最小内力14. 屋架的支座斜杆在平面内的计算长度取 （A）A.杆件的几何长度 D.侧向不动点的距离15.普通热轧型钢檩条不必计算（D ）A.强

24、度 B.整体稳定性 C.刚度 D.局部稳定性16.钢结构梁在塑性设计情况下，截面塑性发展区高度限值为（ A ）A. 整个截面形成塑性铰 B. 梁高的1/3C. 梁高的1/41/8 D. 截面边缘处应力达到17.单轴对称轴心受压柱，不可能发生（ B ）A. 弯曲失稳 B. 扭转失稳C. 弯扭失稳 D. 第一类失稳二、填空题1.钢材的设计强度f是取钢材屈服点强度的标准值除以抗力分项系数。2.结构的可靠度是指在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率。3.钢材代号A3F表示甲类、平炉、3号沸腾钢。4.普通螺栓靠螺栓的承压力和抗剪承载力传递剪力，而高强度螺栓首先靠（被连接）构件间的摩擦力传递剪力

25、。5.柱脚和柱头的设计内容都包括构造设计，传力过程分析，零部件计算。6.屋架的主要几何尺寸包括跨度和高度。7.影响梁局部稳定性的最主要因素是板件的宽(高)厚比。8.屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连接，一般做成十字形截面，这时若中央竖杆长度为 ，则它的计算长度为0.9。9.压弯构件弯矩作用平面外的失稳属于弯扭屈曲。10.梁腹板加劲肋按作用分为两种间隔加劲肋，支承加劲肋。11.钢结构采用的钢材品种主要为 热轧钢板，热轧型钢，冷弯薄壁型钢三、判断说明题1.钢结构耐热但不耐火。（ ） 对 。钢结构耐热但不能耐火，在150以下时钢材力学性能变化不大，但当温度升至600时钢材将失去承载力。 2. 钢结构采用

26、的钢材通常为3号钢，塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。（ ）错 。钢结构发生破坏的形式和很多因素有关，如化学成分、冶炼缺陷、应力集中、加荷速度、周围环境温度等。有的钢材在正常使用条件下表现出良好的塑性，但当其在应力集中、承受动力荷载、处于严寒地区以及焊接应力等不利因素的影响下，构件可能发生脆性破坏。3. 钢结构轴心受压构件丧失稳定时，可能出现的失稳形式不唯一。（ ）对 。轴心受压构件丧失稳定时，可能出现弯曲屈曲，或扭转屈曲，或弯扭屈曲。4. 并不是所有的单层工业厂房屋盖都需要设置垂直支撑。 （ ）错 。垂直支撑是保证单层工业厂房屋盖结构空间稳定性必不可少的构件，所有屋盖都需要设置

27、。四、简答题1.请说出单向应力状态下钢材的基本力学性能指标。 答：屈服强度 ，极限抗拉强度 ，伸长率 ，弹性模量 ，冷弯性能 2. 焊缝的质量标准分为几级？应分别对应于哪些受力性质的构件和所处部位。答：焊缝的质量标准分为三级 。角焊缝和一般对接焊缝采用三级即可 ，与钢材等强度的受拉受弯对接焊缝则应用一级或二级 ，须对焊缝附近主体金属作疲劳计算的横向对接焊缝用一级 ，纵向对接焊缝和翼缘连接焊缝用二级 。3. 请简述实腹式受压构件的截面设计原则。答：等稳定性 ，宽肢薄壁 ，制造省工 ，连接简便4. 试列出普通螺栓抗剪连接破坏的5种破坏形式及解决措施？。答:螺栓杆被剪坏 ，螺栓杆受弯破坏 ，孔壁挤压破坏 ，连接板被拉坏 ，连接板被剪坏 。措施：对于螺栓杆被剪断、孔壁挤压及板被拉断，要进行计算；对于钢板剪断和螺栓杆弯曲，可通过限制端距e32d0,以避免板应受螺栓杆挤压而被剪断；限制板叠厚度不超过5d，一避免螺栓杆弯曲过大而影响承载能力5. 请通过公式说明如何提高梁的整体稳定性。答：梁的临界弯矩值越大说明梁的整体稳定性越好 。提高梁侧向抗弯刚度 能提高梁的整体稳定性 ，提高梁的抗扭刚度 能提高梁的整体稳定性 ，改变受力支撑等条件增大梁整体稳定屈曲系数 能提高梁的整体稳定性 ，减小受压翼缘自由端长度 能提高梁的整体稳定性 。