3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N ＝1400KN(静载，设计值)。主板-20×420。 解 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A 1为
A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm
2
直角角焊缝的强度设计值w
f f ＝160N ／mm 2
(查自附表1.3)
角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此，
ax h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，m in ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：m ax ,f h ≥f h ≥m in ,f h
a)采用侧面角焊缝时 因为b ＝400mm ＞200mm(t ＝12mm)因此加直径d ＝15mm 的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。
侧面角焊缝的计算长度w l 为
w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm
满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。 侧面角焊缝的实际长度f l 为
f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mm
b)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为
3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为
w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w ,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =80mm
由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm
3.2 如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。Q235钢，焊条E4311。手工焊，轴心拉力N ＝700KN(静载，设计值)。试：1)采用两面侧焊缝设计.(要求分别按肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸和不同焊缝尺寸设计)； 2)采用三面围焊设计。 解 角焊缝强度设计值w
f f ＝160／mm 2
,t 1=10mm,t 2=12mm
(a)
(b)
1
t h 5.1min f =
? 5.26mm mm ==≈
t h 2.1m ax f =? 1.21214.415mm mm =?=≈(肢背)；和()2~1max f -=?t h ＝10-()2~1 ＝()8~9mm(肢尖)。因此，在两面侧焊肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时，取f h ＝1f h ＝2f h ＝8mm ；在两面侧焊肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时，取f h =1f h ＝10mm, f h =2f h ＝8mm ；在三面围焊时，取f h ＝1f h ＝2f h ＝f3h ＝6 mm 。均满足min f ?h ≤f h ＜m ax f ?h 条件。 1)采用两面侧焊，并在角钢端部连续地绕角加焊2f h
a)肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸时:
1N 21N k =＝0.65×7×105／2＝2.275×105N 2N 22N k =＝0.35×7×105／2＝1.225×105N
需要的侧面焊缝计算长度为
1w l ()
w f e 1f h N =＝2.275×105／(0.7×8×160)＝254mm
w2l ()w f
e 2
f h
N =＝1.225×105
／(0.7×8×160)＝137mm
则
w1f w2f 2548886413760608480l mm h mm
l mm h mm
=>=?=??
=<=?=? 均满足要求 肢背上的焊缝实际长度f1l 和肢尖上的焊缝实际长度f2l 为
f1l ＝1w l +f h =254＋8＝262 mm ，取270 mm f2l ＝w2l +f h =137＋8＝145 mm ，取150 mm
b)肢背和肢尖采用不同焊脚尺寸时:
1N ＝2.275×105N 2N ＝1.225×105N
需要的侧面焊缝计算长度为
1w l ()
w f e 1f h N =＝2.275×105／(0.7×10×160)＝203mm
w2l ()w
f e
2
f h
N =＝1.225×105
／(0.7×8×160)＝137mm
则
w1f w2f 2038886413760608480l mm h mm
l mm h mm
=>=?=??
=<=?=? 均满足要求 肢背上的焊缝实际长度f1l 和肢尖上的焊缝实际长度f2l 为
f1l ＝1w l +f h =203＋8＝211 mm ，取220 mm f2l ＝w2l +f h =137＋8＝145 mm ，取150 mm
2)采用三面围焊
正面角焊缝承担的力3N 为，
3N ＝2×0.7f3h b f βw f f ＝2×0.7×8×100×1.22×160＝2.186×105N
肢背和肢尖上的力为
1N 231N N k -=＝0.65×7×105-2.186×105／2＝3.457×105N 2N 232N N k -=＝0.35×7×105-2.186×105／2＝1.357×105N
所需侧面焊缝计算长度为
1w l ()
w f e 12f h N =＝3.457×105／(2×0.7×8×160)＝193mm w2l ()
w f e 22f h N =＝1.357×105／(2×0.7×8×160)＝76mm
则 w1f w2f 193888647660608480l mm h mm l mm h mm =>=?=????=<=?=?
? 均满足要求。
肢背上的焊缝实际长度f1l 和肢尖上的焊缝实际长度f2l 为
f1l ＝1w l +f h ＝193＋8＝201mm ，取210mm f2l ＝w2l ＋f h ＝76＋8＝84mm ，取90mm
3.3 节点构造如图所示。悬臂承托与柱翼缘采用角焊缝连接，Q235钢，手工焊，焊条E43型，焊脚尺寸h f ＝8mm 。试求角焊缝能承受的最大静态和动态荷载N 。 解 a)几何特性 确定焊缝重心o 的坐标为
()
220.78(808)2150.78272200x mm ???-==??+
wx I =0.7×8(2003/12+2×72×1002)=1.18×107mm 4
wy I =0.7×8[200×152 +2×723/12+2×72×(72/2-15)2]=9.56×105mm 4
o I =wx I +wy I =1.18×107+9.56×105=1.27×107mm 4
b)内力计算
T ＝Ne ＝N(a ＋l 1-x )＝N(80＋150-15)＝215N V ＝N
c)焊缝验算
o y T f τI Tr =?＝215N ×100／(1.27×107)＝1.69×10-3N o x T f σI Tr =?＝215N ×(72-15)／(1.27×107)＝9.65×10-4N V f σ?)w e l h V =＝N ／[0.7×8(200+72×2)]＝5.19×10-4N
代入下式
w
f f ≤2160mm N =，
当承受静载时 1.22f β=，解得N=76.84KN 当承受动载时 1.0f β=，解得N=71.14KN
3.4 试设计图所示牛腿中的角焊缝。Q235钢，焊条E43型，手工焊，承受静力荷载N
＝100KN(设计值)。
解 角焊缝的强度设计值w
f f ＝160N ／mm 2
取焊脚尺寸f h ＝8mm 。满足m in f,h ＝1.5t ＝ 5.2mm 6mm ≈＜f h ＜max f ?h ＝1.2t ＝1.2×12=14.4mm 条件。每条焊缝的计算长度均大于8f h 而小于60f h 。 a)内力
Fe M =＝1.0×105×150＝1.5×107Nmm F V =＝1×105N b)焊缝的截面几何特性 确定焊缝形心坐标为：
[]
20.78200(10012)0.78(15012)12
67.50.78150(15012)2200x mm ????++??-?=
=?+-+?
焊缝有效截面对x 轴的惯性矩wx I 为
wx I ＝0.7×8[150×67.52＋(150-12)×（67.5-12）2+2×2003/12＋2×200×（100+12-67.5）
2
]
=1.81×107
mm 4
w..min W ＝wx I ／67.5＝1.81×107/67.5=2.68×105mm 3 腹板右下角焊缝有效截面抵抗矩w.1W 为
w.1W ＝wx I ／（212-67.5）＝1.81×107／144.5＝1.25×105mm 3
c)验算
在弯矩作用下的角焊缝按 [3.11(c)]式验算
m f σ?==?min w W M 1.81×107／(2.68×105)＝55.9N ／mm 2＜w f f ＝160N ／mm 2
牛腿腹板右下角焊缝既有较大的弯曲正应力，又受剪应力，属平面受力，按 [3.11(d)]式验算该点的强度。其中
1m f ?σ==w1W M 1.81×107／(1.25×105)＝120N ／mm 2
)w e f.V 2τl h V =＝1×105／(2×0.7×8×200)＝44.6N ／mm 2
代入 [3.11(d)]式，得
2w f 108N mm f ==<＝160N ／mm 2 可靠
3.5 条件同习题3.1，试设计用对接焊缝的对接连接。焊缝质量Ⅲ级。
解 构件厚度t ＝20mm ，因直边焊不易焊透，可采用有斜坡口的单边V 或V 形焊缝 (1)当不采用引弧板时：
()[]6f w 1.41020(420220)184N tl N mm σ==??-?=?>w t 175f N mm =?
所以当不采用引弧板时，对接正焊缝不能满足要求，可以改用对接斜焊缝。斜焊缝与作用力的夹角为θ满足tan θ≤1.5，强度可不计算。 (2)当采用引弧板时：
()6f w 1.410420)167N tl N mm σ==??=? 所以当采用引弧板时，对接正焊缝能满足要求。 3.6 试设计如图3.71所示a)角钢与连接板的螺栓连接；b)竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。Q235钢，螺栓为C 级螺栓，采用承托板。 解 查附表, C 级螺栓的b v f ＝140N ／mm 2 ，Q235钢的b c f ＝305N ／mm 2 ，f ＝215N ／mm 2 。 确定螺栓直径 根据附表在∟100×8上的钉孔最大直径为24mm ，线距e ＝55mm 。据此选用M20，孔径21mm,端距为50mm ＞20d ＝2×21＝42mm 并＜8t ＝8×8＝64mm(符合要求)；栓距为70mm ＞30d ＝3×21＝63mm 并＜12t ＝12×8＝96mm(符合要求)。 b)一个C 级螺栓承载力设计值为 b v N ＝42d f n b v v π=＝2×140×3.14×202／4＝8.792×104N b c N ＝∑??=b c f t d ＝20×14×405＝8.54×104N 所以承载力b N ＝8.54×104 N c)确定螺栓数目 1l ＝4×70＝260mm ＜150d ＝15×21＝315mm ，η＝1.0 n b N N η≥ ＝4.0×105／(8.54×104 )＝4.7，取5个。 d)构件净截面强度验算 n A ＝A -n 0d t ＝3127—2×21×8＝2791mm A N =σ＝4.0×105／2791＝143.3N ／mm 2＜f ＝215N ／mm 2,符合要求。 竖向连接板同翼缘的连接 选用螺栓M20，布置螺栓时使拉杆的轴线通过螺栓群的形心，由于采用承托板，可不考虑剪力的作用，只考虑拉力的作用。 承担内力计算 将力F 向螺栓群形心O 简化，得： 0cos 45N F ==4.0×105×0.707＝283 kN 单个螺栓最大拉力计算： b b 224t t e /4170 3.1420/4 5.3410N f d N π==??=? 确定螺栓数目： t 54 b 2.8310/5.3410 5.3N n N ≥ =??≈ 个， 取n=6个 3.7 按摩擦型高强度螺栓设计习题 3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈。 解 a)角钢与节点板的连接设计 Q235钢喷砂后生赤锈处理时μ=0.45. 10.9级M20螺栓预拉力P=155KN ，M20孔径为22mm ①单个螺栓抗剪承载力设计值 ==P n N μf b v 9.00.9×2×0.45×1.55×105 ＝ 1.256×105 N ②确定螺栓数目 ()55/ 4.010/1.25610 3.2b v n N N ≥=??=个， 取4个。 对2∟100×8的连接角钢，采用单列布置，取线距e 1＝55mm ，取端距为50mm ，栓距为70mm ，满足表3.4的要求。 沿受力方向的搭接长度1l ＝3×70＝210mm ＜15d 0＝15×22＝330mm ，不考虑折减。 ○ 3截面强度验算 ()n A F n n //5.011-=σ ＝(1－0.5×1／4)×4.0×105 ／(3127－2×22×8) ＝126.1 N/mm 2 ＜f ＝215 N ／mm 2 合格 b)竖向连接板同翼缘的连接 ①承担内力计算 将力F 向螺栓群形心O 简化，得 0cos 45N F ==4.0×105×0.707＝283 kN V ＝0sin 45F ＝4.0×105×0.707＝283 kN ○ 2单个螺栓受剪承载力设计值为： ()f t 0.9 1.250.910.45(155 1.25)b v t N n P N N μ=-=???- 式中N t 为每个高强度螺栓承受的剪力，/t N N n =,n 为所需螺栓的个数。 ○ 3确定螺栓的个数： /283/0.405(155 1.25283/)b v n V N n ==?-? 解得n=6.7 取8个， 分两列，每列4个 283/835.350.80.8155124b t t N N P KN ===<=?= 3.8 按承压型高强度螺栓设计习题3.6中所要求的连接(取消承托板)。高强度螺栓10.9级，M20，接触面为喷砂后生赤锈，剪切面不在螺纹处。 解 a)角钢与节点板的连接设计 ①承载力设计值 =?=∑b c b c f t d N 20×14×470＝132 kN t 2=18 4/2e b v v b v d f n N π==2×310×314=195 kN 所以b N ＝132 kN ②确定螺栓数目 b N F n /≥＝400／132＝3.03，取4个 沿受力方向的搭接长度1l ＝3×70＝210mm ＜15d 0＝15×21.5＝322.5mm ③截面强度验算 σ＝n /A F ＝4.0×105／(3127—21.5×8×2)＝143.7N ／mm 2＜f ＝215N ／mm 2 可靠 b)竖向连接板同翼缘的连接 ① 内力计算 N ＝283 kN ， V ＝283 kN ② 确定螺栓数目 224/41310 3.1420/49.7410/b b v v v N n f d N mm π==???=? 52018470 1.6910/b b c c N d t f N mm =??=??=?∑ 4min 9.7410/b N N mm ??=??? 54min / 2.8310/9.7410 2.9,4b n N N ??==??≈?? 个取个 ③ 验算： 因1l ＝70mm ＜150d ＝322.5mm ，所以螺栓的承载力设计强度无需折减。 542.8310/47.0710v N N =?=? 542.8310/47.0710t N N =?=? ()( ) 2 b t t 2b v v //N N N N +＝0.94 ＜1 ==n V N /v 7.07×104N ＜b v N ／1.2＝9.74×104／1.2＝8.11×104 N 可靠 3.9 已知A3F 钢板截面50020mm mm ?用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。 解：查附表1.2得：2 518mm N f w t = 则钢板的最大承载力为：KN f bt N w t w 185010185205003 =???==- 3.10 焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩1122M KN mm =?，剪力374V KN =，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：查附表1.2得：2518mm N f w t =，2 512mm N f w v =。 截面的几何特性计算如下： 惯性矩： 44233102682065071428014280121210008121mm I x ?=?? ? ?????+???+??= 翼缘面积矩：4 1198744050714280mm S x =??= 则翼缘顶最大正应力为： 224 318521502 1026820610281011222mm N f mm N .h I M w t x =<=????=?=σ满足要求。 腹板高度中部最大剪应力： 224312507528 1026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w v w x x =<=????? ?? ??+??==τ满足要求。 上翼缘和腹板交接处的正应力：212080507 500 2150507500mm N ..=?=? σ=σ 上翼缘和腹板交接处的剪应力：2 4 31164348 10268206198744010374mm N .t I VS w x x =????==τ 折算应力： 22222 12152031100606434320803mm N .f .mm N ...w t =<=?+=τ+σ 满足要求。 3.11 试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235B ，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值500N KN =(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。 解：查附表1.2得：2 160mm N f w f = 采用两边侧焊缝 因采用等肢角钢，则肢背和肢尖所分担的内力分别为： KN .N .N 35050070701=?== KN .N .N 1505000302=?== 肢背焊缝厚度取mm h f 81=，需要： cm ...f h .N l w f f w 531910 16080702103507022 3 111 =?????=?=考虑焊口影响采用cm l w 211= ； 肢尖焊缝厚度取mm h f 62=，需要： cm ...f h .N l w f f w 161110 16060702101507022 3222 =?????=?= 考虑焊口影响采用cm l w 132=。 采用三面围焊缝 假设焊缝厚度一律取mm h f 6=， KN ..f l h ..N w f w f 14816090670221270221233=?????=??= KN N N .N 276214835027031=-=- =，KN N N .N 762 148 5023032=-=-= 每面肢背焊缝长度： cm ...f h .N l w f f w 54201016060702102767022 3 11 =?????=?=，取cm 25 每面肢尖焊缝长度 cm ...f h .N l w f f w 655101606070210767022 322 =?????=?=，取cm 10 3.12 如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值1000N KN =。钢材为Q235B ，焊条为E43型，试验算此连接焊缝是否满足要求。 解：查附表1.2得：2160mm N f w f = 正面焊缝承受的力 ： KN ..f l h N w f f w e 4371016022120087022311=??????=β=- 则侧面焊缝承受的力为：KN N N N 563437100012=-=-= 则223 216025114220 8704105634mm N f mm N ..l h N w f w e f =<=????==τ 满足要求。 3.13 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知390N KN =(设计值)，与焊缝之间的夹角60θ=?，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。 解：查附表1.2得：2 160mm N f w f = θ=sin N N x ，θ=cos N N y 237815020087026010390702mm N ..sin l h .sin N A N w f w x f =??????=??θ==σ 230587200 87026010390702mm N ..cos l h .cos N A N w f w y f =??????=??θ==τ 222222 16017151058722178150mm N f mm N ....w f f f f =<=+??? ??=τ+???? ??βσ 满足要求。 3.14 试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝①，②，③。钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊。 解：查附表1.2得：2 160mm N f w f = KN V 98= mm KN Fe M ?=?==1176012098 故翼缘焊缝多承受的水平力为KN .h M H 0957206 11760 === 设③号焊缝只承受剪力V ，取mm h f 83= 故③号焊缝的强度为： 223 1607543200 870210982mm N f mm N ..l h V w f w e f =<=????==τ满足要求。 设水平力H 由①号焊缝和②号焊缝共同承担， 设②号焊缝长度为150mm, 取mm h f 62= 故②号焊缝的强度为： () 223 216060231221506702100957mm N f mm N ...l h H w f w e f =<=-?????==σ 满足要求。 3.15 试求如图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B ，焊条E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸8f h mm =，130e cm =。 解：查附表1.2得：2 160mm N f w f = 在偏心力F 作用下，牛腿和柱搭接连接角围焊缝承受剪力V=F 和扭矩T=Fe 的共同作用。 ()2221081008100152025080702702mm .cm ....l h .A w f w ?==-?+???=?=∑ 围焊缝有效截面形心O 距竖焊缝距离： ()cm ......x 4444 50224502028070220 2080702==+???? ???= 两个围焊缝截面对形心的极惯性矩y x p I I I +=： ()42 3339668250208070128070202125080702cm ......I x =??? ????????? ????? ?????+???+???= ()423 32848444508070128070504442202080701220807022cm ..........I y =??? ???? ??????????+??+????????? ??-???+????= 则442516284839668cm I I I y x p =+=+= 围焊缝最大应力点A 处各应力分量： F ..F A F w vy 000099010 81002=?== τ ()F ...F I Fey p max Tx 000270104251610250 444305204 2=??? -+== τ()()F ....F I Fex p max Ty 00017010425161044420444305204 2 =??-?-+==τ w f Tx Ty vy f .=τ+??? ? ??τ+τ22 22 1 ()2 22 1600002702210001700000990mm N F ..F .F .=+?? ? ??+ 2 160000350mm N F .= 则得 KN .N F 989458458989== 3.16 如图所示两块钢板截面为18400?，钢材A3F ，承受轴心力设计值1180N KN =，采用M22普通螺栓拼接,I 类螺孔，试设计此连接。 解：查附表1.3得：螺栓2170mm N f b v =， 2 400mm N f b c =。 查附表1.1得：2 205mm N f =。 每个螺栓抗剪和承压承载力设计值分别为： [] KN ..f d n N b v v b v 312910 11704222422=???π?=π= []KN ...f t d N b c b c 415810 1 4008122=? ??==∑ 取[] KN .N b min 3129= 故[] 193 1291180 ..N N n min b == = 取10个 拼接板每侧采用10个螺栓，排列如图所示。 验算钢板净截面强度： 223 20521018 22418400101180mm N f mm N A N n =?=??-??= 但应力在5%范围内，认为满足要求。 3.17 如图所示的普通螺栓连接，材料为Q235钢，采用螺栓直径20mm ，承受的荷载设计值240V KN =。试按下列条件验算此连接是否安全：1)假定支托不承受剪力；2)假定支托承受剪力。 解：查附表1.3得：螺栓2140mm N f b v =， 2170mm N f b t =，2 305mm N f b c =。 1）假定支托只起安装作用，不承受剪力，螺栓同时承受拉力和剪力。 设螺栓群绕最下一排螺栓旋转。查表得M20螺栓2 4482cm .A e =。 每个螺栓的抗剪和承压的承载力设计值分别为： [] KN ..f d n N b v v b v 984310 11404021422=???π?=π=[]KN ...f t d N b c b c 8109101 3058102=???==∑ []KN ..f A N b t e b t 6241101 1704482=??== 弯矩作用下螺栓所受的最大拉力： () [] KN .N KN ..y My N b t i t 6241292830 20102301011024022 22221=<=++????==∑ 剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力： [] KN .N KN n V N b c v 8109308 240 =<=== 剪力和拉力共同作用下： [][] 19630624129289843302 22 2<=??? ??+??? ??=??? ? ??+???? ??....N N N N b t t b v v 可靠 2）假定剪力由支托承担，螺栓只承受弯矩作用。 () [] KN .N KN ..y My N b t i t 6241292830 20102301011024022 22221=<=++????==∑ 支托和柱翼缘的连接角焊缝计算，采用mm h f 10=，（偏于安全地略去端焊缝强度提高系数1.22）， ()[] 223 1602413225180107010240351351mm N mm N ...l h V .w e <=?-????=∑满足要求。 3.18 某双盖板高强度螺栓摩擦型连接如图所示。构件材料为Q345钢，螺栓采用M20，强度等级为8.8级，接触面喷砂处理。试确定此连接所能承受的最大拉力N 。 解：查附表1.1得：2 295mm N f = 查表3-9和3-10得：，KN P 125=，500.=μ 一个螺栓的抗剪承载力：KN ...P n .N f b v 511212550029090=???=μ= 故KN ..nN N b v 5112511210=?== 净截面验算： ()()2 012332222102cm ...d n b t A n =?-?=-= KN ..n n N .N N 51012210 11255011255 01=??-=-=' 2 22 329530510 2331051012mm N f mm N ..A N n n =>=??='=σ不满足要求。 故应按钢板的抗拉强度设计。 KN ..fA N n 4979102331029523=???=='- 则KN ...n n .N N 22108810 2 50149795011 =? -= -'= 4.1 试验算图 4.39所示焊接工字形截面柱（翼缘为焰切边），轴心压力设计值为Ｎ =4500KN ，柱的计算长度m l l 0.6oy ox ==，Ｑ235钢材，截面无削弱。 解：其截面参数为： 22540045012205002mm A =?+??= 4933x 102.1)450488490500(121 mm I ?=?-?= mm A Ιi mm A Ιi mm I 12825400 102.421725400102.1102.45002012 1 28 y y 9 x x 4 83y =?== =?==?=???= 450×12 32020 20 500×20 ②整体稳定和刚度验算 刚度验算： [][]150 875.46128 600015065.272176000y y 0y x x 0x =<====<=== λλλλi l i l 整体稳定性验算： 按长细比较大值875.46=λ，查附表得871.0=? 223 /215/4.20325400 871.0104500mm N f mm N A N =<=??=?=?σ ③局部稳定性验算 自由外伸翼缘： 7.14235 235)1.010(2.12202441=+<==λt b 满足 腹板部分： 4.48235 235 )5.025(5.3712450w 0=+<==λt h 满足 ④强度验算：因截面无削弱，不必验算。 4.2 图4.40所示a 、b 两截面组合柱，截面面积相同，且均为Ｑ235钢材，翼缘为焰切边，两端简支，m l l 7.8oy ox ==，试计算a 、b 两柱所能承受的最大轴心压力设计值。 解：其截面参数为： 216000mm A =，219200mm A = mm A Ιi mm A Ιi x 6.82158y y 1x 1== == mm A Ιi mm A Ιi 105197y y 2x x2== == ②整体稳定和刚度验算 刚度验算： [][]150 3.1056 .828700 1501.551588700y y 0y 1x x 0x1=<====<=== λλλλi l i l [][]150 8.82105 8700 1502.441978700 y y 0y 2x x 0x2=<====<=== λλλλi l i l 整体稳定性验算： 450×12 (a)(b) 500×20 按长细比较大值3.1051=λ，.822=λ，查附表得52.01=?，67.02=? KN A f N 8.178********.0215111=??==? KN A f N 8.27651920067.0215222=??==? 4.3 设某工业平台承受轴心压力设计值Ｎ=5000KN ，柱高8m ，两端铰接。要求设计焊接工字形截面组合柱。 解：采用Q345钢材，mm l mm l oy ox 8000,8000== ①初选截面 假定70=λ，属b 类截面，查得552.0=? 所需截面几何参数为： 23 29219310 552.0105000mm f N A =??==? mm l i 11470 8000 x 0x ===λ；mm l i 114708000y 0x ===λ 在查附表对工字型截面有mm mm 24.0,43.021==αα，则 mm i h x 26543.01141 == = α，mm i b y 47524 .0114 2===α 取翼缘板2-500×20，腹板1-400×20，其界面特性为： 230000mm A =，491056.1mm I x ?=，481017.4mm I y ?=，mm i x 228=， mm i y 9.117= ②验算 刚度验算： []150352288000 x x 0x =<===λλi l ；[]1508.679 .1178000y y 0y =<===λλi l 整体稳定性验算： 按长细比较大值8.67=λ，查附表得764.01=?， 23 21830000 764.0105000mm N A N =??==?σ<3102mm N 局部稳定性验算 320 10 320 20 20 (a) 500×20 500×20 翼缘部分： 8.13345 235)1.010(12202401=+<==λt b 满足 腹板部分： 6.48345 235)5.025(2520500w 0=+<==λt h 满足 强度验算： 因截面无削弱，故不需验算强度； 4.4 试设计一桁架的轴心压杆，拟采用两等肢角钢相拼的Ｔ型截面，角钢间距为12mm ，轴心压力设计值为380KN ，杆长m l 0.3ox =，m l 47.2oy =，Ｑ235钢材。 解：①初选截面： 初选2∟100×8，查附表有 26.3127mm A =，mm i x 8.30=，mm i y 6.45= ②验算 刚度验算： []1504.978.303000 x x 0x =<===λλi l ；[]1502.546 .452470y y 0y =<===λλi l 由于 b l t b oy 58.0≤，则换算长细比为： []1508.60)82470100475.01(2.54)475.01(2 24 224yz =<=??+?=+=λλλt l b oy y 整体稳定性验算： 按长细比较大值4.97=λ，查附表得573.01=?， 23 2126 .3127573.010380mm N A N =??==?σ<2152mm N 局部稳定性验算 7.19235 235 )1.010(5.128100=+<== λt b 满足 强度验算： 因截面无削弱，故不需验算强度； 4.5 某重型厂房柱的下柱截面如图 4.41，斜缀条水平倾角 45，Ｑ235钢材，m l 5.18ox =，m l 7.29oy =，设计最大轴心压力Ｎ=3550KN ，试验算此柱是否安全？ 解：查表得I50a:mm 197=x i , 4 70mm 1012.1?=y I ,2mm 11900=A ∟100×8, 2 mm 3.1563=A 整体稳定性验算： 93.9197 18500=== x ox x i l λ 4 102 721y mm 1034.1)2 1500(119001012.122?=?+??=??+=A I I mm 6.750)211900/(1034.1/10y y =??==A I i 刚度验算： []1506.396.750/29700y =<==λλ 满足 换算长细比: 150][56) 3.15632()119002(276.39272 22 2122 =<=???+=+=λλλA A y oy 整体稳定性验算： 由9.93max =λ,查得595.0=? 227 mm 215mm 7.25011900 595.0103550N f N A N =>=??=? 不满足 所以此柱不安全 5.1 一平台梁格如图5.56所示。平台无动力荷载，平台板刚性连接于次梁上，永久标准值 为4.5kN/m 2可变荷载标准值为15kN/m 2 钢材为235Q ，选用工字钢次梁截面，若铺板为刚性连接时情况如何？ 解：由于铺板为刚性连接，可以保证整体稳定性，故只需考虑强度和刚度. (1) 最大弯矩设计值m ax M : m KN M ?=???+?=4.23353)3.1152.15.4(8 1 2max (2)型钢需要的净截面抵抗矩W 366 max 1003.1215 05.1104.233mm f M W x ?=??==γ 选 用 I40a, 自 重 m N g /6 628.956.670=?=,3610086.1mm W x ?=,481017.2mm I x ?= 次梁 主梁 mm t w 5.10=,mm S I x x 344/=,mm r 5.12=,mm t 5.16=,mm b 142= 加上自重后的最大弯矩设计值（跨中）m ax M 和最大剪力设计值（支座）m ax V ： m KN M ?=???+=9.23552.1662.08 1 4.2332max KN V 7.1885)33.1152.1662.032.15.4(2 1 max =???+?+??= （3）截面验算 （a ）强度验算 抗弯强度为: 2 26 6max /215/9.20610086.105.1109.235mm N mm N W M x x <=???=γ(合格) 抗剪强度为：223 max /125/2.525 .10344107.188mm N f mm N t I S V v w x x =<=??=（合格） 局部承压强度：由于次梁支承于主梁顶面上，所以应验算支座处的局部承压强度。 mm t r h y 295.165.12=+=+=，假定支承长度a=100mm,则mm l x 12929100=+=， 支座反力R=V max =188.7KN,故有： 22/215/139129 5.101000 7.1880.1mm N mm N l t R z w c <=???= = ψσ（合格） （b ）刚度验算 按荷载标准值计算，则 mm N m KN g k /2.59/2.59315662.035.4==?++?= mm l EI l g v x k 20250 5000 2508.101017.2100020650002.59384538458 44max ==<=?????=?=（合格） 5.2 一石棉瓦屋面，坡度1:2.5，檩垮6m ，檩距0.77m 。设计槽钢檩条和角钢檩条进行比较。 石棉瓦自重(标准值)0.2kN/m 3，屋面活荷载标准值取0.3kN/m 3 ，施工和检修荷载标准值取0.8kN 。 解: (1) 按经验试用∟10110?,按型钢表查得： 每米长重量 6.69kg/m 1，即每米自重荷载N/m 7.16381.969.16=?。 3cm 261.21=A ，4x cm 39.3840=I ，4y cm 98.990=I ，cm 09.30=z 。 按图形计算： cm 78.745sin 1101=?=a ； cm 37.445sin /09.302==a ； (a) (b) qx 0 f 1、下图所示某钢板的搭接连接，采用c 级普通螺栓M22，孔径0d ＝23.5mm ，承受轴心拉力400N kN =，钢材Q235，试验算此连接是否可靠。2140/b v f N mm =，2305/b c f N mm = （12分） 1、解：（1）螺栓连接计算 单个螺栓抗剪设计承载力 2 2 3.142211405319244 b b v v d N nv f N π?=?=??= 单个螺栓的承压设计承载力 221430593940b b c c N d tnvf N ==??=∑ 所需螺栓个数：min 380000 7.1453192 b N n N ≥ == 单面搭接，螺栓实际用量应为： 1.17.147.9n =?=个 该连接采用了8个螺栓，符合要求 （2）构件净截面验算 因为师错排布置，可能沿1-2-3-4直线破坏，也可能沿1-2-5-3-4折线破坏 1-2-3-4截面的净截面面积为： ()()202240223.5142702n A b d t mm =-=-??= 1-2-5-3-4截面的净截面面积为： () `2 240323.5142578n A mm =?+??= 22 `380000147.4/215/2578n N N mm f N mm A σ= ==<= 故：该连接是可靠的。 2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN 。已知：钢 材为Q235BF ，焊条为E43型，2f mm /N 160f =''，是判断该连接是否可靠。（12分） 2、解：120P 5 3M ,P 5 3V ,P 5 4 N ?=== p 33.0290 67.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 23 f M =??????==σ 222 22 2 0.330.61( )()( )(0.25)0.81160129.6/1.22 1.22 160/N M V w f P P P N mm f N mm σστ+++=+=?=≤= 故该连接可靠。 钢结构基本原理复习总结 一．填空题 1、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。 2、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。 3、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。 4、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。 5．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 6、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）。 7．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 9.钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 ．角焊缝的最小计算长度不得小于和 单个普通螺栓承压承载力设计值，式中表示侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜。 33．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 二．简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。 2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 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； 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。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度fy作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的fu/fy≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以fy作为强度极限的可靠安全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（fp=(0.7~0.8)fy），又因为钢材开始屈服时应变小（εy≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 第二章钢结构的材料（仅供参考） 一、选择题 1、碳含量在（）范围内的碳素钢的可焊性最好。 A.0.12%~0.15% B.0.10%~0.15% C.0.12%~0.20% D.0.10%~0.20% 2、下列不属于钢材中的有害化学成分的是（）。 A.硫 B.磷 C.硅 D.氧、氮 3、在钢材的力学性能指标中，既能反应钢材塑性又能反应钢材冶金缺陷的指标是（）。 A.屈服强度 B.冲击韧性 C.冷弯性能 D.伸长率 4、下列钢结构的破坏属于脆性破坏的是（）。 A.轴压柱的失稳破坏 B.疲劳破坏 C．钢板受拉破坏 D.螺栓杆被拉断 5、大跨度结构应优先选用钢材，其主要原因是( )。 A.钢结构具有良好的装配性 B.钢材的韧性好 C.钢材接近均质等向体，力学计算结果与实际结果最符合 D.钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 6、钢材的设计强度是根据确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服强度 D. 抗拉强度 7、钢材的伸长率 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 8、钢材的三项主要力学性能指标为。 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 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。 A. 脆性破坏 B.塑性破坏 C. 强度破坏 D.失稳破坏 10、以下关于应力集中的说法中正确的是。 A.应力集中降低了钢材的屈服强度 B.应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制 C.应力集中产生异号应力场，使钢材变脆 D.应力集中可以提高构件的疲劳强度 11、钢材在低温下，冲击韧性。 A. 提高 B. 下降 C. 不变 D. 可能提高也可能下降 12、钢材经历了冷作硬化之后。 A. 强度提高 B. 塑性提高 C. 冷弯性能提高 D. 可焊性提高 13、下列因素中与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 A.钢材的屈服点的大小 B.钢材含碳量 C.负温环境 D.应力集中 14、钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420是根据材料命名的。 A.屈服强度 B.设计强度 C.抗拉强度 D.含碳量 15、型钢中的H型钢和工字钢相比，。 A.两者所用的钢材不同 B.前者的翼缘相对较宽 C.前者的强度相对较高 D.两者的翼缘都有较大的斜度 二、填空题 （1）假定钢材为理想的弹塑性体，是指屈服点以前材料为。 （2）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。 （3）碳对钢材性能的影响很大，一般来说随着含碳量的提高，钢材的塑性和韧性逐渐。（4）钢材的硬化，提高了钢材的，降低了钢材的。 （5）应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处受到约束。 （6）符号L125×80×10表示。 （7）随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为时效硬化。 （8）钢结构除容器类结构外，可以划分为两大类，即和。 （9）钢结构用钢的含碳量一般不大于。 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。 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（205℃）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（205℃）；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。 15、解释名词：抗拉强度 抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。 16、解释名词：伸长率 伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比 为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。 17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。 钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。 18、解释屈强比的概念及意义。 钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强 中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 《钢结构》 一、填空题 1． 钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_________________________、 _______________________、 。 2．影响疲劳强度最主要的因素是 、 、 。 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________、_________________、 _____________________须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括_____________ 、_______________、_____________ 、 ______________。 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时， ______________________不能忽略，因而绕虚轴的长细比λx 要采用____________________。 6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 、 、 。 7．当构件轴心受压时，构件可能以 、 和 等形式丧失稳定而破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____极限状态，柱子长细比的验算属于______极限状态，梁截面按弹性设计属于______极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括____________、_________、 、 _____________和__________________。 10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有 ， ， 。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于 （失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的 和 指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数βf ＝ ；但对直接承受动力荷载的结构，应取βf ＝ 。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有 和 。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为l ，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取 。 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N 力之间的夹角θ满足 条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x λμλ= ，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数μ=，式中1γ代 表 ，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的 翼缘时，梁整体稳定性较高。 21.梁的整体稳定系数b φ大于0.6时，需要' b φ代替b φ，它表明此时梁已经进入 阶段。 22．当b ?大于______________时，要用' b ?代替b ?，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 23．钢材的伸长率指标是通过___________________试验得到的。 24．计算构件的正常使用极限状态，应使拉,压杆满足条件__________________ 25．普通螺栓靠螺栓承压和抗剪传递剪力，而高强螺栓首先靠被被连接板件之间的______________传递剪力。 26．当实腹梁腹板高厚比满足y w y f t h f 235 17023580 0≤<时，为保证腹板的局部稳定应设置__________________ 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-关系式。 tgα'=E' f 0f 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 0 σF 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 《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。 答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释 钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。 脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 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。 到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。 比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。 流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。 建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。 以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。 两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。 E43E50 E55 T50 10. 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______指标。 低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。 应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。 甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。 脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。 完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中 <钢结构设计原理试题库> 一、单项选择题 1、有四种厚度不等的Q345钢板，其中 厚的钢板设计强度最高。 (A)12mm (B)18mm (C)25mm (D)30mm 2、焊接残余应力不影响构件的 。 A 整体稳定性 B 静力强度 C 刚度 D 局部稳定性 3、考虑角焊缝应力分布的不均匀，侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 A 40hf B 60hf C 80hf D 120hf 4、确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是 。 A 等厚度原则 B 等稳定原则 C 等强度原则 D 等刚度原则 5、最大弯矩相等的情况下，下列简支梁整体稳定性最差的是 A ．两端纯弯作用 B ．满跨均布荷载作用 C ．跨中集中荷载作用 D ．跨内集中荷载作用在三分点处 6、钢材塑性破坏的特点是 。 A 变形小 B 破坏经历时间非常短 C 无变形 D 变形大 7、.梁的最小高度是由___ _____控制的. A 强度 B 建筑要求 C 刚度 D 整体稳定 8、摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以 作为承载能力极限状态。 A 螺杆被拉断 B 螺杆被剪断 C 孔壁被压坏 D 连接板件间的摩擦力刚被克服 9、梁整体失稳的方式为 。 A 弯曲失稳 B 剪切失稳 C 扭转失稳 D 弯扭失稳 10、受弯构件的刚度要求是ν≤[ν]，计算挠度ν时，则应 。 A ．用荷载的计算值 B ．用荷载的标准值 C ．对可变荷载用计算值 D ．对永久荷载用计算值 1．钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料 命名的 (A) 屈服点 (B) 设计强度 (C) 极限强度 (D) 含碳量 2．当角焊缝无法采用引弧施焊时，其计算长度等于 。 (A) 实际长度 (B) 实际长度-2t (C) 实际长度-2h f (D) 实际长度-2h e 3．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I 螺栓杆剪断；Ⅱ孔壁挤压破坏；Ⅲ钢板被拉断；Ⅳ钢板剪断；Ⅴ螺栓弯曲破坏。其中 种形式是通过计算来保证的。 （A ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ （B ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ （C ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅴ （D ）Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4．计算梁的 时，应用净截面的几何参数。 (A) 正应力 (B) 疲劳应力 (C) 整体稳定 (D) 局部稳定 5．钢结构受弯构件计算公式nX x x W M γσ=中，x γ 。 （A ）与材料强度有关 （B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 （C ）表示截面部分进入塑性 （D ）与梁所受荷载有关 钢结构课后习题答案（仅供参考） 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 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算：11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：11667 3720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w 48086060388283721=?=<=?+='，取390mm 。 第二章 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。 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 σεα ε==? 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 = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E σf y C σF 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。 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 2160/w f f N mm = 123α= 213 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232 N N N KN α=- =?-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.032960.720.78160w w f f N l mm h f ≥==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α== ?=， 11210006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑， 一 填空题 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的 设计 值；计算疲劳时，应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中，235代表 屈服值 ，按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度 升高 ，塑性和韧性 降低 ，焊接性能 降低 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴线与轴心力方向 ，焊缝强度可不计算 。 5 、 等因素综合考虑，选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。 7、在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素，将会 提高 钢材的强度。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外（绕Z 轴）稳定，钢材Q235 ， 其长细比为 21.07 。 1 200 10 10 的影响。 11、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度，拉、压构件要限制 长细比。 12、钢材经过冷加工后，其强度和硬度会有所提高，却降低了塑性和韧性，这种现象称为钢 。 13 拉伸并卸载后，也称为名义屈服点。14 15和构件或连接的构造形式。 16 17构件的稳定承载力。18 承压型连接。 19、对于单轴对称的轴心受压构件，绕非对称主轴屈曲时，会发生弯曲屈曲；而绕对称主轴 20 高稳定承载力。 21、梁的整体稳定系数φb大于0.6时，需用φb′代替φb，它表明此时梁已经进入 _______ __阶段。 22、弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件，采用缀条式格构柱，其分肢的稳定应按 构件进行验算。 23强度确定的。 24原则。 25、设杆件节点间的几何长度为l，则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度为 杆件几何长度或l。 26、钢材的冲击韧性越小,。 27。 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 =+=+= 《房屋钢结构》课程复习资料 一、填空题： 1.门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取，在雨水较多的地区取其中的较大值。 2.在设置柱间支撑的开间，应同时设置，以构成几何不变体系。 3.当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置系杆。 4.冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件，并利用其强度进行设计。 5.当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置。 6.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 7.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由确定。 8.梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度L ox= L，在屋架平面外的 计算长度L oy= L，其中L为杆件的几何长度。 9.拉条的作用是。 10.实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是。 11.屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是。 12.设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接 应采用焊缝。 13.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于。 14.桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取之间的距离。 15.能承受压力的系杆是系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是系杆。 16.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于个。 17.吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即、和。 18.门式刚架的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于，横向不大于， 超过规定则需设置。 19.高层建筑一般由荷载控制设计，大跨度结构一般由荷载控制设计。 20.压型钢板组合楼板中，钢梁上翼缘通长设置栓钉连接件，主要目的是保证楼板和钢梁之间能可靠地传 递。 21.钢屋架的外形主要有、和三种形状。 22.螺栓球节点的球径由、和等决定。 23.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 24.屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于。 二、不定项选择题： 1.梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足( )的要求。 [ ] A.等稳定 B.等刚度 C.等强度 D.计算长度相等 2.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间 [ ] A.垫板数不宜少于两个 B.垫板数不宜少于一个 C.垫板数不宜多于两个 D.可不设垫板 3.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据( )来选定的。 [ ] A.支座竖杆中的内力 B.下弦杆中的最大内力 C.上弦杆中的最大内力 D.腹杆中的最大内力 4.槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢(檩托)上？ [ ] A.一个普通螺栓 B.两个普通螺栓 C.安装焊缝 D.一个高强螺 5.十字交叉形柱间支撑，采用单角钢且两杆在交叉点不中断，支撑两端节点中心间距(交 叉点不作为节点)为L.,按拉杆设计时，支撑平面外的计算长度应为下列何项所示？ [ ] A.0.5L B.0.7L C.0.9L D.1.0L 6.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于 [ ] A.120m B.80m C.60m D.40m 7.门式刚架的柱脚，当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用( )柱脚。 [ ] A.铰接 B.刚接 C.刚接或铰接 第三章 3.7一两端铰接的热轧型钢I20a 轴心受压柱，截面如图所示，杆长为6米，设计荷载N=450KN ，钢材为Q235钢，试验算该柱的强度是否满足？ 解：查的I20a 净截面面积A 为35502m m ,所以构件的净截面面积 232495.217235505.21*23550mm d A n =??-=-= 22/215/5.1383249 450000 mm N f mm N A N n =<=== σ 所以该柱强度满足要求。 3.8 一简支梁跨长为5.5米，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值10.2KN/m(不包括梁自重)，活荷载标准值25KN/m ，假定梁的受压翼缘有可靠的侧向支撑，钢材为Q235，梁的容许挠度为l/250,试选择最经济的工字型及H 型钢梁截面，并进行比较。 解：如上图示，为钢梁的受力图 荷载设计值m KN q /24.47254.12.102.1=?+?= 跨中最大弯矩KNm ql M 63.1785.524.478 1 8122=??== f w M x x ≤= γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm f M w x x ?=??=≥γ 查型钢表选择I36a ，质量为59.9kg/m,Wx 为8750003 m m ， 所以钢梁自重引起的恒载标注值m KN /58702.010008.99.59=÷?=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /79.35252.1058702.0=++= 挠度mm EI l q x k 13.1310 576.11006.2384105.579.35538458 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm I36a 满足挠度要求。 查型钢表选择HN400x200x8x13，质量为66kg/m,Wx 为11900003m m 钢梁自重引起的恒载标注值m KN /6468.010008.966=÷?=，可见对强度影响很小，验算挠度即可：荷载标准值m KN q k /85.35252.106468.0=++= 挠度mm EI l q x k 7.810 237001006.2384105.585.35538454 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。从经济角度来看，I36a 横截面面积为76.32 cm ，而HN400x200x8x13横截面面积为84.122cm ，所以选择I36a 更好。 3.9 图为一两端铰接的焊接工字型等截面钢梁，钢材为Q235。钢梁上作用两个集中荷载P=300KN(设计值)，集中力沿梁跨方向的支撑长度为100mm 。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。 习题3.9 解：做出结构弯矩，剪力图如下 )/(,2mm N τσ 493231026.110228012 1 4052801028008121mm I x ?=???+???+??= 梁受压翼缘的宽厚比为（140-4）/10=13.6>13y f /235=13 所以截面塑性发展系数为1.0钢结构基本原理-试题及答案
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