鋼結構習題附答案

1、鋼結構習題（附答案）鋼結構的材料1. 在構件發(fā)生斷裂破壞前，有明顯先兆的情況是的典型特征。脆性破壞塑性破壞強度破壞 失穩(wěn)破壞2. 建筑鋼材的伸長率與標準拉伸試件標距間長度的伸長值有關。到達屈服應力時 到達極限應力時 試件斷裂瞬間試件斷裂后3. 鋼材的設計強度是根據(jù)確定的。比例極限彈性極限屈服點 極限強度4. 結構工程中使用鋼材的塑性指標，目前最主要用 示。流幅沖擊韌性可焊性伸長率5. 在鋼結構房屋中，選擇結構用鋼材時，下列因素中的不是主要考慮的因素。I建造地點的氣溫I荷載性質(zhì)I鋼材造價I 建筑的防火等級6. 熱軋型鋼冷卻后產(chǎn)生的殘余應力。以拉應力為主以壓應力為主包括拉、壓應力 拉、壓應力都很小

2、7. 型鋼中的鋼和工字鋼相比， 。'兩者所用的鋼材不同 前者的翼緣相對較寬 I前者的強度相對較高r兩者的翼緣都有較大 的斜度8. 鋼材內(nèi)部除含有Fe、C外，還含有害元素N,O,S,P N,O,SiMn ,0,P Mn,Ti9. 有二個材料分別為3號鋼和16Mn鋼的構件需焊接，采用手工電弧焊，焊條應選用 型。E43IE50IE55T5010. 在低溫工作的鋼結構選擇鋼材除強度、塑性、冷彎性能指標外，還需 指標。低溫屈服強度低溫抗拉強度低溫沖擊韌性 疲勞強度11. 鋼材脆性破壞同構件 無關。應力集中低溫影響殘余應力 彈性模量12. 普通碳素鋼標號C3表示。甲類平爐3號沸騰鋼 乙類氧氣頂吹3

3、號沸 騰鋼 特類平爐3號沸騰鋼 丙類平爐3號鎮(zhèn) 靜鋼13. 3號鎮(zhèn)靜鋼設計強度可以提高 5%是因為鎮(zhèn)靜鋼比沸騰鋼好。廠脫氧廠爐種廠屈服強度廠澆注質(zhì)量14. 鋼材的理想（T - £曲線（包括考慮焊接應力和不考慮焊接應力）是A B C D15. 普通碳素鋼強化階段的變形是。完全彈性變形 完全塑性變形 彈性成分 為主的彈塑性變形 塑性成分為主的彈塑性變 形16. 下列因素中， 鋼構件發(fā)生脆性破壞無直接關系。鋼材屈服點的大小鋼材含碳量負溫環(huán)境應力集中仃.同類鋼種的鋼板，厚度越大， 。-強度越低 塑性越好韌性越好內(nèi)部構造缺陷越少18. 鋼材的抗剪設計強度fv與f有關，一般而“佛卜"|

4、3/19. 鋼材在復雜應力狀態(tài)下的屈服條件是由 等于單向拉伸時的屈服點決定的。最大主拉應力 （T最大剪應力T 最大主壓應力（T -折算應力（T20. a k是鋼材的指標。-韌性性能強度性能塑性性能冷加工性能鋼結構的計算原理九轉(zhuǎn)到其它章節(jié)m1. 在鋼結構的構件設計中，認為鋼材屈服點是構件可以達到的。最大應力設計應力''疲勞應力廠穩(wěn)定臨界應力2. 吊車梁的受拉下翼緣在下列不同板邊的加工情況下，疲勞強度最高的 。兩側邊為軋制邊兩側邊為火焰切割邊"一 側邊為軋制邊，另一側邊為火焰切割邊 1 一側 邊為刨邊，另一側邊為火焰切割邊3. 在進行第二種極限狀態(tài)計算時，計算用的荷載。需

5、要將永久荷載的標準值乘以永久荷載分項 系數(shù)需要將可變荷載的標準值乘以可變荷載分項系數(shù)永久荷載和可變荷載都要乘以各自的荷載分 項系數(shù)永久荷載和可變荷載都用標準值，不必乘荷載 分項系數(shù)4. 鋼結構第一極限狀態(tài)的設計表達式為：1 1/；，式中”氣是。結構主要性系數(shù)荷載分項系數(shù) 可變荷載組合系數(shù)材料的抗力分項系數(shù)5. 進行疲勞驗算時，計算部分的設計應力幅應按。標準荷載計算 設計荷載計算 考慮動力 系數(shù)的標準荷載計算 考慮動力系數(shù)的設計荷 載計算6. 在連續(xù)反復荷載作用下，當應力比” t- 1時，稱為。完全對稱循環(huán)脈沖循環(huán)不完全對稱循環(huán) 不對稱循環(huán)7. 下列鋼結構計算所取荷載設計值和標準值，哪 一組為正

6、確的？I .計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性以及 連接的強度時，應采用荷載設計值；n .計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性以及 連接的強度時，應采用荷載標準值；皿.計算疲勞和正常使用極限狀態(tài)的變形時，應采用荷載設計值；IV .計算疲勞和正常使用極限狀態(tài)的變形 時，應采用荷載標準值。8. 驗算組合梁剛度時，荷載通常取。I標準值設計值組合值I最大值9. 進行鋼吊車梁的疲勞計算時，其荷載應采用 標準值還是設計值及需乘以哪些系數(shù)？標準值，僅輪壓乘以動力系數(shù)標準值，不乘以任何系數(shù)I設計值，乘以荷載分項系數(shù)I設計值，乘以荷載分項系數(shù)及輪壓動力系數(shù)10. 計算吊車梁疲勞時，下列作用在跨間內(nèi)的哪 種吊車荷載取值是正確的

7、？兩臺吊車荷載標準值乘以動力系數(shù)一臺吊車荷載設計值乘以動力系數(shù)一臺吊車荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)一臺起重量最大的吊車荷載標準值鋼結構的連接鹽轉(zhuǎn)到其它章節(jié)Im一、選擇題1. 圖中的焊腳尺寸hf是根據(jù)選定的。C 呢血=L56 = 3.7mm,=1.2累曲=!2棚謙k加 6mm"阮醞歷詡7咖旳皿“2x0"2即師1如嗣丸-(12伽b眄二L5巫沁7m砧性 “2x20 = 22沏胡2忙”咖2.6 6 10 83. 如圖所示為單角鋼(L80 X 5)接長連接，采 用側面角焊縫 (Q235鋼和E43型焊條，焊腳尺寸hf =5mm。求連接承載 力設計值(靜載)=。° bxQ7切j7

8、=2x0.7x5x(托2xQ7x5x(3 的xMO0 2xO.7x5x(Wx5-W)xM0bxQ7x5x(60x5)xMO4. 設有一截面尺寸為100X8的板件，在端部用 兩條側面角焊縫焊在10mm厚的節(jié)點板上，兩板 件板面平行，焊腳尺寸為6mm。為滿足最小焊 縫長度的構造要求，試選用下列何項數(shù)值。40mm60mm80mm100mm5. 鋼結構連接中所使用的焊條應與被連接構件的強度相匹配，通常在被連接構件選用 Q345時, 焊條選用。E55E50E43 前三種均可6. 產(chǎn)生焊接殘余應力的主要因素之一是。r庫岡材的塑性太低I鋼材的彈性模量太高r I 焊接時熱量分布不均焊縫的厚度太小7. 產(chǎn)生縱向

9、焊接殘余應力的主要原因是。1冷卻速度太快1焊件各纖維能自由變形 廠丨 鋼材彈性模量太大，使構件剛度很大施焊時焊件上出現(xiàn)冷塑和熱塑區(qū)8. 角鋼和鋼板間用側焊縫搭接連接，當角鋼肢背 與肢尖焊縫的焊腳尺寸和焊縫的長度都等同時，。角鋼肢背的側焊縫與角鋼肢尖的側焊縫受力 相等角鋼肢尖側焊縫受力大于角鋼肢背的側焊縫角鋼肢背的側焊縫受力大于角鋼肢尖的側焊縫由于角鋼肢背和肢尖的側焊縫受力不相等，因 而連接受有彎矩的作用9. 在動荷載作用下，側焊縫的計算長度不宜大于。60h40h80h120h10. 圖示的角焊縫在P的作用下，最危險點是1 a、b 點b、d 點c、d 點1 a、c 點11. 對于直接承受動力荷載

10、的結構，計算正面直角焊縫時。要考慮正面角焊縫強度的提高要考慮焊縫剛度影響與側面角焊縫的計算式相同 取12. 在制作長焊件時，為了考慮焊接殘余變形的影響，其下料長度等于 。設計長度 設計長度+縱向收縮余量 設 計長度+縱向收縮和橫向收縮余量 設計長度 +橫向收縮余量13. 焊接結構的疲勞強度的大小與關系不大。r鋼材的種類I應力循環(huán)次數(shù)r I連接的構造 細節(jié)殘余應力大小14. 焊接連接或焊接構件的疲勞性能與有關。r I應力比P=”眾仁（隘最小應九最大應力）15. 未焊透的對接焊縫計算應按計算。r I對接焊縫角焊縫斷續(xù)焊縫斜焊縫二、計算題1 驗算圖示直角角焊縫的強度。已知靜荷載 F=120kN（設計

11、值），角焊縫的焊角尺寸為 hf =8mm，鋼材為Q235 BF鋼，手工焊， 焊條為 E43 型，.；=： f 。2. 請驗算圖示牛腿與柱連接的對接焊縫的強度。靜力荷載設計值F=220kN 鋼材用Q235AF，焊條E43手工焊，無引弧板，焊 縫質(zhì)量三級（假定剪力全部由腹板上的焊縫 承受）。肺，j：=125N加。3. 兩鋼板截面為 18X 400，兩面用蓋板連接，鋼材Q235，承受軸心力設計值N=1181kN，采用M22普通C級螺栓連接，do = 23.5mm，按圖示連接。試驗算節(jié)點是 否安全。工J 。4. 梁的連接構造 如圖所示。連接承受的彎矩 M =1000kNm，剪力 V=100kN。鋼材

12、Q235， 摩擦型高強度螺栓10.9級，M20接觸面噴 砂處理，二u，。試驗算梁節(jié)點高強度 螺栓連接的強度。提示：梁腹板分擔的彎矩按 匚1計算，剪力全部由腹板承受。1.解：將F移至焊縫形心，得二一廠丄一 一：-焊縫左邊點受力最為不利，由N產(chǎn)生的J和 M產(chǎn)生的卡迭加。力=2xfl 7A/fr = 2x07x3x(250-20)= 663 晞桝眉=匹飛=如川 =99.5 N/272x07 如:2x07xSx2«J代入:I 口八(66.399.51.22 * 丿+ 38 3= 141.2 N/mm2了； = 160 Nfmtn焊縫強度滿足要求。2解:（1 ）計算對接焊縫計算截面的幾何特性，

13、中和軸位置（200-110x5 +（300-ld）xl0xi60如yj = :r= 99 澀漲1（200-/0）x10+（300-110為=310-99 = 211mm焊縫截面幾何特性4 = x/0x（300 idf +（300 -2O）xZ£?x（MO-P9）s+ x（200-110（200-16）109-5）21.2=tn#-（J00-Z0）x20-2PX20W剪力只由腹板承擔，故只算腹板的截面積 4（2）驗算焊縫強度經(jīng)分析最危險點是最下面點，故只要驗算該點的焊縫強度。<r =蜒=220x200刈0?211 =為彳時< $： = 215Nlmm2Iv仃9x0八t =耀

14、/ < C = 125N!mm2Av 2.9103折算應力=11185 = 203.517!故折算應力強度不滿足要求，如此焊縫改成 二級焊縫，則 y曲，就能滿足強度要求了。3. 解：(1) 螺栓強度驗算單個螺栓抗剪承載力設計值2_22 2N： =nv130 = 98800 = 98.8kN44單個螺栓承壓承載力設計值M 噸出=22x18305 = 120800=120.8故取-i. "''o每側12個螺栓，承載力為12 刈8AH856 翅臨(2) 驗算被連接鋼板的凈截面強度=il81x10 = 214.4y 2<y-2ijy455.08-10/幡槪/廉朋4

15、. 解:(1)連接一側最不利情況下的受力M由翼緣和腹板按剛度分配梁截面對于水平對稱軸的慣性矩1 = xptfO3 +2"O0x2X49O? 4.8710 12腹板對于水平對稱軸的慣性矩L = * 12腹板分擔的彎矩：叭=LxM = <1000-211.SkNmv I 487翼緣分擔的彎矩：MJ1000-21L5-788.5km翼緣分擔的彎矩由螺栓群受軸向力來承擔:N=f_ = l=7885kNh 1.0腹板螺栓群除分擔部分彎矩外，還承受全部剪力，而該剪力對腹板連接螺栓群又有偏心，將剪力移到螺栓群形心，受 力為：M = 21I.5 + iOO>i = 22O.5kNm100

16、0（2）確定單個摩擦型高強度螺栓的承載力設計 值翼緣螺栓：按圖中尺寸沿受力方向的連接長度ls40cmyi5d =152.15 32.3cm故需將螺栓的承載力設計值乘以下列折減 系數(shù)，即：I40-0.98150d&1502.15用二護（加勺畫= 00.910.45155 = 61.儷腹板螺栓:因上、下排螺栓“ T的合力方向大致是水平的， 沿受力方向的連接長度-.< -：，:，故不需乘折減系數(shù)H。用=0.9nfpP = 0.92 x 0.45155 = 125,6kN（3）螺栓強度驗算a.翼緣板拼接螺栓：螺栓孔徑do取21.5mm翼緣板的凈截面面積為：4 =（40-42.152 =

17、62.8m2翼緣板能承受的軸向力：毛截面：N = A'f = 40x2 X”燈口 = 1720000N = 172醐凈截面：4J62.8100215N=1473kNi-0.5- n n24摩擦型高強度螺栓能承受的軸向力:N=n = 6L5x24 = 1476上述三項最小值為N=1473kN >翼緣螺栓群受 到的力788.5kN ,故翼緣板拼接螺栓滿足強 度要求。b.腹板拼接螺栓：腹板承受的內(nèi)力 V=100kN M =220.5kN m每個螺栓所承受的垂直剪力為：=-= =7.14kN«14在彎矩的作用下，受力最大的螺栓承受的水 平剪力為：因 yi>3xi，故略去M

18、+(©)?=偵莎而7 = 91.2kN< N； = 125爾所以腹板拼接螺栓群滿足強度要求。轉(zhuǎn)到其它章節(jié)T，、選擇題1.計算梁的時，應用凈截面的幾何參數(shù)。，正應力剪應力 整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定2. 鋼結構梁計算公式"阮中人。與材料強度有關是極限彎矩與邊緣屈服彎矩之比表示截面部分進入塑性r I與梁所受3. 在充分發(fā)揮材料強度的前提下，3號鋼梁的最小高度hmin16Mn鋼鋼梁的（其他條件均相同）。大于"小于。等于不確定4. 梁的最小高度是由 控制的。強度 建筑要求-剛度整體穩(wěn)定5. 單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時是 形式的失穩(wěn)。彎曲扭轉(zhuǎn)彎扭雙向彎曲6. 為了提高梁的整體穩(wěn)定

19、性，是最經(jīng)濟有效的辦法。I增大截面“ I增加側向支撐點，減少h設置 橫向加勁肋改變荷載作用的位置7. 當梁上有固定較大集中荷載作用時，其作用點處應。I設置縱向加勁肋“ I設置橫向加勁肋 廠I減少 腹板寬度增加翼緣的厚度8. 如圖示鋼梁，因整體穩(wěn)定要求，需在跨中設側向支點，其位置以 為最佳方案。A B C D9. 焊接組合梁腹板中，布置橫向加勁肋對防止 引起的局部失穩(wěn)最有效，布置縱向加勁肋 對防止引起的局部失穩(wěn)最有效。A、剪應力B、彎曲應力C、復合應力D、局部 壓應力A,B A,C - D,B B,C10. 鋼梁腹板局部穩(wěn)定采用 準則。腹板局部屈曲應力與構件整體屈曲應力相等 腹板實際應力不超過腹

20、板屈曲應力 腹板實際應力不小于板的屈服應力-腹板局部臨界應力不小于鋼材屈服應力11. 當梁整體穩(wěn)定系數(shù)心酣時，用唸代替徐，主要是因為。梁的局部穩(wěn)定有影響-梁已進入彈塑性階段梁發(fā)生了彎扭變形梁的強度降低了12. 分析焊接工字形鋼梁腹板局部穩(wěn)定時，腹板與翼緣相接處可簡化為。自由邊 簡支邊 固定邊-有轉(zhuǎn)動約束的 支承邊13. 對提高工字形截面的整體穩(wěn)定性作用最小?！?I增加腹板厚度I約束梁端扭轉(zhuǎn)設置平面 外支承 加寬梁翼緣14. 雙軸對稱截面梁，其強度剛好滿足要求，而腹板在彎曲應力下有發(fā)生局部失穩(wěn)的可能，下列 方案比較，應采用?！?I在梁腹板處設置縱、橫向加勁肋I在梁腹板處設置橫向加勁肋I在梁腹板處

21、設置縱向加勁肋I沿梁長度方向在腹板處設置橫向水平支撐15. 一焊接工字形截面簡支梁，材料為 Q235,fy =235N/mm2梁上為均布荷載作用，并在支座處 已設置支承加勁肋，梁的腹板高度和厚度分別為 900mm和12mm，若考慮腹板穩(wěn)定性，則。I布置縱向和橫向加勁肋“無需布置加勁肋按構造要求布置加勁肋 r按計算布置橫向加 勁肋1、計算題1. 簡支焊接鋼梁的尺寸及荷載（均為靜力荷載 設計值）如圖所示，鋼材為Q235，加勁肋設 置如圖，不考慮局部壓應力，要求：驗算區(qū)格I腹板的局部穩(wěn)定性。2. 簡支梁受力及支承如圖所示，荷載標準值P=180kN分項系數(shù)1.4，不計自重，Q235鋼，2fy=235N

22、/mm1）驗算該梁的強度。2）如不需驗算該梁的整體穩(wěn)定，問需設幾道側向支承？3. 字形組合截面鋼梁，其尺寸和受力如圖所示。 已知其腹板的高厚比一二：，為保證腹板的局 部穩(wěn)定，請在支座A、B處及其之間梁段內(nèi)布置 加勁肋。4. 圖示為一焊接工字形簡支梁，跨度| = 4m。 鋼材 Q235F f=215N/mrm， fy=235N/mim。承 受均布荷載設計值為p （包括自重）。假定該 梁局部穩(wěn)定和強度以及剛度能滿足要求，試求 該梁能承受的荷載p。1.解：圖為 /所以1%t =（空即+乃（竺與=59.i y 2 汗12602500/權朋支座反力- _ .；二- :U2區(qū)格I平均彎矩、平均剪力分別為（

23、中間點處）彳9M = 4241.25- 1.252 = 527.5KN' 梆V = 424-3.2 1.25-420KN相應的=400佔12608人=2 x 212 "滬 + 丄 * 0肌 / 26 8.21 燈 f12炯.527.5106307T8.2109斗竺）59.1288.2= 0.69 <1所以局部穩(wěn)定滿足要求393751060872430210因此梁的整體穩(wěn)定性能保證。2. 解：設強軸為x軸1）強度驗算L= 2x0 82040. + 丄 乂0弘妒二 77829c12=77829_ =唄亦40.32-0.820404 +064020- 11264cm3=0.82040,4= 646.4cm3=竺"竺型拓=打歐Nm JWC44= 126kN2最大正應力強度驗算:所以可以考慮部分塑性。= i88.7<f = 215378xlO61.0519081最大剪應力強度驗算:VS 126101126.41瓦