1、钢结构设计原理一、 填空题1. 钢结构计算的两种极限状态是承载能力极限状态和 正常使用极限状态。2. 钢结构具有轻质高强、材质均匀，韧性和塑性良好、装配程度高施工周期短、密闭性好、耐热不耐火、易锈蚀。等特点。3. 钢材的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏。4. 影响钢材性能的主要因素有化学成分、钢材缺陷、冶炼，浇注，轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用。5. 影响钢材疲劳的主要因素有应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）、应力循环次数。6. 建筑钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。7. 钢结构的连接方法有焊接连接、铆钉连接、螺栓连接
2、。8. 角焊缝的计算长度不得小于8hf，也不得小于40mm。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于60 hf。9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏、螺栓弯曲破坏。10. 高强度螺栓预拉力设计值与螺栓材质、螺栓有效面积有关。11. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。12. 轴心受压构件的稳定系数与残余应力、初弯曲和初偏心、长细比有关。13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘、增加侧向支承点。14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁。15.焊接
3、组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决。二、 问答题1. 钢结构具有哪些特点？2. 钢结构的合理应用范围是什么？3. 钢结构对材料性能有哪些要求？4. 钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？5. 影响钢材性能的主要因素是什么？6. 什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？7. 选用钢材通常应考虑哪些因素？8. 钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？9. 焊缝可能存在的缺陷有哪些？10. 焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？11. 对接焊缝的构造要求有哪些？12. 角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构
4、造要求？13. 焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？14. 普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？15. 螺栓的排列有哪些构造要求？16. 普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时，哪些破坏形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的？如何防止？17. 高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？18. 轴心压杆有哪些屈曲形式？19. 在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？20. 在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时
5、，对虚轴为什么要采用换算长细比？21. 什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施是什么？22. 什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？23. 压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？24. 压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？三、 计算题1. 试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F=220kN。钢材Q235，焊条E43,手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。有关强度设计值=215 N/mm2，=185 N/mm2 。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）2. 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度
6、。已知N=390kN（设计值），与焊缝之间的夹角。钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值=160 N/mm2 。3. 设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度L1=?,L2=?已知：采用三面围焊：hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(静载设计值)4.设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力N1250kN，（静载设计值），钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值=215 N/mm2， fwf=160N/mm2。图示尺寸单位mm.(焊缝LW2实际长度取cm整数)5. 设计矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头。（如图所示，单位mm）。已知轴
7、心拉力设计值N=600KN,有关强度设计值：bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2,=215 N/mm2。粗制螺栓d=20mm,孔径d0=21.5mm。6.图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为Q235，215 N/mm2。试计算接头所能承受的最大轴心力设计值。螺栓M20,孔径21.5mm, bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2。7.若上题的拼接接头改用10.9级M20磨擦型高强度螺栓，接触面处理采用钢丝刷清除浮锈。接头所能承受的最大轴心力设计值能增大多少？已知高强度螺栓预拉力设计值P155kN,接触面抗滑移系数。8. 计算图示连接的承载力设计值N。螺栓M20，
8、孔21.5mm,材料Q235A已知：215N/mm2, bv=130 N/mm2, bc=305 N/mm2 。9.试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。已知荷载设计值F=60KN,螺栓M20,孔径21.5mm, bv=130N/mm2, bc=305 N/mm2.10.两端铰接轴心受压柱，高9.6m,钢材为Q235，强度设计值=215 N/mm2，采用图示截面，尺寸单位mm,计算可承受外荷载设计值N=？ 注：不计自重 稳定系数 ：7273747576777879800.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6940.688 11.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构
9、柱，长10.0m，截面由2I32a组成，两肢件之间的距离300cm,如图所示，尺寸单位mm。试求该柱最大长细比。 注： 一个I32a的截面面积 A=67cm2 惯性矩 Iy=11080cm4 IX1=460cm4 12.如图所示为二简支梁截面，其截面面积大小相同，跨度均为12m，跨间无侧向支承点，均布荷载大小亦相同，均作用在梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较梁的稳定系数，说明何者的稳定性更好？13. 一简支梁的计算简图如下，截面采用普通工字钢I50a，材料为Q235，除两端支承处能阻止梁端截面的扭转外，跨中无任何侧向支承点，试按整体稳定确定荷载P的大小（设计值，不计自重）已知：钢材强度设计值f
10、215N/mm2I50a的Ix46470cm4，Wx1860cm3， Iy1120cm4，Wy142cm3整体稳定系数：集中荷载作用于上翼缘 0.5 均布荷载作用于上翼缘 0.4414. 求图示钢梁所能承受的最大均布荷载设计值（含自重），已知梁截面为热轧普通工字钢I45a,其截面特性为： A=102cm2 IX=32240cm4 wx=1430cm3 Iy=855cm4 wy=114cm3材料为Q235,强度设计值=215 N/mm2，梁两端不能扭转，跨中无侧向支撑点，挠度不起控制作用，截面无削弱。整体稳定系数b=0.44.15. 如图所示的拉弯构件，间接承受动力荷载。横向均布荷载的设计值为8
11、kN/m。截面为I22a，无削弱。试确定杆能承受的最大轴心拉力设计值。已知：, =215 N/mm2 。16. 用轧制工字钢I36a（材料Q235）作成的10m长两端铰接柱，轴心压力的设计值为650kN,在腹板平面承受均布荷载设计值q6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证？为保证弯矩作用平面外的稳定需设置几个侧向中间支承点？已知：, =215 N/mm2 。 钢结构设计原理复习题参考答案一、填空题1承载能力极限状态、正常使用极限状态2轻质高强、材质均匀，韧性和塑性良好、装配程度高，施工周期短、密闭性好、耐热不耐火、易锈蚀。3塑性破坏、脆性破坏4化学成分、钢材缺陷、冶炼，
12、浇注，轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用5应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）、应力循环次数6屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能7焊接连接、铆钉连接、螺栓连接88hf 、40mm 60 hf9螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏、螺栓弯曲破坏10螺栓材质、螺栓有效面积11弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲12残余应力、初弯曲和初偏心、长细比13加强受压翼缘、增加侧向支承点14荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件15限制宽厚比、设置加劲肋二、问答题1 钢结构具有的特点：钢材强度高，结构重量轻钢材内部组织
13、比较均匀，有良好的塑性和韧性钢结构装配化程度高，施工周期短钢材能制造密闭性要求较高的结构钢结构耐热，但不耐火钢结构易锈蚀，维护费用大。2 钢结构的合理应用范围：重型厂房结构大跨度房屋的屋盖结构高层及多层建筑轻型钢结构塔桅结构板壳结构桥梁结构移动式结构3 钢结构对材料性能的要求：较高的抗拉强度fu和屈服点fy较好的塑性、韧性及耐疲劳性能良好的加工性能4 钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率由一次静力单向均匀拉伸试验得到；冷弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。5 影响钢材性能的主要因素有：化学成分钢材缺陷冶
14、炼，浇注，轧制钢材硬化温度应力集中残余应力重复荷载作用6 钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。影响钢材疲劳的主要因素是应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）以及应力循环次数。7 选用钢材通常考虑的因素有：结构的重要性荷载特征连接方法结构的工作环境温度结构的受力性质8 钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。焊接的优点：不需打孔，省工省时；任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性能较好。焊接的缺点: 焊缝附近有热影响区，材质变脆；焊接的残
15、余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形使结构形状、尺寸发生变化；焊接裂缝一经发生，便容易扩展。铆钉连接的优点:塑性、韧性较好，传力可靠，连接质量易于检查。 铆钉连接的缺点:因在构件上需打孔，削弱构件截面；且铆接工艺复杂，技术要求高。螺栓连接的优点：具备铆钉连接塑性、韧性好，传力可靠的优点，又兼备安装拆卸方便，可以多次重复使用的优点，且连接变形小。9 焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤。10 焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格
16、标准外，还需用超声波或射线探伤20焊缝，达到B级检验级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100探伤，达到B级检验级合格要求；（见钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001）11. 对接焊缝的构造要求有：一般的对接焊多采用焊透缝，只有当板件较厚，内力较小，且受静载作用时，可采用未焊透的对接缝。为保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同，将焊口边缘加工成不同形式的坡口。起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂，因此除承受动力荷载外，一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t为较小焊件厚度）。对于变厚度（或变宽度）板
17、的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免应力集中。当钢板在纵横两方向进行对接焊时，焊缝可采用十字形或T形交叉对接，当用T形交叉时，交叉点的间距不得小于200mm。12. 角焊缝的计算假定是：破坏沿有效载面；破坏面上应力均匀分布。 13. 钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，在高温区产生拉应力，低温区产生相应的压应力。在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。这种应力称焊接残余应力。随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。焊接残余应力的影响：对塑性较好的材料，对静力强度无影响；降低构件的刚度
18、；降低构件的稳定承载力；降低结构的疲劳强度；在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规范所容许的范围，将会影响结构的安装、正常使用和安全承载；所以，对过大的残余变形必须加以矫正。减少焊接残余应力和变形的方法：合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对称、进行合理的焊接工艺设计，选择合理的施焊顺序。正确施工：在制造工艺上，采用反变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊，避免随意性；尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊时避免仰焊。14 普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被
19、剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。 高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。15. 螺栓排列的构造要求： 受力要求:端距限制防止孔端钢板剪断，2do；螺孔中距限制限制下限以防止孔间板破裂即保证3do，限制上限以防止板间翘曲。构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中距最大值。施工要求:为便于拧紧螺栓，宜留适当间距。16. 普通螺栓抗剪连接中的五种破坏形式：螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏
20、和螺栓弯曲破坏。以上五种可能破坏形式的前三种，可通过相应的强度计算来防止，后两种可采取相应的构件措施来保证。一般当构件上螺孔的端距大于2d0时，可以避免端部冲剪破坏；当螺栓夹紧长度不超过其直径的五倍，则可防止螺杆产生过大的弯曲变形。17 级别代号中，小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是材料的屈强比（fy/fu ）。8.8级为：fu800N/mm，fy/fu=0.810.9级为：fu 1000N/mm，fy/fu=0.918. 受轴心压力作用的直杆或柱，当压力达到临界值时，会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象，这种现象称为压杆屈曲或整体稳定，发生变形分枝
21、的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同，在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式，即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。19. 在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。20. 格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）。21. 钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰
22、力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点。22 在钢梁中，当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时，就有可能在梁发生强度破坏或丧
23、失整体稳定之前，组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲，这种现象称为钢梁的局部失稳。 组合钢梁翼缘局部稳定性的计算：梁受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比的限值：箱形截面受压翼缘板在两腹板之间的宽度b0与其厚度t之比的限值： 组合钢梁腹板局部稳定的计算仅用横向加劲肋加强的腹板：同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板：a受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格I）：b受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格II）：同时用横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋加强的腹板：a受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格I）：b受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格（区格II）：23 轴心受压构件中整体稳定性涉及构件
24、的几何形状和尺寸（长度和截面几何特征）、杆端的约束程度和与之相关的屈曲形式（弯曲屈曲、扭转屈曲或弯扭屈曲）及屈曲方向等。另外，构件的初始缺陷（残余应力、初弯曲、初偏心）和弹性、塑性等不同工作阶段的性能，在计算整体稳定时，都需要考虑到。因此，在对轴心受压构件计算整体稳定性时，引入了整体稳定系数，计算公式为：。在计算时，根据截面形式、屈曲方向（对应轴）和加工条件，即可根据正确地查取值计算。 压弯构件的整体失稳可能为弯矩作用平面内（弯矩通常绕截面强轴作用）时的弯曲屈曲，但当构件在垂直于弯矩作用平面内的刚度不足时，也可发生因侧向弯曲和扭转使构件发生弯扭屈曲，即弯矩作用平面外失稳。在计算其稳定性计算时，
25、除要考虑轴心受压时所需考虑的因素外，还需考虑荷载类型及其在截面上的作用点位置、端部及侧向支承的约束情况等。平面内失稳计算中，引入等效弯矩系数，截面考虑塑性发展，对于实腹式压弯构件，计算公式为。平面外失稳计算，同样引入等效弯矩系数，计算公式为。 可见，压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时，虽然也考虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，将其做为压弯构件，但主要还是承受轴心压力，弯矩的作用带有一定的偶然性。对压弯构件而言，弯矩却是和轴心压力一样，同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力，同时使构件一经荷载作用，立即产生挠曲，但其在失稳前只保持这种弯
26、曲平衡状态，不存在达临界力时才突然由直变弯的平衡分枝现象，故压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性属于第二类稳定问题，其极限承载力应按最大强度理论进行分析。24. 局部稳定性属于平板稳定问题，应应用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹板的宽厚比所保证的。确定限值的原则：组成构件的板件的局部失稳应不先于构件的整体稳定失稳，或者两者等稳。轴心受压构件中，板件处于均匀受压状态；压弯构件中，板件处于多种应力状态下，其影响因素有板件的形状和尺寸、支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种应力的联合作用），弹性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题。三、计算题：1 解：一、确定对接
27、焊缝计算截面的几何特性 1.计算中和轴的位置（对水平焊缝的形心位置取矩） 2.焊缝计算截面的几何特性 全部焊缝计算截面的惯性矩 全部焊缝计算截面的抵抗矩 腹板焊缝计算截面的面积 二、验算焊缝强度1.a点 2.b点 折算应力 2.解： 3.解： 4解： 端缝： 侧向： 盖板全长 5解：a)b) 取8个c) 排列中距取80端距取50边距取40d) 净截面验算 215MPa说明净截面强度不够，接头不能承受600kN的拉力,经验算，盖板应采用12mm厚钢板，被连接板应采用25mm钢板。e) 拼接板长6解：一、 螺栓所能承受的最大轴心力设计值单个螺栓受剪承载力设计值 单个螺栓承压承载力设计值 连接螺栓所
28、能承受的最大轴心力设计值 二、 构件所能承受的最大轴心力设计值 I-I截面净截面面积为 II-II截面净截面面积为 III-III截面净截面面积为 三个截面的承载设计值分别为II截面：IIII截面：IIIIII截面：因前面II截面已有n1个螺栓传走了（n1/n）N的力，故有构件所能承受的最大轴心力设计值按IIII截面三、 连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V-V截面确定） 通过比较可见，接头所能承受的最大轴心力设计值应按构件IIII截面的承载能力取值，即。再者，若连接盖板不取2块8mm厚钢板而去2块7mm，即与构件等厚，则会因开孔最多其承载力最小。7解：一、摩擦型高强度螺栓所能承受的最大轴心力
29、设计值单个螺栓受剪承载力设计值 连接一侧螺栓所能承受的最大轴心力设计值 二、 构件所能承受的最大轴心力设计值毛截面：II截面净截面面积为 根据 即 II-II截面净截面面积为 III-III截面净截面面积为 因前面II截面已有n1个螺栓传走了（n1/n）N的力，故有构件所能承受的最大轴心力设计值按IIII截面三、 连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V-V截面确定） 通过比较可见，接头所能承受的最大轴心力设计值为。与上题比较增大8解：单个螺栓受剪承载力设计值 单个螺栓承压承载力设计值 连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值 节点板净截面抗拉承载力：故连接的承载力为9解：单个螺栓受剪承载力设计值 单个
30、螺栓承压承载力设计值 故应按进行验算偏心力F的水平及竖直分力和对螺栓群转动中心的距离分别为：扭矩T作用下螺栓“1”承受的剪力在x，y两方向的分力：轴心力N、剪力V作用下每个螺栓承受的水平和竖直剪力：螺栓“1”承受的合力：10解：11解：12解：一、第一截面：1截面几何特征：2梁的稳定系数：二、第二截面：1截面几何特征：2梁的稳定系数：经比较可知，第一截面的稳定性比第二截面的稳定性好。13.解： 14解：15.解：均布荷载作用下的最大弯矩设计值：应用拉弯构件强度计算公式 刚度验算： 16解：一、 验算在弯矩作用平面内的稳定： （按无端弯矩但有横向荷载作用时）二、 验算在弯矩作用平面外的稳定如不设
31、支承点：现增设四个侧向支承点，并取中间段柱验算： （按所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时）计算结果表明，设四个侧向支承点，该柱在两个方向基本上可达到等稳定性。 哈工大2009考试题一、 填空题：(每空1分，共22分)1、 建筑钢结构焊接技术规程（JGJ2002）推荐使用 碳当量(或CE) 来衡量 低合金钢的焊接性能。2、 硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中 磷 和 氮 易引起钢材的低温冷脆。3、 影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、 循环荷载 和 循环次数 。4、 钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、 冷弯性能 、 Z向收缩率 和 冲击韧性 。5、 主要焊接结构不能采
32、用Q235 A 级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含碳量。6、 将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择 E43 型焊条。7、 钢结构设计规范（GB500172003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的 0.85 倍。8、 单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生 弯扭 失稳，绕非对称轴时易发生 弯曲 失稳。9、 轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循 等稳定 原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用 不等边角钢长肢相连 的截面型式。10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则
33、是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服） ，确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值的原则是 构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳） 。11、 荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将 降低 。12、 某梯形钢屋架，下弦支座处应设置 刚性 系杆，该系杆需要按 受压 杆设计。13、 某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置 横向 加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置 纵向 加劲肋。二、单
34、项选择题(每题2分，共14分)1、 最易产生脆性破坏的应力状态是 B 。(A) 单向压应力状态(B) 三向拉应力状态(C) 单向拉应力状态(D) 二向拉一向压的应力状态NN60 100 60 100 100II 2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块 钢板，如图所示，II危险截面所受的力为 B 。(A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度hf应满足 A 要求。(A) 6hf89mm (B) 6hf12mm (C) 5hf89mm 10mm16mmhf(D) 6hf10mm 4、受弯构件考虑屈曲后强度时，下列说法正确
35、的为 B 。 (A) 腹板抗弯承载力提高(B) 腹板抗剪承载力提高(C) 腹板抗弯、抗剪承载力均提高(D) 腹板抗弯承载力提高，抗剪承载力降低5、单向受弯构件的抗弯强度 其中时,为使翼缘不先失去局部稳定, 翼缘外伸部分的最大宽厚比b/t为 C 。(A) (B) (C) (D) 6、弯矩矢量作用在工字形偏压柱的弱轴平面内，屈曲时会发生 A 屈曲。(A) 平面内(B) 平面外 (C) 不一定 (D) 可能平面内，也可能平面外7、在钢屋架支座节点的设计中，支座底板的厚度由 D 决定。(A) 抗剪和抗弯共同工作(B) 抗压工作 (C) 抗剪工作 (D) 抗弯工作三、简答题：（共22分)1、普通螺栓受剪
36、连接的主要破坏形式包括哪几种，并说明防止该种破坏的相应计算方法或构造措施。（8分）栓杆被剪断（1分）抗剪承载力验算（1分）板件被挤压破坏（1分）承压承载力验算（1分）板件被拉断破坏（1分）（栓孔削弱截面）危险截面验算 （1分）板件被冲剪破坏（端矩太小造成）（1分）构造防范 l1(端距)2d0（1分） 不写计算公式也可以给分2、请说明图中所示格构式柱头的主要组成零件及荷载传递路径和方式。（9分） 由垫板、顶板、柱端加劲肋、两块柱端 缀板组成。（2分）垫板顶面承压柱端缀板垫板底面承压顶板加劲肋顶面承压或水平角焊缝柱端加劲肋N垫板柱身竖向角焊缝竖向角焊缝（7分）3、如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢
37、1对y轴惯性矩为I1，分肢2对y轴惯性矩为I2，轴力N作用在虚轴（x轴）上，由轴力产生的弯矩My作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢1所受轴力和弯矩的大小。（5分）分肢2yx Myay1y21分肢122 1 轴力作用点轴心压力N的分配:与分肢轴线至虚轴的距离成反比（1分）弯矩My的分配:与分肢对实轴的惯性矩成正比，（1分）与分肢至虚轴的距离成反比（1分）轴心力： （1分）弯 矩：（1分）四、计算题：（共42分）1、 如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，hf10mm；钢板长400mm，钢材Q235B，焊条为E43系列，；钢板承受一个竖向集中荷载
38、F的作用（静力荷载），荷载作用点至工字形柱翼缘外表面的距离为150mm。试确定该T形连接所能承担的最大竖向荷载F。（9分）工字形柱10F200200150400 380V=F（1分）M=150F（1分）Lw=400-2hf=380mm（2分）（2分）（3分）2、验算如图所示的螺栓连接的强度。4个C级螺栓M20，所用钢材为Q235-B。160kN40604060241645加劲肋已知对于C-M20：（8分）N160kN（1分）（1分）对于C-M20：（1分）（1分）（1分）（2分）（1分）故C级螺栓M20螺栓满足要求。3、如图所示一双肢槽钢格构式轴心受压缀板柱，轴心压力设计值N=1450kN（包
39、括柱身等构造自重），所有钢材均选用Q345，f=310N/mm2，计算长度l0x=6000mm ，l0y=3000mm，柱截面无削弱。已知：218b的截面面积A=229.3=5860mm2，iy=68.4mm；满足同一截面缀板线刚度大于较大柱肢线刚度6倍的要求；分肢对自身1-1轴的惯性矩I1=1110000mm4，回转半径i1=19.5mm；h=320mm，b =180mm，c=283.2mm；其他相关参数见图。验算该柱的整体稳定（包括分肢稳定）是否满足要求（可不进行缀材验算）。（12分） 3035404550556065707580850.9360.9180.8990.8780.8560.8
40、330.8070.7800.7510.7200.6880.655c=283.2h=32018.418.4xxyy11l01=430hb=200hb=200l1=630b=1806-2008218b（1）绕实轴（y轴）的整体稳定（1分）查表得f =0.842（1分）（2）绕虚轴（x轴）的整体稳定（1分）（1分）（1分）（1分）（2分）查表得f =0.820（1分）（1分）（3）分肢稳定，故满足规范要求。（2分）4、已知一焊接工字形截面简支梁，计算跨度为6m，在跨中位置作用一静力集中荷载F，荷载作用处未设置加劲肋，但设有一块垫板，该垫板在沿梁跨度方向支承长度为160mm。钢材为Q235B，钢材的强
41、度设计值f=215N/mm2，fv=125N/mm2，X=1.05，=1.0。在梁跨中截面处上、下翼缘各开有2个直径为20mm的孔。毛截面惯性矩Ix=211026cm4，截面对中和轴的最大面积矩S=2918cm3，上翼缘对中和轴的面积矩S1=1958cm3。式求该简支梁由截面强度控制所能承受的最大集中荷载F (13分)。-16x300-16x300-12x800IIF160Ado=20用于连接xx （1分）（2分）（2分）（2分）（1分）（1分）（1分）（2分）（1分）哈工大模拟试题一：一、填空题（每空1分，共计32）1钢结构防火常采用的方法有_，_。 答：涂防火漆、混凝土包裹2建筑钢材的主要
42、性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、冲击韧性、Z向收缩率，其中伸长率是衡量钢材_能力的指标；_是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。 答：塑性变形、Z向收缩率3. 高强度低合金钢的焊接性能可以通过_值来衡量。 答：碳当量（CE）4钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入_状态，此时发生的破坏为_破坏。 答：塑性、脆性5在温度250左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更_、塑性更_。 答：高（好）、差（坏）6Q235A级钢不能用于主要焊接结构，原因在于不能保证_。 答：含碳量 7、采用手工电弧焊，材料为Q345的钢构件相焊接时，应选择_型焊条；材料为Q235和Q345的构件相焊接时，应选择_型焊条。 答：E50、E43 8、板厚为t宽度为b的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为_。 答：b-2t 9、两钢板厚度分别为10mm和16mm，采用双面 T型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取_mm。 答：6 10、承压型高强螺栓依靠_和_共同传力，以_为承载力
