建筑鋼結(jié)構設計教材

1、復習題一、填空題1、 鋼結(jié)構的極限狀態(tài)分為 和。2、 鋼材的三個重要力學性能指標為 、和。3、 是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標。4、 建筑常用的熱軋型鋼包括 、。5、 硫元素使鋼材發(fā)生而磷元素使鋼材發(fā)生。6 普通螺栓連接抗剪時是依靠 和來傳力。7、塑性破壞的特征是：鋼材在斷裂破壞時產(chǎn)生很大的塑性變形，又稱為，其斷口呈，色發(fā)暗，有時能看到滑移的痕跡。8、塑性是指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力，其值可由靜力拉伸試驗得到的力學性能指標與斷面來衡量。9、碳是鋼材中除鐵外的最主要元素。含碳量上升盡管能使鋼材的強度上升，但會導致其塑性、可焊性下降。10、 螺栓連接分 連接和連接兩種。11、當h/

2、tw170.235/ fy （梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）時，或按計算需要時，應在彎曲應力較大區(qū)格的受壓區(qū)增加配置 。局部壓應力很大的梁，必要時尚應在受壓區(qū)配置。23、 工地拼接一般應使翼緣和腹板在同一截面或接近于同一截面處斷開， 以便分 段。為了便于焊接，將上、下翼緣板均切割成向上的 坡口，以便俯焊。24、 次梁與主梁從傳力效果上分為與兩種。25、 柱腳底板的厚度由板的 決定，可將底板看作是一塊支承在、隔板和上的平板。26、 螺栓連接的破壞情況為 、鋼板剪斷和螺栓彎曲。27、 國家標準規(guī)定Q235鋼的屈服點不低于。28、 規(guī)范對軸心受力構件的強度計算，規(guī)定凈截面的 不應超過鋼材 的強度設計值。2

3、9、 焊接殘余應力對構件的 無影響。30、 在彈性階段，側(cè)面角焊縫應力沿長度方向的分布為 。31梁受固定集中荷載作用，當局部壓應力不能滿足要求時，采用在集中荷載作用處設是較合理的措施。32、承受靜力荷載或間接承受動力荷載的工字形截面壓彎構件的強度計算公式中，截面塑性發(fā)展系數(shù) Y=、Y=。33、 一寬度為b、厚度為t的鋼板上有一直徑為do的孔，則鋼板的凈截面面積 為。34、當綴條采用單角鋼時，按軸心壓桿驗算其承載能力，但必須將設計強度按鋼結(jié)構規(guī)范規(guī)定乘以折減系數(shù)，原因是。35、 對于ho/tw 8 235/fy的梁，一般應配置并計算局部穩(wěn)定。36、梁的強度驗算，除了包括正應力、剪應力、還要根據(jù)截

4、面形式和受力情況進行和驗算。37、鋼結(jié)構設計規(guī)范 GB50017-2003中對承重結(jié)構的鋼材推薦采用、鋼。38、 提高鋼梁的整體穩(wěn)定性最有效的辦法之一就是設置側(cè)向支承點，但側(cè)向支承點必須設在鋼梁的 翼緣。39、 加勁肋可以用 或做成。40、高強螺栓分、兩種。二、判斷題1、當引出線的箭頭指向焊縫所在的一面時，應將圖形符號和焊縫尺寸等標注在 水平橫線的下面。2、在搭接連接中，當僅采用正面角焊縫時，其搭接長度不得小于焊件較大厚度 的5倍，也不得小于 25mm。3、 角焊縫的計算長度，考慮起滅弧缺陷，按每條焊縫的實際長度每端減去t（t 連接板的較小厚度）計算。4、雙肢格構式軸心受壓柱，實軸為 y-y軸

5、，虛軸為x-x軸，應根據(jù)加=入確定肢 件間距離。5、殘余應力對軸心受壓構件弱軸的影響要比對強軸的影響大。&當引出線的箭頭指向?qū)缚p所在的另一面時，應將圖形符號和焊縫尺寸等 標注在水平橫線的上面。7、 對接焊縫的計算長度，當未采用引弧板時，取實際長度減去2hf。8、 驗算工字形截面梁的折算應力，公式為：.-2 3 f，式中c、t應為 驗算截面中的最大正應力和驗算點的剪應力。9、 側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計算長度不得小于8hf或40mm。10、中和軸是截面面積的平分軸。11、摩擦型高強螺栓連接受剪破壞時，作用剪力超過了連接板件間的摩擦力。12、 工字形截面梁受壓翼緣寬厚比限值為bjt乞15.23

6、5/fy，式中b1為翼緣板外伸寬度。13、當梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于13 235/fy時，應取y=1.014、軸心壓桿計算時要滿足強度、整體穩(wěn)定和剛度（長細比）的要求。15、低碳鋼和低合金鋼的區(qū)別在于碳和合金元素的含量不同。16、冷彎性能是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標。17、Q235D表示屈服強度為235N/mm2，D級，特殊鎮(zhèn)靜鋼。18、軸心壓桿的屈曲形態(tài)包括彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲。三、簡答題1、鋼結(jié)構有哪些特點？2、鋼結(jié)構的應用范圍是什么？3、結(jié)構用鋼為何要選用塑性、韌性好的鋼材？4、延性破壞和脆性破壞的含義？5、用于鋼結(jié)構的鋼材必須具有哪些性能？&選擇鋼

7、材時應考慮哪些因素？7、等穩(wěn)定的原則是什么？8、實際工程中，梁滿足哪些要求可以不必計算梁的整體穩(wěn)定性。9、格構式壓彎構件為何不計算平面外的穩(wěn)定性？10、減少焊接殘余應力和焊接殘余變形的方法？11、為了減少焊接應力和焊接變形，設計時在構造上要采用哪些措施?12、什么是應力集中？13、螺栓群受扭計算時采取的假定是什么？14、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？15、焊縫群受扭計算時采取的假定是什么？16、簡述梁喪失整體穩(wěn)定性？17、單個抗剪螺栓的抗剪承載力設計值為 N：=譏乂 fvb4單個抗剪螺栓的承壓承載力設計值為n：tfcb解釋式中各參數(shù)的意義解釋式中各參數(shù)的意義。19、一矩形截面梁，截面寬度為

8、b,截面高度為h，該梁在彈性工作階段的最大 彎矩為多少？產(chǎn)生塑性鉸時的最大彎矩為多少？截面的形狀系數(shù)丫是多少？20、梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計算公式為4320 Ah - ytl4.4h)2235解釋式中各符號的意義四、計算題1、某8m跨度簡支梁的截面和荷重如圖所示。 在距支座2.4m處有翼緣和腹 板的拼接連接，試設計拼接的對接焊縫。已知鋼材為Q235,采用E43型焊條，手工焊，三級質(zhì)量標準，施焊時采用引弧板。(ftw =185N/mm2; fvw =125N/mm2)2、如圖所示為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力V=450kN，e=120mm,螺栓為C級，梁端豎板下有承托(承托承擔全部剪力)。鋼材為Q235

9、,螺栓為M20( Ae=244.8mm) ftb=170N/mm2，試計算此連接。Y3三3(43、如圖所示一焊接工字形截面柱，翼緣板為焰切邊，承受軸心壓力（包括自重）設計值為N=1100kN,柱兩端鉸接，在兩個方向的計算長度分別為lox=6m和 loy=3m，鋼材為 Q235, f=215N/mm2, fy=235N/mm2,入=150,截面無孔洞削 弱，驗算截面是否可以安全承載？繞 x軸和y軸均屬b類截面。入=58=.818;入=59=.813;入=60=.807。y4、如圖所示牛腿板承受扭矩設計值 T=60kN m，鋼材為Q235,焊條為E43系列，采用三面圍焊的角焊縫與柱連接，焊角尺寸h

10、f=8mm,驗算此連接是否安全？ ffw=160N/mm25、如圖所示牛腿采用普通螺栓連接，螺栓直徑d=20mm, C級螺栓，螺栓和構件材料為 Q235,彎矩設計值 M=35kN. m, ftb=170N/mm2,Ae=245mm2,驗算此連接是否安全?6如圖所示一鋼牛腿，承受荷載設計值 V=90kN其偏心距e=300mm,用高 強度螺栓摩擦型連接于工字形柱的翼緣上。鋼材為 Q345, 10.9級M20螺栓，噴 砂后生赤銹處理接觸面。試驗算螺栓的強度是否滿足要求。(P=155kN 卩=0.5, N：=69.75kN)丿* ”bn207、如圖所示角鋼和節(jié)點板采用兩邊側(cè)焊縫連接， 靜力荷載設計值N

11、=660kN , 角鋼為2L110X10,節(jié)點板厚度t=12mm,鋼材為Q235,焊條為E43系列，手工 焊，角焊縫的強度設計值f=160N/mm2。使確定所需角焊縫的焊腳尺寸 hf和實際長度8、試計算圖所示拉彎構件的強度和剛度。軸心拉力設計值 N=210kN，桿中點橫 向集中荷載設計值F=31.2kN，均為靜力荷載，鋼材 Q235。入=350, yi=1.05, Y2=1.2o一個角鋼L140M0X8的截面特征和重量：A=18.0cm2 , q=14.2kg/m ,4lx=366cm , ix=4.5cm, Zy=45mm。鋼結(jié)構參考答案一、填空題1、承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)；2、

12、屈服點、抗拉強度、伸長率；3、 冷彎性能；4、角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼；5、熱脆、冷脆；&孔壁擠壓、 栓桿抗剪；7、延性變形、纖維狀；8伸長率、收縮率；9、韌性、冷彎性能；10、普通螺栓、高強度螺栓；11、0.56、2h0； 12、直焊縫、10tw； 13、疊接、 平接；14、靴梁、隔板、肋板；15、剪力、拉力、 剪力和拉力；16、鋼板、熱 軋型鋼、薄壁型鋼；17、變形、平直；18、塑性變形、冶金質(zhì)量；19、塑性、沖 擊韌性；20、焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接；21、彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭 屈曲；22、縱向加勁肋、短加勁肋；23、運輸、V形；24、鉸接、剛接；25、抗 彎強度、靴梁、柱身；

13、26、螺栓桿剪斷、孔壁擠壓、鋼板被拉斷；27、235N/m金 28、平均應力；29、靜力強度；30、兩端大而中間??；31、支撐加勁肋；32、1.05、 1.2 ； 33、bt - tdc； 34、考慮到受力時的偏心作用；35、橫向加勁肋；36、局部 壓應力、折算應力；37、Q235 Q345 Q390 Q420 38、受壓翼緣；39、鋼板、 型鋼；40、摩擦型、承壓型。、判斷題1、x 2、 X 3、X 4、“ 5、“ 6、X 7 、x 8、X 9、“ 10、V 11、“12、“ 13、V 14 、 X 15、X 16、“ 17、“18V三、簡答題1、 （1）鋼材強度高，塑性和韌性好；（2）材質(zhì)

14、均勻，和力學計算的假定比較符 合；（3）鋼結(jié)構制造簡便，施工周期短；（4）鋼結(jié)構的質(zhì)量輕；（5）鋼材耐腐蝕 性差；（6）鋼材耐熱但不耐火。2、 （ 1）大跨度結(jié)構；（2）重型廠房結(jié)構；（3）受動力荷載影響的結(jié)構；（4）可 拆卸的結(jié)構；（5）高聳結(jié)構和高層建筑；（6）容器和其他構筑物；（7）輕型鋼結(jié) 構。3、塑性好則結(jié)構破壞前變形比較明顯從而可減少脆性破壞的危險性，并且塑性變形還能調(diào)整局部高峰應力，使之趨于平緩。韌性好表示在動荷載作用下破壞時 要吸收較多的能量，同樣也降低脆性破壞的危險程度。4、超過屈服點即有明顯塑性變形產(chǎn)生的構件，當達到抗拉強度時將在很大變形 的情況斷裂，稱為延性破壞。由于破壞

15、前有很明顯的變形，并有較長的變形持續(xù) 時間，便于發(fā)現(xiàn)和補救。與此相反，當沒有塑性變形或只有很小塑性變形時即發(fā) 生的破壞，是材料的脆性破壞。5、 （ 1）較高的強度，即抗拉和屈服強度比較高；（2）足夠的變形能力，即塑性 韌性好。（3）良好的加工性能。&結(jié)構或構件的重要性；荷載性質(zhì)；連接方法；工作條件；對于重要結(jié)構、直 接承受動載的結(jié)構、處于低溫條件下的結(jié)構及焊接結(jié)構，應選用質(zhì)量較高的鋼材。7、含義一：構件繞兩個主軸的穩(wěn)定性力求一致，沒有強軸和弱軸之分；含義二：構件的整體屈曲應力與組成板件的局部屈曲應力力求一致，即局部和整體的穩(wěn)定性一致。8、（ 1）有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻

16、止梁受壓翼緣的 側(cè)向位移時；（2） H型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比 不超過規(guī)范規(guī)定限值時；（3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足特定要求時。9、分格構式壓彎構件平面外的穩(wěn)定性在分肢驗算時已得到保證。10、（ 1）采用合理的施焊次序；（2）施焊前給構件一個和焊接變形相反的預變形， 使構件在焊接后產(chǎn)生的焊接變形與之正好抵消；（3）對于小尺寸焊件，在施焊前 預熱，或施焊后回火，可消除焊接殘余應力。11、 （ 1）焊接的位置要合理；（2）焊縫尺寸要適當；（3）焊縫不宜過分集中；（4） 應盡量避免三向焊縫相交；（5）要考慮鋼板分層問題。12、 答：鋼構件在孔洞、缺口、凹角等缺陷或截

17、面變化處，由于截面的突然改變， 致使應力線曲折、密集，故在孔洞邊緣或缺口尖端附近，產(chǎn)生局部咼峰應力，其 余部位應力較低，應力分布很不均勻，這種現(xiàn)象稱為應力集中。13、被連接構件是剛性的，而螺栓則是彈性的；各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受 力大小與其至螺栓群形心的距離成正比，力的方向與其和螺栓群形心的連線相垂 直。14、 （ 1）截面剛度；（2）受壓翼緣的自由長度；（3）支承狀況；（4）荷載的作用 位置；（5）荷載類型。15、（ 1）被連接件是絕對剛性的，它有繞焊縫形心 O旋轉(zhuǎn)的趨勢，而角焊縫本身是彈性；（2）角焊縫群上任一點的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力大小與連線長度成正比。16、 在梁

18、的兩端作用有彎矩 Mx，Mx為繞梁慣性矩較大主軸即 x軸的彎矩。當 Mx較小時，梁僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，但當 Mx逐漸增加，達到某一數(shù)值時， 梁將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力。這種現(xiàn)象稱為梁喪失整 體穩(wěn)定。17、 nv受剪面數(shù)目；d螺栓桿直徑；fvb螺栓抗剪強度設計值；x t在同一受力方向的承壓構件的較小總厚度；fcb 螺栓承壓強度設計值。18、 0.9抗力分項系數(shù)的倒數(shù)；nf一個螺栓的傳力摩擦面數(shù)目；摩 擦面的抗滑移系數(shù)；P高強度螺栓預拉力。19、 在彈性階段的最大彎矩M廠W二疋fy6在塑性階段的最大彎矩Mp二Wpnfyfy42截面的形狀系數(shù)Y加fH520、y梁在側(cè)向支承點

19、間對截面弱軸 y-y的長細比；A 梁的毛截面面積;h、11梁截面的全高和受壓翼緣厚度；W截面最大受壓纖維的毛截面模量； fy鋼材的屈服強度。四、計算題1、解(1)距支座2.4m處的內(nèi)力計算A/ = /2=15OX2. 4X(8-2*4)/2=l008kN - mF = (Z/2*) = 150(a/2-2M = 240kN(2) 焊縫計算截面的幾何特征值計算9= (2S0X 103曠一240 X 1000)/吃=2898X* = 2898X107516 = 5- 6163X10*mm3S牛= 250X16X508 = Z 032X lO6mmJ2- 032 X 10*+ 10X 500X 50

20、0/2= X 282X lOSuH(3) 焊縫強度計算M tOOBXlO*G = WZ 5- 6163X 10*= 179. 5N/mm/Jw-185N/nunI(W 足)V * 24OX1OJX3* 282X106 =人匕2898X10X10=27. 2N/mnr16. 8! = 176, SN/mm222.8-19.4 20 )/12=6821cm4ly=21.4 203/12=1867cm4ix6821 =10.02cm68iy =1867 = 5.24cm68(2)剛度和整體穩(wěn)定驗算I ox 600ix 10.02=59.88 : H150loy300 =57.25 ： =150iy

21、5.24:=0.8081100M0 2 =200.2N/mm2vf=215N/mm2A 0.808 68 102滿足要求。(3)局部穩(wěn)定驗算翼緣：虹二97t14235-6.93 (10 0.1 max(10 0.1 59.88)235 =15.99235腹板h-型=33.33 (25 0.5 max6心 0.5 59.88)鳥35 仙滿足要求。4、解:乂=2.7 0.8 19小2 =5.3餉0.7 0.8 2 19.2 30I wx= 0.7 0.8J224+19.2如5.2 = 6098.4cm42lwy=0.7 0.8 30 5.392 0.7 0.819.231219 20.7 0.8

22、19.2I 2-5.394=1529.816cm4J = Iwx Iwy 二 7628.216cmTTryJ60 106 117.983N / mm26tTrx 60 10 138.1-A =J 76282160= 108.63N / mm2= 147.81N/mm2 ： ffw=160N/mm25、解：一個螺栓的抗拉承載力設計值為:N：=人牢=245 170 10 =41.65kN 1號螺栓所受力為:= 37.5kN : Nt41.65kN35 103 3002(3002 2002 1002)滿足要求&解:N/ = 0. 9町嚴F0 9X1X0. 50X 155 = 6) 7SkN柞用于蜒栓群中O的豎向剪力U和扭矩7分別為】 V = 90kNT-：= 90 X 0. 3 = 27kN ni!+ y1 6 X 71 + 4 X 7. 5 = 5 】9cm:皿一氣爲吩紆9心椒最不利綁拴在議外排其受力為:N 一 p2j召十乙卩MJT眄27X101