6.1 有一两端铰接长度为4m 的偏心受压柱，用Q235的HN400×200×8×13做成，压力设计值为490kN ，两端偏心距相同，皆为20cm 。试验算其承载力。
解（1）截面的几何特征：查附表7.2
（2）强度验算：
（3）验算弯矩作用平面内的稳定：
b /h =200/400=0.5<0.8，查表4.3得：
对x 轴为a 类，y 轴为b 类。
查附表4.1得：x 0.9736?=
构件为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故
mx 1.0β= （4）验算弯矩作用平面外的稳定：
查附表4.2得：y 0.6368?=
对y 轴，支撑与荷载条件等与对x 轴相同故：
由以上计算知，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。
轧制型钢可不验算局部稳定。
6.2 图6.25所示悬臂柱，承受偏心距为25cm 的设计压力1600kN 。在弯矩作用平面外有支撑体系对柱上端形成支点[图6.25(b)]，要求选定热轧H 型钢或焊接工字型截面，材料为Q235（注：当选用焊接工字型截面时，可试用翼缘2—400×20，焰切边，腹板—460×12）。
解：设采用焊接工字型截面，翼缘
204002?-焰切边，腹板—460×12，
（1）截面的几何特征，
（2）验算强度：
因为：20069.720b t -==<，故可以考虑截面塑性发展。 （3）验算弯矩作用平面内的稳定： 查表4.3得：对x 、y 轴均为b 类。 查附表4.2得：784.0x =?
()
222
EX 22x 206000215.2101.1 1.164.39611kN EA N ππλ???'==?=
对x 轴为悬臂构件，故0.1mx =β；
(4)弯矩作用平面外的稳定验算：
查附表4.2，749.0y =?
()958
.0440003.7007.1235.4400007.12
y 2
y
b =-=-=f λ?构件对y 轴为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故取0.1,0.1tx ==ηβ
tx x y b 1x
362322160010 1.0 1.0400100.749215.2100.958407810
N 201.5N mm 205mm N M A W f βη??+????=+????=<=∴此压弯构件是由弯矩作用平面内的稳定控制设计的。
(5)局部稳定验算
（负号表示拉应力）
由表6.3得：
腹板： 翼缘：13235137.9206200y
=≤=-=f t b ∴ 满足。
6.3 习题6.2中，如果弯矩作用平面外的支撑改为如图6.26所示，所选用截面需要如何调整才能适应？调整后柱截面面积可以减少多少？
解：弯矩作用平面外的支撑间距减小一倍，因此可将原翼缘变窄，可选用翼缘
江南大学现代远程教育第一阶段测试卷 考试科目:《钢结构设计原理》第一章至第三章第5节（总分100分）时间：90分钟 一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分） 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ C） A、碳磷硅 B、硫磷锰 C、硫氧氮 D、碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B） A、不变 B、降低 C、升高 D、稍有提高，但变化不大 3、在钢结构设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（A）。 A、最大应力 B、设计应力 C、疲劳应力 D、稳定临界应力 4、钢结构具有良好的抗震性能是因为（C）。 A、钢材的强度高 B、钢结构的质量轻 C、钢材良好的吸能能力和延性 D、钢结构的材质均匀 5、在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。 A、低温屈服强度 B、低温抗拉强度 C、低温冲击韧性 D、疲劳强度 6、进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按（A ） A、标准荷载计算 B、设计荷载计算 C、考虑动力系数的标准荷载计算 D、考虑动力系数的设计荷载计算 7、焊接残余应力不影响构件的（ B） A、整体稳定 B、静力强度 C、刚度 D、局部稳定 8、在进行正常使用极限状态计算时，计算用的荷载（C ）。 A、需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数 B、需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数 C、永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数 D、永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数 9、为提高对接焊缝的容许应力幅应采取下列哪项措施（A ） A、对焊缝进行加工，磨平处理 B、提高钢材强度 C、提高焊条抗拉强度 D、改变作用的应力幅 10、钢材的冷弯试验是判别钢材（ C）的指标。 A、强度 B、塑性 C、塑性及冶金质量 D、韧性及可焊性
《钢结构设计原理》第三阶段离线作业（答案） 一、填空题： 1. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、和弯扭屈曲。 2. 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。 3. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和增加侧向支承点。 4.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。 5.焊接组合工字梁，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.轴心压杆有哪些屈曲形式 答：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。 2.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 答：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。 3.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比 答：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）。 4.什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
钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案 第三章钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 确定焊脚尺寸： ，， 内力分配： 焊缝长度计算：
， 则实际焊缝长度为，取310mm。 ， 则实际焊缝长度为，取 120mm。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取， 内力分配：， 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为: ，取390mm。 ， 则实际焊缝长度为: ，取260mm。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。
焊脚尺寸： 焊缝截面的形心： 则 （1）内力分析：V=F，（2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 T引起的应力：
V引起的应力： （4） 3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。 （1）内力分析：V=F=98KN， （2）焊缝截面参数计算：取 焊缝截面的形心：
（3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算：
（3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩，剪力V=374KN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 （1）内力分析：V=374KN， （2）焊缝截面参数计算：
钢结构原理作业答案(2) ..(17.4 9)2 (11.6 6.75)2 32.15kN N 所以强度满足要求 2两钢板截面为 —18X 400，两面用盖板连接，钢材 Q235，承受轴心力设计 值N=1181kN ，采用M22普通C 级螺栓连接，d 。= 23.5mm ，按图示连接。试验 算节点是否安全。，。 Ty 1 7.56 106 75 2 X i y 2 4 502 4 752 Tx 1 7.56 106 50 2 X i y 2 4 502 4 752 (130 17.4k N 11.6k N 36 9kN 4 型)7.56kN 2 N ； N ；x 27 4 M V V N 1y 4 N 型V 2 1试计算图示连接中 (f v b 130 N/mm ， f c b C 级螺栓的强度。荷载设计值F 45 kN,螺栓M2Q 钢材Q235 2 305 N/mm ) _20 解: N b v N b 1 d tf c b 20 20 305 122kN N v 40.82kN 将F 分解为N F 0.8 36kN V F 0.6 27kN N 1' 6.75kN N 1 ...(N ； N 1N )2 (N ；y N /y )2 2 202 130 40.82kN
解： （1）螺栓强度验算 单个螺栓抗剪承载力设计值 单个螺栓承压承载力设计值故取。 每侧12个螺栓，承载力为 （2）验算被连接钢板的净截面强度 3、钢板截面为310mm 14mm盖板截面为310mm 10mm钢材为Q235, f 215N /mm2，C级螺栓M 20 , 孔径21.5mm, f；140N /mm2，f c b 305N /mm2，求该连接的最大承载力N 解： ⑴一个螺栓的抗剪承载力设计值: 2 2 N Vb n V 2 f v b 2 3.14 20140 10 3 87.96kN 4 4 ⑵一个螺栓的承压承载力设计值： N b d t f c b 20 14 305 10 385.4kN ⑶最大承载力 8 85.4 683.2kN ⑷净截面强度验算: 不满足要求。最大承载力由净截面强度控制： N A n f 3136 215 10 3674.24 kN 4、钢材为Q235, f 215N/mm2（t 16 ）。C级螺栓M 22，有效直径为d e 19.65mm，孔径 (因为t 14mm 2t1 2 10 20mm ,故公式中取t 14) 3 683.2 10 (310 4 21.5) 14 3 683.2 10 3136 217.9N/mm2 2 215N / mm
1. 钢结构一般情况下属延性破坏，故总体安全等级为（）级 一 二 三 四 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：二 2. 在其它条件相同情况下，简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低 全跨匀布荷载 跨中一集中荷载 纯弯矩 任意荷载 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：纯弯矩 3. 采用格构式轴心受压构件，可以显著提高（） 构件的强度 构件绕虚轴的刚度 构件绕实轴的刚度 构件的局部稳定 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：构件绕虚轴的刚度 4. 常用的炼钢炉有（）种形式
2 3 4 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案： 3 5. 强度计算时，不考虑截面部分塑性发展的构件是（） 轴心受力构件 受弯构件 拉弯构件 压弯构件 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：轴心受力构件 二判断题 1. 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1: 2.5的斜角 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 2. 对于计算疲劳的梁也要考虑塑性的发展 错
本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：错 3. 实腹式压弯构件的板件与轴心受压构件和受弯构件的板件的受力情况相似，其局部稳定性也是采用限制板件宽（高）厚比的办法来加以保证的 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 4. 厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板，以及节点板等 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 5. 设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系数取作1.0 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 6. 冷弯薄壁型钢系由带钢或钢板经辊轧、模压冷弯或冷拔成型，由于薄壁和截面开展，其回转半径较普通型钢截面要大，比较经济 错 对
《钢结构基础》习题参考答案 3.1题： 答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。 3.7题： 解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =??-=mm 2。工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.1383249 10450A N 3n <≈?==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。 新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。 工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故 19712.19.8169.27N g =???=N ； 构件的拉应力为215139.113249 197110450A N N 3n g <≈+?=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。 3.8题： 解：1、初选截面
假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。 可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =?+?=， 永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =??+?= 简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.248 1ql 81M 22max ?≈??==，梁所需净截面抵抗矩为 36x max nx 791274mm 215 1.051063.178f M W ≈??==γ， 梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为 229mm 24 550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为 347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=， 由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢 I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274mm 875000W >=，截面高度 229mm 360h >=且和经济高度接近。按附录1中附表5取窄翼缘H 型钢 HN400×150×8×13，截面抵抗矩3nx 791274mm 942000W >=， 截面高度229mm 400h >=。 普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为 63mm 2/)10136(b 1=-=，13f /2351399.315.8 63t b y 1=<≈=，故翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可考虑部分塑性发展。
第3章钢结构的连接 12. 如图3-57所示的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采用焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。已知，试求此连接能承受的最大荷载。 解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应力应满足： 其中， 故有， 故此连接能承受的最大荷载为。 13. 图3-58所示为角钢2∟140×10构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢 背距离，钢材为Q235BF，采用手工焊，焊条为E43型，，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采用三面围焊，试设计此焊缝连接。
解:正面角焊缝 且故可取，此时焊缝的计算长度 正面焊缝的作用： 则由平衡条件得： 所以它们的焊缝长度为
，取370mm， ，取95mm。 17. 如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用有弯矩，剪力，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：（1）确定焊缝计算截面的几何特征 x轴惯性矩： 中性轴以上截面静矩： 单个翼缘截面静矩： （2）验算焊缝强度 焊缝最大拉应力（翼缘腹板交接处）：
查表知，，所以焊缝强度不满足要求。 19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采用8.8级M20(=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。 （1）确定连接盖板的截面尺寸。 （2）计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 （3）验算被连接钢板的强度。 解：（1）摩擦型设计 查表得每个8.8级的M20高强度螺栓的预拉力，对于Q235钢材接触面做喷砂处理时。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： （2）承压型设计 查表知，。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： 螺栓排列图如下所示
第七章钢结构课后习题答案
第七章 7.9解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角 焊缝的强度设计值f 图示连接为不等肢角钢长肢相连， K 2=0.35。 焊缝受力： w 2 f 160N/mm 。 N 1 K 1 N 0.65 600 390kN l w1 需焊 N 1 2 0.7h f1 f f w N 2 K 2N 缝计 390 103 2 0.7 8 160 210kN 0.35 600 算长度 217.6mm I w2 210 103 2 0.7 6 160 面焊缝实际 N f2 f 156.3mm l 1 l w1 2h f1 21 7.6 2 8 2 33.6mm , l 2 l w2 2 h f2 156.3 2 6 165.6mm , 7.11 解: ^尖 K I =0.65, 焊长度， 取 240mm ； 肢 尖 取 170mm 。 ① h fmin 1.5'.t max 1.5 16 6mm h fmax t 1 ~ 2 12 ax 1 ~ 2 10 ~ 11mm 焊缝有效截面的形心位置: ^取 h f 8mm
Tr y J 60 106 150 °.7 6 2 99.2N/mm 2 92009614 U x J 60 106 I 94 07 6 2 2 92009614 2 64.6N/mm f2 64.6 99.22 112.4MPa 160MPa 1.22 1 2 0.7 8 192 192 0.7 8 _ 2 x 56.1mm 2 0.7 8 192 300 2 0.7 8 0.7 8 1 3 2 4 I x 12 ° 7 8 300 2 ° 7 8 2 ° 7 8 192 150 ° 7 8 66128649 佔 I y 0.7 8 300 2 0.7 8 56.12 1 19 2 0 7 8 2 2 0.7 8 1923 0.7 8 192 56.1 16011537mm 4 12 2 2 J I x I y 66128649 16011537 82140186mm 4 101 3 111.62 139.1MPa 160MPa 1.22 所选焊脚尺寸满足强度要求（可选焊脚尺寸为 7mm 验算强度，可能不满足） I x I y 59400746 32608868 92009614mm 4 Tr y J Tr x J 60 106 150 0.7 8 2 82140186 60 106 192 07 - 2 111.6N/mm 2 56.1 --- 101.3N/mm 2 ②采用四面围焊，取 1 3 200 2 0.7 6 300 2 0.7 6 12 1 3 200 2 0.7 6 300 2 0.7 6 I x I y h f 6mm 1 00 3003 59400746mm 4 1 2 1 300 2003 32608868mm 4 12
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+- =+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f y σ 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力
合肥工业大学出版社出版 （肖亚明主编） 第三章 1. 解：Q235钢、2/160mm N f w f =、kN N 600= （1）采用侧面角焊缝 最小焊脚尺寸：mm t h f 6.5145.15.1max =?=≥ 角钢肢背处最大焊脚尺寸：mm t h f 12102.12.1min =?=≤ 角钢肢尖处最大焊脚尺寸：mm t h f 8~9)2~1(10)2~1(=-=-≤ 角钢肢尖和肢背都取 mm h f 8= 查表3-2得：65.01=K 、35.02=K kN N K N 39060065.011=?==，kN N K N 21060035.022=?== 所需焊缝计算长度： mm f h N l w f f w 63.217160 87.02103907.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 19.11716087.02102107.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为： mm h l l f w 63.2338263.217211=?+=+=，取240mm 。 mm h l l f w 19.1338219.117222=?+=+=，取140mm 。 （2）采用三面围焊缝，取mm h f 6= 正面角焊缝承担的内力为： kN f l h N w f f w f 97.16316022.1100267.07.033=?????==∑β 侧面角焊缝承担的内力为： kN N N K N 01.3082/97.16360065.02/311=-?=-= kN N N K N 02.1282/97.16360035.02/322=-?=-= 所需焊缝计算长度：
第七章 解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。 焊缝受力：110.65600390kN N K N ==?= 220.35600210kN N K N ==?= 所需焊缝计算长度，肢背：3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ?===???? 肢尖：3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ?===???? 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+?=，取240mm ； 肢尖： 2w2f22 156.326165.6mm l l h =+=+?=，取170mm 。 — 解：① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置： ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ?? ?????+? ? ??==???++???? 、 ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ???+??+????+?= ()2 y 2 3 4 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =??+????????+????+???+-=?? ??????? 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=
钢结构基本原理-思考题简答题-答案
钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高； ③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（20 5℃）下均匀 拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性 能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的 性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常 用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温 （20 5℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应 变速度逐渐施加荷载）。
9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力- 应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力 =F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。
第一章 绪论 1．填空题 （1）某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之 。 （2）承载能力极限状态为结构或构件达到 或达到不适于继续承载的变 形时的极限状态。 （3）在对结构或构件进行 极限状态验算时，应采用永久荷载和可 变荷载的标准值。 2．选择题 （1）在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为 。 A. P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B. P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C. P f 越大，β越小，结构越可靠 D. P f 越大，β越大，结构越可靠 （2）按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑 。 A. 荷载效应的基本组合 B. 荷载效应的标准组合 C. 荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合 D. 荷载效应的频遇组合 3．简答题 （1）钢结构和其他建筑材料结构相比的特点。 （2）钢结构的设计方法。 第二章 钢结构的材料 1．（1）假定钢材为理想的弹塑性体，是指屈服点以前材料为 性的。 （2）伸长率10δ和伸长率5δ，分别为标距长l ＝ 和l ＝ 的试件拉 断后的 。 （3）如果钢材具有 性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局 部超载而发生突然断裂。
α是钢材的指标。 （4） k 2．填空题选择题 （1）钢材的设计强度是根据确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服点 D. 极限强度（2）钢结构设计中钢材的设计强度为。 A. 强度标准值 B. 钢材屈服点 C. 强度极限值 D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数 （3）钢材是理想的体。 A. 弹性 B. 塑性 C. 弹塑性 D. 非弹性（4）钢结构中使用钢材的塑性指标，目前最主要用表示。 A. 流幅 B. 冲击韧性 C. 可焊性 D. 伸长率（5）钢材的伸长率δ用来反映材料的。 A. 承载能力 B. 弹性变形能力 C. 塑性变形能力 D. 抗冲击荷载能力 （6）建筑钢材的伸长率与标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 A. 达到屈服应力时 B. 达到极限应力时 C. 试件塑性变形后 D. 试件断裂后 （7）钢材的三项主要力学性能为。 A. 抗拉强度、屈服强度、伸长率 B. 抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长率 D. 冷弯性能、屈服强度、伸长率 （8）钢材的剪切模量数值钢材的弹性模量数值。 A. 高于 B. 低于 C. 相等于 D. 近似于 （9）在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是的典型特征。
如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 tgα'=E' f y 0f y 0tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα=+- =+- 如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f y 0σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5235 0.001142.0610y f E ε===? 卸载后残余应变：0c ε=
可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等； （3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度
7.1 一压弯构件长15m ，两端在截面两主轴方向均为铰接，承受轴心压力1000N kN =，中央截面有集中力150F kN =。构件三分点处有两个平面外支承点（图7-21）。钢材强度设计值为2 310/N mm 。按所给荷载，试设计截面尺寸（按工字形截面考虑）。 解：选定截面如下图示： 图1 工字形截面尺寸 下面进行截面验算： （1）截面特性计算 ()23002026502021420540A mm =??+-??= 339411300650286610 1.45101212 x I mm =??-??=? 63/325 4.4810x x W I mm ==? 337411220300610149.01101212 y I mm =???+??=? 53/150 6.0110y y W I mm ==? 266.2x i mm == 66.2y i m m = （2）截面强度验算 36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810 x M N N mm f N mm A W σ??=+=+=<=? 满足。 （3）弯矩作用平面内稳定验算 长细比1500056.3266.2 x λ== 按b 类构件查附表4-4 ，56.368.2，查得0.761x ?=。 2257222.061020540' 1.20101.1 1.156.3 EX x EA N N ππλ???===??? 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：
371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1 mx EX N N β?=-?=-?=??， 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 363611000100.98562.5100.7612054010001010.8 1.05 4.481010.8' 1.2010mx x x x x EX M N A N W N β?γ???+=+??????-???-? ? ? ?????? 22189.54/310/N mm f N mm =<= ，满足。 （4）弯矩作用平面外稳定验算 长细比500075.566.2 y λ==，按b 类构件查附表4-4， 75.591.5=，查得0.611x ?=。 弯矩作用平面外侧向支撑区段，构件段有端弯矩，也有横向荷载作用，且端弯矩产生同向曲率，取 1.0tx β=。 弯矩整体稳定系数近似取2275.53451.07 1.070.884400023544000235y y b f λ?=-?=-?=，取截面影响系数 1.0η=。 36221100010 1.0562.5101.0222.4/310/0.61120540 4.48100.88 tx x y b x M N N mm f N mm A W βη?????+=+?=<=??? 满足。 （5）局部稳定 a. 翼缘： 15077.1510.720b t -==<（考虑有限塑性发展），满足要求。 b.腹板 腹板最大压应力：3620max 6100010562.510610166.6/205406504.4810 x h N M N mm A W h σ??=+?=+?=? 腹板最小压应力：3620min 6100010562.51061069.2/205406504.4810x h N M N mm A W h σ??=-?=-?=-? 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6 σσασ-+=== [ [ 061043.6160.52516 1.420.556.32562.614w w h t αλ==<++=?+?+，满足。 由以上验算可知，该截面能满足要求。
<钢结构设计原理简答题> 简答题(30分) 1、钢结构用钢材机械性能指标主要有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？(8分) 答:钢材机械性能指标有:抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性;(5分) 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格:抗拉强度、伸长率、屈服点。 2、影响梁整体稳定性的因素有哪些？如何提高梁的整体稳定性？(10分) 答:影响因素有:荷载类型与荷载作用位置、受压翼缘侧向支撑点间距、截面类型与截面尺寸比例、支座约束性质、残余应力与梁的几何缺陷影响、钢材强度等级。(6分) 提高梁的整体稳定性可以考虑如下一些措施:(4分) (1)增加侧向支撑 (2)采用闭合箱形截面 (3)增大梁截面尺寸 (4)增加梁两端约束 3、梁腹板加劲肋的配置规定就是什么？(7分) 答:(1)当 ≤ 时,按构造配置加劲肋。(2分) (2)当 > 时,按计算配置加劲肋。(2分) (3)当 > 时,应配置纵横向加劲肋。(2分) (4)梁的支座与上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋。(1分) 4、钢结构设计中什么叫换算长细比？(5分) 答:在轴心受压构件的整体稳定计算中,按临界应力相等的原则,将格构式构件换算成实腹式构件进行计算就是所对应的长细比或就是将弯扭与扭转屈曲换算为弯曲失稳就是采用的长细比。 1、格构式受压柱为什么要采用换算长细比？公式ox λ=中x λ与1x A 分别就是什么含义？(5分) 答:格构式柱剪力由比较柔弱的缀条或缀板承担,由此横向剪力产生的侧向变形,因而造成构件的临界力降低不可忽略。因此采用换算长细比确定剪切变形的影响。(3分) 整个构件对虚轴的长细比; 为构件截面中垂直于X 轴各斜缀条的毛截面面积之与。 2、对接焊缝在哪种情况下才需要进行计算？(7分) 答:焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大,故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等,但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。由于一、二级检验的焊缝与母材强度相等,故只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。 3、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？ (7分) 答:塑性破坏:破坏前具有较大的塑性变形,常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生,且变形持续时间较长,容易被发现与抢修加固,因此不至发生严重后果。 脆性破坏:破坏前塑性变形很小,或根本没有塑性变形,而突然迅速断裂。由于破坏前没有任何预兆,破坏速度又极快,无法察觉与补救,而且一旦发生常引发整个结构的破坏,后果非常严重,因此在钢结构的设计、施工与使用过程中,要特别注意防止这种破坏的发生。 4、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？(8分) 答:主要的影响因素有: 1)化学成分的影响:影响较大的几种化学成分为C 、Si 、Mn 、S 、P 、O,其中碳素结构钢中
1、钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料，能结合在一起有效地共同工作的理由？ （1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合 成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。 （2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度 变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。 （3）质量良好的混凝土，可以保护钢筋免遭锈蚀，保证钢筋与混 凝土的共同作用。 2、钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施？ （1）光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力和咬合力提供； 带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。（2）提高混凝土强度或使用高强混凝土；使用钢纤维混凝土。 3、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的有哪些因素？ 在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。 影响因素：（1）混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小（2）加载时混凝土的龄期（3）混凝土的组成成分和配合比（4）养生及使用条件下的温度与湿度 4、什么是承载能力极限状态？哪些状态认为是超过了承载能力极限状态？ 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的变形而不能继续承载
（3）结构转变成机动结构（4）结构或结构构件丧失稳定（5）结构因局部破坏而发生连续倒塌（6）结构或构件的疲劳破坏（7）地基丧失承载力而破坏 5、什么是正常使用极限状态？哪些状态认为是超过了正常使用极限状态？ 正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项限制的状态。超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（3）影响正常使用的震动（4）影响正常使用的其他特定状态 6、钢筋混凝土梁和板内配置哪些钢筋，其作用是什么？梁内钢筋的配置通常有下列几种： 1）纵向受拉钢筋（主钢筋） 纵向受力钢筋的主要作用是承受外力作用下梁内产生的拉力。因此，纵向受力钢筋应配置在梁的受拉区。 2）弯起钢筋或斜钢筋 弯起钢筋通常是由纵向钢筋弯起形成的。其主要作用是除在梁跨中承受正弯矩产生的拉力外，在梁靠近支座的弯起段还用来承受弯矩和剪力共同作用产生的主拉应力。 3）架立钢筋 架立钢筋的主要作用是固定箍筋保证其正确位置，并形成一定刚度的钢筋骨架。同时，架立钢筋还能承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止裂缝产生。架立钢筋一般平行纵向受力钢筋，放置在梁的受压区箍筋内的两侧。 4）箍筋 箍筋的主要作用是承受剪力。此外，箍筋与其他钢筋通过绑扎或焊接形成一个整体性良好的空间骨架。箍筋一般垂直于纵向受力钢筋。 5）水平纵向钢筋 主要的作用是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度