鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題（完整版）

1、鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)原理一一、填空題每空1分，共24分1. 鋼材的破壞可區(qū)分為塑性破壞和脆性破壞兩種方式。2鋼承重構(gòu)造的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮兩種極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。3. 我國的”鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”GB50017-2003中規(guī)定在設(shè)計(jì)文件圖紙中對焊接構(gòu)造應(yīng)注明所要求的焊縫形式和焊縫質(zhì)量等級。4. 鋼構(gòu)造連接用的螺栓連接有普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。5. 在板梁中承受較大的固定集中荷載N處，常需要設(shè)置支承加勁肋，支撐加勁肋設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)主 要包含三個(gè)方面的內(nèi)容：.計(jì)算支承加勁肋在板梁腹板平面外的穩(wěn)定性、計(jì)算支承加勁肋端部 承壓應(yīng)力和計(jì)算支承加勁肋與腹板的角焊縫。6. 按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算

2、軸心受力構(gòu)件時(shí)，需要對軸心受壓構(gòu)件計(jì)算截面強(qiáng)度、整體穩(wěn)定宜和 組成構(gòu)件局部穩(wěn)定性 三項(xiàng)，對軸心受拉構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度一項(xiàng)。7. 壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算引入了等效彎矩系數(shù)m，其物理意義是將其他壓彎構(gòu)件等效于承受純彎曲的壓彎構(gòu)件。8. 我國的”鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”GB50017-2003中規(guī)定對實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算采用實(shí)用的相關(guān) 公式，對格構(gòu)式壓彎構(gòu)件繞虛軸彎曲時(shí)的穩(wěn)定驗(yàn)算采用邊緣纖維屈服 準(zhǔn)則。9軸心受壓柱腳，按其與根底的連接方式不同， 可分為鉸接和剛性連接兩種, 前者主要承受軸 心壓力，后者主要用于承受壓力和彎矩。10.屋架支撐系統(tǒng)包含四類，即橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿。_

3、二、選擇題每題2分，共26分1. 對有孔眼等削弱的軸心拉桿承載力，我國”鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”GB50017-2003取用的準(zhǔn)則是：凈載面中_B。A）最大應(yīng)力到達(dá)鋼材屈服點(diǎn)；B）平均應(yīng)力到達(dá)鋼材屈服點(diǎn)；C）最大應(yīng)力到達(dá)鋼材極限強(qiáng)度；D）平均應(yīng)力到達(dá)鋼材極限強(qiáng)度。2. 焊接工字型板梁焊于腹板上的加勁肋的作用是C。A增強(qiáng)梁的強(qiáng)度;B提高梁的剛度;C提高腹板的局部穩(wěn)定性;D提高腹板抗疲勞的強(qiáng)度。3鋼屋架桿件內(nèi)力計(jì)算假定鋼屋架節(jié)點(diǎn)是 AA）節(jié)點(diǎn)為鉸接；B）節(jié)點(diǎn)為剛接；C）節(jié)點(diǎn)上的所連接的桿件連續(xù)；D）節(jié)點(diǎn)半鉸接半剛性連接。4. 鋼材的疲勞破壞是 B 。A）恒荷載作用的下塑性破壞；B）連續(xù)重復(fù)荷載作用下的突然

4、脆性破壞。C）活荷載作用下的塑性破壞；D）連續(xù)重復(fù)荷載作用下的塑性破壞。5. 單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時(shí)是 _C的失穩(wěn)。A）彎曲；B）扭轉(zhuǎn)；C）彎扭；D）雙向彎曲。6. 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件綴件的設(shè)計(jì)剪力取BA構(gòu)件實(shí)際剪力值;Z.VB構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值和AffY85 235.者中的較大值;VC由公式AffY85、235 計(jì)算;VD由dMdz計(jì)算值。7. 在彈性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長度方向的分布為A均分分布；B一端大，一端??；C兩端大中間?。籇兩端小中間大。8. 等截面框架柱的平面內(nèi)計(jì)算長度系數(shù)與_D無關(guān)。A框架柱的支承條件；B柱上端梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值；C柱下端梁線剛度之和與柱線剛度之和

5、的比值；D所采用的鋼號。9. a類截面的軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)值最高是由于 AA剩余應(yīng)力的影響最小;B截面的剛度最大；C初彎曲的影響最??；D截面是軋制截面。10. 保證受彎構(gòu)件工形截面翼緣局部穩(wěn)定的方法是_DA設(shè)置縱向加勁肋；B設(shè)置橫向加勁肋；C采用有效寬度；D限制其寬厚比。11. 工字型截面壓彎構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算中入值是AA構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比，取值介于30和100之間;B構(gòu)件在彎矩作用平面外的長細(xì)比，取值介于30和100之間;乙C構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比的較大值，取值介于30和100之間;D構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比的較小值，取值介于30和100之間。12.以以下圖示各簡支梁，除截面放置和荷載作用位

6、置不同外，其他條件均一樣，則以的整體穩(wěn)定性最好。13. 一寬度為II厚度為t的鋼板上有一直徑;積為 Cdo的螺栓孔，則對鋼板強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，其凈截面And0t.2i ；Ando t ；d0 t。三、問答題每題8分，共24分1. 鋼材有哪幾項(xiàng)主要機(jī)械性能指標(biāo).它們的物理意義是什么.2. 在進(jìn)展梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，為什么當(dāng)?shù)贸龅腷 0.6時(shí)，應(yīng)將 b用相應(yīng)的b'代替.3. 實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件需要作哪些驗(yàn)算，計(jì)算公式如何1 .答：鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)有：屈服強(qiáng)度fy，是表示鋼材強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，在彈性設(shè)計(jì)時(shí)，常以纖維應(yīng)力到達(dá)屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的限值；抗拉強(qiáng)度fu，時(shí)鋼材強(qiáng)度的另一個(gè)指標(biāo)，是

7、應(yīng)力一應(yīng)變曲線上的最高點(diǎn)應(yīng)力，由試件拉伸時(shí)的最大荷載除以試件未變形 前的截面積而得；伸長率3,是表示鋼材塑性性能的一個(gè)指標(biāo)，用以表示鋼材斷裂前發(fā)生塑 性變形的能力，3越大，塑性性能越好；冷彎性能，反映鋼材的彎曲變形性能和抗分層性能 的指標(biāo)，綜合評估鋼材質(zhì)量優(yōu)劣，它不僅要求鋼材由必要的塑性，同時(shí)還要求鋼材中沒有或 極少由冶煉過程中產(chǎn)生的缺陷；沖擊韌性，是反映鋼材抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)，對于直 接承受動(dòng)力荷載的鋼構(gòu)造，其鋼材需作沖擊韌性試驗(yàn)。2. 答：在進(jìn)展梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，按照臨界公式和標(biāo)準(zhǔn)提供的公式計(jì)算的b值都是在鋼梁處于彈性工作階段的前提下，而實(shí)際工程中，特別是中等跨度的梁失去整體穩(wěn)定性時(shí)

8、，梁截 面中應(yīng)力有的早已超過比例極限或到達(dá)屈服點(diǎn)，則梁處于彈塑性工作狀態(tài)，其臨界應(yīng)力顯著降低，仍按彈性狀態(tài)的b對梁整體穩(wěn)定性進(jìn)展計(jì)算，結(jié)果不平安；再者臨界公式未考慮剩余應(yīng)力、初始變形、初偏心等缺陷對梁整體穩(wěn)定性的不利影響，因此綜合考慮得當(dāng)?shù)贸龅腷 0.6時(shí)，應(yīng)將 b用相應(yīng)的；代替。3 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件需要作哪些驗(yàn)算，計(jì)算公式如何.答：強(qiáng)度計(jì)算，計(jì)算公式NAnMxxWnxf ；整體穩(wěn)定計(jì)算：在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算，對于雙軸對稱截面采用公式N_1amxf計(jì)算，對于單軸對稱截面，還需要采用公式mxxW1x 10.8Exf計(jì)算；在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式Z.xW<(1Nf :

9、局部穩(wěn)定性計(jì)算：對受壓翼緣通過限制其寬厚比來滿足要求；對于腹板通過限制其高厚比來滿足要求，高厚比的限值與應(yīng)力梯度、長細(xì)比、鋼材屈服強(qiáng)度等有 關(guān)；剛度：通過限制其長細(xì)比來滿足剛度要求。四、計(jì)算題10分如圖1所示牛腿板，鋼材Q235- B,焊條E4315型，手工焊，焊腳尺寸 hf 8mm。試求所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值F。圖1解：1確定角焊縫計(jì)算截面的幾何特性角焊縫有效截面5 52 0.7 0.8 5.50.28X1.04cm0.70.82 5.521.120.70.821.12 25.5217.99cm321.12X0.70.82 5.510.2821091cm412w- 2 -5.53 c2

10、5.5小4y0.70.821.12 1.04225.50.28 1.0453cm122wPI wXI wy10915341144cm2確定焊縫所能承受的荷載設(shè)計(jì)值對焊縫群形心的內(nèi)力扭矩：T=F(20 + 6 + 0.28 - 1.04)= 25.24F剪力：V = F角焊縫有效有效截面上 A點(diǎn)各應(yīng)力分量為:（5分）tTryaTW1 p0.00233F225.24F10.56 1041144 104TTrXAWI P25.24F5.50.28 1.0410241144 100.00105F3分F217.99 100.00056F當(dāng)承受靜力荷載時(shí)，取f 1.22根據(jù)角焊縫根本計(jì)算公式,A點(diǎn)的合應(yīng)力

11、應(yīng)小于或等于 f W，2分20.00105F0.00056F1.220.00233F 2160解得 F = 59750N= 59.75KN五、設(shè)計(jì)題16分支架桿件截面設(shè)計(jì)。條件：如圖2所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計(jì)壓力為N = 1600kN設(shè)計(jì)值，柱兩端鉸接,鋼材為Q235，截面無孔眼削弱。要求：試設(shè)計(jì)此支柱的截面：采用普通軋制工y軸方向，這樣柱由圖2知，支柱在兩個(gè)方向上的計(jì)算長度不相等，將強(qiáng)軸順*軸方向，弱軸順在兩個(gè)方向的計(jì)算長度分別為：l0x 600cm， l0y 300cm2分1）試選截面假定 治90,對于軋制工字鋼，當(dāng)繞 *軸失穩(wěn)時(shí)屬于a類截面，由"標(biāo)準(zhǔn)”表查得©x

12、 = 0.714,繞y軸失穩(wěn)時(shí)屬于b類截面，由”標(biāo)準(zhǔn)”表查得© y = 0.621。 2分需要截面面積回轉(zhuǎn)半徑為:AN1600 103© minf 0.621 215 10l0x600x6.67cm入90yl0y3003.33cm入90119.8cm2 2 分2分2分2根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選156a工字鋼，A 135cm，ix 22.0cm，iy 3.18cm。 2分 2）截面驗(yàn)算因截面無孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定,只進(jìn)展整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算。長細(xì)比：l0x60022.027.3cm 入150l0y3003.1894.3cm X150

13、整體穩(wěn)定驗(yàn)算：X x遠(yuǎn)大于X y，故由X y查標(biāo)準(zhǔn)表得© y = 0.591y32N 1600 102© A 0.591 135 10200.5N/mm2215N / mm2分2分鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)原理二、填空題每空1分，共30分1.我國的”鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)"GB50017-2003中規(guī)定除疲勞計(jì)算外，采用概率理論為根底的極限狀態(tài)為設(shè)計(jì)方法。3我國的”鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”GB50017-2003中規(guī)定承重構(gòu)造的鋼材應(yīng)具有.抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對焊接構(gòu)造尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。4. 目前鋼構(gòu)造連接主要采用的兩種連接方法：焊縫連接和螺栓連 5. 普通

14、抗剪螺栓連接有五種可能的破壞形式，分別是螺桿剪切破壞、鋼板孔壁承壓破壞、鋼板端部受剪撕裂破壞、鋼板沿螺栓孔中心受拉破壞、螺桿彎曲破壞。6單向受彎梁從彎曲變形 變形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢まD(zhuǎn)變形變形狀態(tài)時(shí)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)。7軸心壓桿失穩(wěn)時(shí)可能有三種變形形態(tài)，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈 9對檁條設(shè)計(jì)時(shí)通常要計(jì)算三個(gè)方面的內(nèi)容，即抗彎強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和撓度。10.屋架支撐系統(tǒng)包含橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿四類，其中垂直支撐的作用是.保持屋架側(cè)向的幾何穩(wěn)定性、下弦無橫向支撐時(shí)，作為下弦系桿的支點(diǎn)、傳遞山墻所受縱向風(fēng)荷載等至屋架支柱和保證吊裝屋架時(shí)的穩(wěn)定和平安。二、選擇題每題2分，共20分1. 配置

15、加勁肋是提高梁腹板局部失穩(wěn)的有效措施，當(dāng) 半 170 235時(shí)， C ?！尽緿）可能發(fā)生剪切失穩(wěn)，應(yīng)配置橫向加勁肋；E）可能發(fā)生彎曲失穩(wěn)，應(yīng)配置縱向加勁肋；F）剪切失穩(wěn)與彎曲失穩(wěn)均有可能發(fā)生，應(yīng)同時(shí)配置縱向加勁肋和橫向加勁肋；D）不致失穩(wěn)，不必配置加勁肋。2雙軸對稱工字形截面簡支梁，跨中有集中荷載作用于腹板平面內(nèi)，作用點(diǎn)位于B 時(shí)整體穩(wěn)定性最好?！?】A形心；B下翼緣；C上翼緣；D 形心與上翼緣。3對于承受均布荷載的熱軋 H型鋼，應(yīng)計(jì)算 D 。E）抗彎強(qiáng)度、腹板折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性；F）抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性；G）抗彎強(qiáng)度、腹板上邊緣局部承壓強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性；D

16、）抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、容許撓度。4.承壓型高強(qiáng)度螺栓可用于D 。E）直接承受動(dòng)力荷載的連接；F）承受反復(fù)荷載作用的構(gòu)造的連接；G）冷彎薄壁型鋼構(gòu)造的連接；D）承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載構(gòu)造的連接。5.計(jì)算格構(gòu)式壓桿繞虛軸*撓曲時(shí)的整體穩(wěn)定性，其穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)根據(jù)B 查表確定。Z.E)F)G)D)x，0x ；y ；0y。6. 有側(cè)移的單層鋼框架，采用等截面柱，柱與根底固接，與橫梁鉸接，框架平面內(nèi)柱的計(jì)算長度系數(shù)m是 A 。【】A2.03;B1.55;C1.00;E0.549。7. 摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接與承壓型高強(qiáng)度螺栓連接主要區(qū)別是D 。A摩擦面處理；B材料不同；C預(yù)拉力不同；D設(shè)計(jì)

17、計(jì)算方法不同。8. 焊接剩余應(yīng)力對構(gòu)件的B 無影響。A變形；B靜力強(qiáng)度；C疲勞強(qiáng)度；D整體穩(wěn)定性。9. 實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式中的x主要是考慮A 。【 】A截面塑性開展對承載力的影響；B剩余應(yīng)力的影響；C初偏心的影響；D初彎矩的影響。10. 工字形截面壓彎構(gòu)件腹板的容許高厚比是根據(jù)C 確定的。A介于軸壓桿腹板和梁腹板高厚比之間；B腹板的應(yīng)力梯度；Ch0與腹板的應(yīng)力梯度°、構(gòu)件的長細(xì)比的關(guān)系；twD構(gòu)件的長細(xì)比。三、問答題每題8分，共24分1. 與混凝土構(gòu)造相比，鋼構(gòu)造的特性有哪些，以及在建筑構(gòu)造領(lǐng)域鋼構(gòu)造的主要應(yīng)用于哪里2. 什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象 梁的整

18、體穩(wěn)定性的臨界彎矩與哪些因素有關(guān) .3. 工字形截面軸心受壓構(gòu)件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算公式中，入為什么應(yīng)取構(gòu)件兩個(gè)方向 長細(xì)比較大值.1. 答：與混凝土構(gòu)造相比，鋼構(gòu)造主要特點(diǎn)是：1強(qiáng)度高，重量輕；2質(zhì)地均勻，各向同性； 3施工質(zhì)量好，工期短；4密閉性好；5用螺栓連接的鋼構(gòu)造可裝拆，適用于移動(dòng)性構(gòu)造，因而主要用于：1重型工業(yè)廠房；2高層房屋鋼構(gòu)造；3大跨度構(gòu)造；4高聳構(gòu)造；5 因運(yùn)輸條件不利，或工期要求短，或施工現(xiàn)場場地受到限制等原因采用鋼構(gòu)造；6密閉性要求較高的板殼構(gòu)造。2. 答：梁在荷載作用下開場根本在其最大剛度平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)荷載增大到一定數(shù)值后，梁將同時(shí)產(chǎn)生較大得側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形

19、，最后很快地使梁喪失繼續(xù)承載的能力，出現(xiàn)這種現(xiàn) 象時(shí)，就稱為梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象。梁的整體穩(wěn)定性的臨界彎矩與以下因素有關(guān)：梁側(cè)向無 支長度或受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的間距；梁截面的尺寸：側(cè)向慣性矩、抗扭慣性矩、翹曲慣 性矩；梁端支座對截面的約束；梁所受的荷載類型；沿梁截面高度方向的荷載作用點(diǎn) 位置。3答：工字形截面軸心受壓構(gòu)件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算公式，是分別采用限制翼緣板的自由外伸寬度b與其厚度t之比和腹板計(jì)算高度與其厚度之比的，兩者均為長細(xì)比入的函數(shù)，取構(gòu)件兩個(gè)方向入的較大值，是根據(jù)組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)的原則，長細(xì)比大的方向臨界應(yīng)力低，則整體穩(wěn)定在這個(gè)方向弱，取這個(gè)方向

20、的長細(xì)比入計(jì)算局部 穩(wěn)定則可以保證局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)。四、計(jì)算題10分軸心受拉鋼板的斜對接焊縫連接斜對接焊縫的斜度為1.5： 1，即9= 56°。條件：如圖1所示鋼板a= 540mm，t = 22mm,軸心力設(shè)計(jì)值為 N = 2150kN。鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型，三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板和引出板。要求：驗(yàn)算軸心受拉鋼板的斜對接焊縫連接。圖1a 540解：斜對接焊縫斜度為1.5： 1，焊縫長度lw=650mm。2分sin 9 sin 56故焊縫的正應(yīng)力為：NsinB 2150 103 sin56CTlwt650 22剪應(yīng)力為：NcosB 2150 103 cos56Tlwt650 22焊縫強(qiáng)度能夠保證。2分五、設(shè)計(jì)題16分設(shè)計(jì)軸心受壓柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值2000KN，125N / mm2 ftw 175N