钢结构第4章作业参考答案
4.1 验算由2L63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？
注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：查表2228.12,215cm A mm N f == 有孔洞，
∴危险截面是孔洞所在的正截面
221028
52021028.12mm A n =??-?=∴ 此截面能承受的最大轴力为：
KN N KN f A N n 27002.2212151028][=<=?=?= ∴不满足要求
改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm 2，cm i cm i y x 98.2,93.1==
22125852021058.14mm A n =??-?=∴
223
2156.214125810270mm N f mm N A N f n =<=?==∴实实际应力
长细比： 350][4.15593
.1300=<===
λλx x i l 350][7.10098
.2300=<===
λλy y i l
满足要求。
4.2 一块━400×20的钢板用两块拼接板━400×12进行拼接。螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题：
（1）钢板1-1截面的强度够否？
（2）是否还需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？
（3）拼接板的强度够否？
解：查表得t=20钢板220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f = (1)在1-1截面，
20厚钢板266802022320400mm A n =??-?=
22023
2051.2026680101350mm N f mm N A N n =<=?=∴
12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =??-?=
21223
2154.1688016
101350mm N f mm N A N n =<=?=∴
所以，1-1截面强度满足设计要求。
（2）因2-2截面螺栓较1-1截面多，截面削弱较大，所以需要验算，方法同上。 20厚钢板()2580020225400mm A n =??-=
220
232051795800
1310
101350mm N f mm N A N n
=<=?
?=∴
所以在2-2截面处亦满足要求
（3）验算拼接板的强度(靠近中心处的螺栓截面) 因，12厚拼接板2696012)225400(2mm A n =??-?=
21223
21597.1936960
101350mm N f mm N A N n =<=?=∴
4.3 验算图4.39所示和摩擦型高强螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235AF ，承受轴心拉力N=600KN （设计值）。
解：查表得2215mm N f =，且因螺栓对称布置
KN
n n N N 500)935.01(600)5.01(1'=?-?=-=∴∴向正截面为危险截面最外列螺栓形心处的竖
因两块拼接板厚度之和大于受力板，所以只须验算受力板的强度
22243614)322240(,336014240mm A mm A n =??-==?=
验算净截面 223
'2153.205243610500mm N f mm N A N n =<=?==σ
验算毛截面 223
2156.178336010600mm N f mm N A N =<=?==σ
所以，满足要求
4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m ，截面为由2L90×8组成的肢尖向下的T 形截面，问是否能承受设计值为870KN 的轴心
解：查表得2L90×8的22310,09.4,76.2,88.27mm N f cm i cm i cm A y x ====，按一般建筑桁架杆件考虑，350][=λ
（1）强度验算
2223
31005.31210
88.2710870mm N f mm N A N =>=??=略 （2）刚度验算 对x 轴 350][32676
.29000=<===
λλx x i l 对y 轴 350][22009
.4900
0=<==
=
λλy
y i l 所以，对整体而言，刚度满足要求，强度略有不足，可选用2L90×10
4.5 某车间工作平台柱高2.6m ，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经计算解答：
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ （2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
（3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如果不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
解：查表得I16工字钢的150][,89.1,57.6,1.262====λcm i cm i cm A y x （1）当采用Q235钢时，2215mm N f = 150][6.3957
.6260
=<===
∴λλx x i l 150][6.13789
.1260=<===
λλy y i l 对轧制工字钢，若对x 轴失稳属于a 类截面，对y 轴失稳属于b 类， 因 6.39235
=?y x f λ， 6.137235
=?
y y f λ
分别查表得：
943.0=cx ?，355.0=cy ? 所以最大承载力为：
22
21510
1.26355.0mm N f N
A N cy =
（2）若改为Q345，则2310mm N f = 因 482353456.39235=?=?
y
x f λ， 7.166235
345
6.137235=?=?y y f λ 查表得， 921.0=cx ?，25
7.0=cy ?
所以最大承载力
KN A f N cy 9.207101.26257.03102=???=??=? 和Q235钢的KN N 2.199<相比提高不多。 （3）当N=330KN ，时
用Q235钢时 2
22
32152.356101.26355.010330mm N f mm N A N cy =>=???=?? 用Q345钢时 222
3
310492101.26257.010330mm N f mm N A N cy =>=???=?? 所以均不满足要求，可以在中间加剪刀撑，使计算长度m l
l o 3.12
== 此时： 150][8.1957
.6130=<===
∴λλx x i l 150][8.6889
.1130=<===
λλy y i l 对Q235钢而言： 8.19235
=?
y x f λ， 8.68235
=?
y y f λ
查表得， 981.0=cx ?，758.0=cy ? 对Q345钢而言： 242353458.19235
=?
=?
y x f λ， 4.83235
345
8.68235=?=?y y f λ 查表得， 974.0=cx ?，665.0=cy ?
所以，用Q235钢时 2
22
32158.166101.26758.010330mm N f mm N A N cy =<=???=?? 用Q345钢时 222
3
3101.190101.26665.010330mm N f mm N A N cy =<=???=?? 所以均满足要求。
4.6、设某工业平台柱承受轴心压力5000KN （设计值），柱高8m ，两
端铰接。要求设计一H 型钢或焊接工字形截面柱及其柱角（钢材为Q235）。基础混凝土强度等级为C15（
2
2.7mm n
f c =)。
解：①、查表：2
205mm N
f =，初步假定其长细比为λ=75，选择截面尺寸：
选用HW 型钢，b 类，查得720.0=?
2
334.33875205
72.0105000mm f N A =??=?≥?
选用HW400×400×20×35，236065mm A =、cm i x 31.18=、cm i y 45.10= mm l ox 8000=、mm l oy 8000=、[]150=λ、m KN g 77.2= 其截面如下图所示，验算其刚度及稳定性： []15072.43183
8000
=≤==λλx []15056.765
.1048000
=≤==
λλy
查表得： 710.0min =?
f mm N A N
≤=??==?23min 27.19536065
71.0105000?σ
故此柱满足要求 ②、设计此柱柱脚
⑴、底板尺寸 2
336975222
.710877.2105000mm f N A c n =??+?==
初步选用宽800mm ，长950mm 钢板，设锚栓孔面积为23000mm 则27570003000950800mm A n =-?=，大于所求截面积。
基础对底板压应力为：23
61.6757000
105000mm N A N p n =?==
⑵、计算底板厚度，其布置如下图所示：
计算单位宽度底板内的弯矩：
区格①（四边支承）：428/325=1.32，查表得：α=0.0691
mm N a p M ?=??=???=3.481713256.60691.02
21
区格②（三边支承）：150/428=0.35，查表得：β=0.034 mm N a p M ?=??=??=5.411064286.6034.02
2
12β 区格③、④（三边支承）：171/325=0.526，查表得：β=0.060
mm N M M ?=??==88.4189032561.66.0243
取mm N M ?=3.481711，计算板厚：
5.37205
3.4817166=?=≥f M t ，取mm t 38=
⑶、进行隔板的计算。
作用在隔板上的线荷载：2163.206561.6)2325150(mm N =?+=σ
隔板的高度应由焊缝尺寸决定，取mm h f 10=，2
160mm N
f w f =
隔板所受的剪力 N V 82.44204442863.20655.0=??=
则焊缝的长度 mm l w 68.394160
107.082
.442044=??=
，取隔板高mm h 420= 进行隔板厚度计算：2
125mm
N
f v =、2
215mm N
f =
作用在隔板上的弯矩
mm N M ?=??=7.4729879542863.20658
12 根据：215=≤=f W
M
σ mm t 21.062154207.472987952
=??≥，取mm mm t 6.850
42814=≥=，满足构造要求 隔板承受的剪应力 1258.112420
148.4420445.12=≤=??=v f mm N τ 故满足抗剪承载力要求 ⑷、进行靴梁计算
取靴梁与柱的连接角焊缝宽度mm h f 12=，靴梁高度应由连接角焊缝确定：
mm h mm f h N l f w
f f w 7206006.930160
127.041050007.043
=≥=????=???= 故此焊缝不满足要求，应增大焊缝取值，取)2~1(1614-≤=mm h f ，进行计算：
mm h mm f h N l f w
f f w 840602.797160
147.041050007.043
=≥=????=???= 经复算，焊缝尺寸满足要求，取靴梁高mm h 840=
计算靴梁的厚度t ，初拟其厚度mm t 16=，现进行验算，将其受力图绘于下方：
mm
N
q 77.2359=3
P
221258.120840
166.10827215.15.1mm N f mm N h t V v =≤=??=??=τ mm N M ??=?+?=62max
107.1405.1214420442
5.27177.2359 222
6
max 2158.746
/84016107.140mm N f mm N w M =≤=??==σ 故此靴梁满足承载能力要求。 ⑸、校核所需焊缝总尺寸，取mm h f 12=
mm l w 2.3100160
127.02.11050003
=????=
∑，显然满足此要求。 ⑹、由于在底板外侧增加了3个加劲肋，故安装螺栓可在区格③、④布置。
4.7、图（a)、(b)所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均 为Q235钢，当用作长度为10m 的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载3200KN ？
⑴、先验算a 图构件承载力：[]150=λ
①，计算回转半径x i 、y i 及长细比x λ、y λ；
N V 6.10827215.27177.2359442044max =?+=
b a
A mm A ==?+??=2
240005008250020 483310167.412
850021250020mm I x ?=?+??=
4
93231044.112
5008)260500201220500(2mm I y ?=?+??+??=
②、验算整体稳定，此工字钢截面为b 类， 查表：7147.0min =?、2
205mm N
f =
223
20556.18624000
7147.0103200mm N f mm N A N =≤=??==?σ 故该柱强度及整体稳定满足要求； ③、验算其局部稳定
08.1482.401.010235
)1.010(3.1220246=?+=+≤==y f t b λ 41.4582.405.025235
)5.025(5.628500=?+=+≥==y
w o f t h λ
此柱虽然强度及整体稳定满足要求，但其腹板太薄会先于整体失稳，所
以该柱不能承受3200KN 的荷载。
mm
A
I i y y 95.244240001044.19=?==
mm
A
I i x x 77.1312400010167.48=?==
[]150
82.4097
.24410000
=≤===λλy oy
y i l []150
89.7877
.13110000
=≤===λλx ox x i l
⑵、验算b 柱承载能力
4
83310667.212
1040021240025mm I x ?=?+??=
483
2310575.912400
10)5.212400*********(2mm I y ?=?+??+??=
验算其整体稳定性，查表：5888.0min =?
223
20545.22624000
5888.0103200mm N f mm N A N =≥=??==?σ 所以此柱不能承受3200KN 的荷载。
4.8、试设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m ，设计轴心压力为
1500KN ，钢材为Q235B ，截面无削弱。 ⑴、选择柱截面尺寸，mm l l oy ox 7500==、2
215mm N
f
=
设80=λ，查表得：688.0=?
2
362.10140215
688.0101500mm A N A =??=?≥?
选用2[28c ，2122.51cm A =，cm i y 35.10=，cm i x 27.2=
mm
A
I i x x 42.1052400010667.28=?==mm
A
I i y y 74.1992400010575.98=?==
[]15086.9442
.10510000=≤===
λλx ox x i l []150
07.5074
.19910000
=≤===λλy oy
y i l
验算截面稳定性：[]150=λ
[]15046.7235
.10750=≤===λλx oy
y i l ，查表：7358.0=? 223
2150.1992
51227358.0101500mm N f mm N A N =≤=???=?=?σ 故所选截面满足要求。 ⑵、确定柱宽b ，假定321=λ
01.653246.722
2
21
2
=-=-=λλλy
x ， cm l i x
ox
x 53.11==
λ
查表得：b i x 44.0=，所以：,26244
.053
.1144.0mm i b x ===
取mm b 270=。 现将柱截面绘于下图，411.264cm I z =、cm Z o 99.1=
整个截面对x 轴的数据：
()
4
289.140755.1122.511.2642cm I x =?+?=cm i x 72.1122.51289.14075=?=
[]λλ≤===99.6372
.11750x ox x
i l 查表得：786.0=?
故所选柱宽满足要求。
2
23
21529.1865122
2786.0101500mm N f mm N A N =≤=???=??
⑶、进行缀板设计，拟采用10200?-钢板 cm i l o 64.7227.232111=?=?=λ
cm l 64.922024.761=+=,取 cm l 931=
分肢线刚度 3
1
1193.2931.264cm l I K === 两侧缀板线刚度之和 58.17638.46208.012
1223113
=≥=????=K K b
横向剪力 N f Af
V y
29.2591185
1021522.51223585
2=???==
则：N V V 65.129552
29
.2591121==
= 计算缀板内力：
N a l V T 89.52385230
930
65.1295511=?=?= mm N a T M ?=?=?
=35.60243082
230
29.523852 取角焊缝尺寸mm h f 8=，不考虑饶角部分长度，验算焊缝尺寸，2160mm N f w f =
277.46200
87.08
.52385mm N f =??=τ 22
37.161200
87.06
35.6024308mm N f =???=
σ
w f f f
f mm N ≤=+??
? ??=+222
2230.14077.4622.137.161)22.1(τσ 缀板满足要求。 ⑷、横隔设计
横隔间距应小于mm 24302709=?，去其间距为1000mm,满足要求。
4.9、根据习题4.8的设计数据和结果，设计柱的柱脚（假定基础混凝土强度等级为C20，9.6N/mm 2)。
⑴、计算底板尺寸
2
31562506
.9101500mm f N A c n =?=≥
采用500350?宽钢板，，设锚栓孔面积为23000mm ，2172000mm A n =，满足要求。
基础底板压应力23
72.8172000
101500mm N A N p n =?== ⑵、计算底板厚度，其布置如下图所示：2
205mm N f =
现分别计算区格内力：
区格①：115/280=0.411，查表得：0422.0=β
mm N pa M ?=??==95.2884928072.80422.02
2β 区格②：280/270=1.037，查表得：0483.0=α
mm N pa M ?=??==73.3070327072.80483.02
2α
区格③：
mm N M ?=??=53413572.82
12
区格③与区格①、②相差太多，但由于区格③外伸太短，故不予考虑。 按mm N M ?=73.30703计算板厚 mm f M
t 97.29205
73
.3070366=?=≥，取mm t 30=
⑶、进行靴梁计算，取焊缝尺寸mm h f 8=、2
160mm N
f w f =
mm f h N l w f f w 11.167416087.01015007.03
'
=???=?= 故每条焊缝高度mm h l l f w w 53.434824
44.167424'
=?+=+= 取靴梁高度mm h 450=
⑷、验算靴梁钢材强度，其受力图如下所示，2
125mm
N f v =，2
215mm N
f =
区格①所受的力其115mm 范围内的力近似由靴梁承受 mm N
q 5.1312)2510115(72.8=++?=
则靴梁所受的力：N V 5.1509375.1312115max
=?=
mm N M ?=?=25.86789062
115
5.150937max 22max 12531.50450105.1509375.15.1mm N f mm N h t V v =≤=????=τ 222
max 21514.32450
825.86789066mm N f mm N W M =≤=??==σ 故靴梁满足要求。
《钢结构》复习题 一、填空题 1、对结构或构件进行承载能力极限状态验算时，应采用荷载的（ 设计值 ）值，进行正常使用极限状态验算时，应采用荷载的（ 标准值 ）值。 2、理想轴心压杆的失稳形式可分为（ 弯曲失稳 ）、（ 扭转失稳 ）、（弯扭失稳 ）。 3、钢中含碳量增加，会使钢材的强度（ 提高 ），而塑性、韧性和疲劳强度（ 降低 ）。 4、钢材的主要机械性能指标有五项，它们是（ 抗拉强度 ），（ 伸长率 ），（ 屈服点 ），（ 冷弯性能 ），（ 冲击韧性 ）。 5、设计工字形截面梁考虑截面部分塑性发展时，受压翼缘的外伸宽度与厚度之比应不超过（ 13 ）y f /235。 6、屋架上弦杆为压杆，其承载能力一般受（ 稳定条件 ）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（ 强度条件 ）确定。 二、单选题 1、设计梯形屋架时，不仅考虑荷载全跨作用，还要考虑半跨荷载的作用，主要是考虑（ D ）。 A 、下弦杆拉力增大 B 、上弦杆压力增大 C 、靠近支座处受拉斜杆变号 D 、跨中附近斜杆拉力变压力或杆力增加 2、在弹性阶段，侧面角焊缝上的应力沿长度方向的分布为（ C ）。 A 、均匀分布 B 、一端大一端小 C 、两端大中间小 D 、两端小中间大 3、为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B ）。 A 、尽可能集中于截面的形心处 B 、尽可能远离形心 C 、任意分布，无影响 D 、尽可能集中于截面的剪切中心 4、受弯构件抗弯强度验算公式中的γx 主要是考虑（ D ）。
A、初弯矩的影响 B、残余应力的影响 C、初偏心的影响 D、截面塑性发展对承载力的影响 5、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后（ A ）。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高 三、简答题： 1、轴心受压构件有哪几种可能失稳形式一般双轴对称构件发生的是哪一种失稳形式 理想轴心受压构件丧失稳定(或称屈曲)，可能有三种情况：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。一般发生的是弯曲屈曲。 2、选择轴心受压实腹柱的截面时，应考虑的几个原则是什么 面积的分布尽量开展； 等稳定性； 便于与其他构件进行连接； 尽可能构造简单，制造省工。 3、结构的极限状态有哪两种在什么情况下达到相应的极限状态 结构的极限状态可以分为下列两类； (1)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是出现不适于继续承载的变形。 (2)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能的某项规定限值。 4、钢结构常用的连接方法都有哪些 钢结构常用的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。 四、论述题 1、钢结构有哪些特点 钢结构和其他材料的结构相比，具有如下特点： （1）强度高，重量轻 （2）塑性和韧性好
钢结构习题及答案 作业一： 验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m ，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8 ×12的Q235热轧中翼缘H 型钢，其受轴心力N=1000kN ，截面内有两个安装螺栓，孔径为d 0＝23mm （如图所示）。 解：(1) 截面特性 查型钢表得 HM294×200×8×12的截面特性 如下： A =73.03cm 2，i x =12.5cm ， i y =4.69cm (2) 验算强度 22n 1000000144.9/215/6903N N mm f N mm A σ===<=（满足） (3) 验算构件整体稳定 依题意可知：0x 9.0l m =，0y 3.0l m =， x 0x x 900012572l i λ===（a 类）查得0.829?= y 0y y 300046.964l i λ===（b 类）查得0.786?= 221000000174.2/215/0.7867303 N N mm f N mm A ?==<=?（满足） 经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。
作业二： 试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m ，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。 解： 第一种截面： (1) 算截面特性 244.6x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000040.9[]150244.6 x λλ==<=， 由max x 75.9λλ==查b 类截面得0.715?= (3) 验算局部稳定 1max 500812.3(100.1(100.175.9)17.6220b t λ-==<+=+?=?（满足） 0max 50062.5(250.5(250.575.9)62.958w h t λ==<+=+?=（满足） 故该截面柱承载力为3518kN 。 第二种截面： (1) 计算截面特性 199.7x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000050.07[]150199.8 x λλ==<=， 由max x 94.9λλ==查b 类截面得0.589?=
作业一 三、简答题 1．钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？ 答：钢结构是采用钢板、型钢连接而成的结构，和其他材料的结构相比具有如下特点： （1）强度高，塑性和韧性好 钢材强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。但由于强度高，一般构件截面较小，受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。韧性好，适宜在动力荷载下工作，良好的吸能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。 （2）钢结构的重量轻 钢材容重大，强度高，建造的结构却比较轻。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量最多为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4。 钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，同时降低地基、基础部分的造价。 （3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，而且在一定的应力幅度内材料均为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢结构所用材料皆已轧制成各种型材，加工制作简便，准确度和精密度皆较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。钢结构由于螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。 （5）钢结构密闭性较好 钢结构的材料和连接（如焊接）的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构、如高压容器、油库、气柜和管道等。 （6）钢结构耐腐蚀性差 钢材容易腐蚀，对钢结构必须注意防护，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂刷油漆前应彻底除锈。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。
（7）钢材耐热但不耐火 钢材受热，当温度在200℃以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量降低不多。温度超过200℃后，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。 （8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。 2. 钢材“耐热不耐火”的含义是什么？规范对其有何规定 钢材耐热不耐火，长期经受100℃辐射热，强度没多大变化，具一定耐热性；但温度达150℃以上时，须用隔热层加以保护。钢材不耐火，火烧会导致软化甚至坍塌，重要结构必须注意采取防火措施 3. 钢结构设计须满足哪些功能要求？ 钢结构设计时北京活动房在规定使用期限内应满足下述三方面的功能要求。 （1）安全性安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下北京活动房承受可能出现的各种作用的能力北京活动房以及在偶然事件北京活动房如地震、飓风、爆炸等灾害时间发生时和发生后北京活动房仍能保持必要的整体性而不致倒塌的能力。 （2）适用性适用性是指结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的变形等。 （3）耐久性耐久性是指结构在正常维护条件下北京活动房随时间变化而仍能满足功能要求的能力。如应合理选择材料或采取防护措施以防止钢材的绣等。 常用钢结构工程的术语、符号有哪些？ 4. 时效硬化和人工时效各指什么 时效硬化：时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同。 5什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？ 答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。
第二阶段在线作业 单选题 (共20道题) 1.（ 2.5分）单轴对称截面的压弯构件，一般宜使弯矩( )。 A、绕非对称轴作用 B、绕对称轴作用 C、绕任意轴作用 D、视情况绕对称轴或非对称轴作用 我的答案：A 此题得分：2.5分 2.（2.5分）钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算内容为( )。 A、强度﹑弯矩作用平面内的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形 B、弯矩作用平面内的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形﹑长细比 C、强度﹑弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形 D、强度﹑弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性﹑局部稳定﹑长细比 我的答案：D 此题得分：2.5分 3.（2.5分）焊缝连接计算方法分为两类，它们是( )。 A、手工焊缝和自动焊缝 B、仰焊缝和俯焊缝 C、对接焊缝和角焊缝 D、连续焊缝和断续焊缝 我的答案：C 此题得分：2.5分 4.（2.5分）产生焊接残余应力的主要因素之一是( )。 A、钢材的塑性太低 B、钢材的弹性模量太高 C、焊接时热量分布不均匀 D、焊缝的厚度太小 我的答案：C 此题得分：2.5分 5.（2.5分）在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用( )。 A、角焊缝 B、不焊透的对接焊缝 C、焊透的对接焊缝 D、斜对接焊缝 我的答案：B 此题得分：2.5分 6.（2.5分）一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是( )。 A、螺杆的抗剪承载力 B、被连接板件（板）的承压承载力 C、前两者中的较大值 D、前两者中的较小值 我的答案：D 此题得分：2.5分 7.（2.5分）承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响
《钢结构》 作业一答案 一、 填空题 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性。 3.铁。 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6、y f 和u f ； 7、塑性变形能力和冶金质量； 8、S 和P ； 9、250℃； 10、残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大； 11、易腐蚀和耐热不耐火； 12、δ5和δ10； 13、不同温度下的冲击韧性指标； 14、采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能； 15、构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象； 16、高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面； 二、选择题 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 弹性阶段：OAE 段 p f 为比例极限， e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f 为屈服强度，y ε为屈服应变。（3）屈服阶段： CF 段。（4）强化阶段：FB 段 u f 为极限强度。（5）颈缩阶段：BD 段 t ε为拉断应变。 2.钢材的力学性能指标主要有屈服强度；抗拉强度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使钢材的强度提高，而塑性和韧性大大降低，这种变化称为时效硬化；钢材进入他塑性阶段以后，间歇重复加载将使弹性变形范围扩大，这就叫应变硬化。 4.简述钢材的应变硬化性能，并绘图说明。（5分） 构件在冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）过程中使钢材产生很大的塑性变形，产生塑性变形的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性。（4分）。
一、选择题 1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。 (A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降 2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。 3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 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 5 钢材的设计强度是根据—C—确定的。 (A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D—表示。 (A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率 7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A—命名的。 (A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量 8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。 (A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高 9 型钢中的H钢和工字钢相比，—B—。 (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 10 钢材是理想的—C—。 (A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，—B—采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A—。 (A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言，fv＝—A—。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f 16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。 (A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能 18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。 (A)钢结构具有良好的装配性 (B)钢材的韧性好 (C)钢材接近各向均质体，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 19 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 21 符号L 125X80XlO 表示—B —。 (A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢 23 在钢结构的构件设计中，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 24 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性—B —。 (A)升高 (B)下降 (C)不变 (D)升高不多 27 钢材的冷作硬化，使—C — 。 (A)强度提高，塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高 (C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低，强度和韧性提高 28 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是—C —。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 29 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是—C —。 (A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证 30 钢材的三项主要力学性能为—A —。 (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 31 验算组合梁刚度时，荷载通常取—A —。 (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值 (D)最大值 33 随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是—A — 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降
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
《钢结构》作业参考答案 作业一 一、填空题： 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性 3.铁 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6.y f 和u f 7.塑性变形能力和冶金质量 8.S 和P 9.250℃ 10.残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大 11.易腐蚀和耐热不耐火 12.δ5和δ10 13.不同温度下的冲击韧性指标 14.采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能 15.构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象 16.高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面 二、选择题： 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题： 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 （1）弹性阶段：OAE 段 p f e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f y ε为屈服应变。 （3）屈服阶段：CF 段。 （4）强化阶段：FB 段 u f （5）颈缩阶段：BD 段 t ε 2.度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使 4.
5.根据给定的图形，简单说明温度对钢材性能的主要影响（5分）。 （a ） （b ） 答：（a ）图表示正温范围：随着温度的提高，钢材的强度降低。200 O C 以内变化不大，430-540O C ， 强度急剧下降， 600 O C 强度很低不能承载。（250 O C 附近有兰脆现象） （b ）图表示负温范围：负温范围强度提高，变形能力减小，材料转脆，对冲击韧性的影响十 分突出。（在T1和T2之间称为温度转换区，材料的由韧性破坏到脆性破坏是在这一区间完成的）。 作业二 一．填空题： 1.90 2.强度，刚度，稳定 3.弯曲，扭转，弯扭 4.较厚焊件的厚度 5.强度高，塑性和韧性好 6.单位剪切角γ1 换算长细比λx 0 二．选择题： 1.A 2.C 3．D 三．简答题： 1.答：格构式轴心受压构件绕虚轴发生弯曲失稳时，因为剪力要由比较柔弱的缀材负担，剪切变形 较大，导致构件产生较大的附加变形，它对构件临界力的降低是不能忽略的，经理论分析，用换算长细比λox 代替对x 轴的长细比λx ，就可以确定考虑缀才剪切变形影响的格构式轴心受压构件的临界力。 2.答：纵向残余应力——纵向残余应力使构件刚度降低，也降低稳定承载力。 初弯曲——由于残余应力的存在，初弯曲使截面更早进入塑性，降低稳定承载力。 初偏心——初偏心对稳定承载力的影响本质上同初弯曲。 杆端约束——杆端约束越强（如固定），承载力会越高。 3．答：（1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面选 择方法完全相同；（2）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离； （3）验算整体稳定性和分肢稳定性，包括对刚度的验算； （4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。 四．计算题： 1.解：（1）截面几何参数为： 3 90002508142502mm A =?+??=483310325.1)250242278250(12 1 mm I x ?=?-?= 4 731065.3250141212mm I y ?=???= mm A I i x x 3.121900010325.1/8=?==
视窗 × loading... 第二阶段在线作业 单选题(共20道题) 收起 1.（ 2.5分）单轴对称截面的压弯构件，一般宜使弯矩( )。 A、绕非对称轴作用 B、绕对称轴作用 C、绕任意轴作用 D、视情况绕对称轴或非对称轴作用 我的答案：A 此题得分：2.5分 2.（2.5分）钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算内容为( )。 A、强度﹑弯矩作用平面内的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形 B、弯矩作用平面内的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形﹑长细比 C、强度﹑弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性﹑局部稳定﹑变形 D、强度﹑弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性﹑局部稳定﹑长细比 我的答案：D 此题得分：2.5分 3.（2.5分）焊缝连接计算方法分为两类，它们是( )。 A、手工焊缝和自动焊缝 B、仰焊缝和俯焊缝 C、对接焊缝和角焊缝 D、连续焊缝和断续焊缝 我的答案：C 此题得分：2.5分 4.（2.5分）产生焊接残余应力的主要因素之一是( )。 A、钢材的塑性太低 B、钢材的弹性模量太高 C、焊接时热量分布不均匀 D、焊缝的厚度太小 我的答案：C 此题得分：2.5分 5.（2.5分）在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用( )。 A、角焊缝 B、不焊透的对接焊缝 C、焊透的对接焊缝 D、斜对接焊缝 我的答案：B 此题得分：2.5分 6.（2.5分）一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是( )。 A、螺杆的抗剪承载力 B、被连接板件（板）的承压承载力 C、前两者中的较大值 D、前两者中的较小值 我的答案：D 此题得分：2.5分 7.（2.5分）承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响
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(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： （3）应力计算 腹板和翼缘交接处：
3.3试设计如图3-93 所示双角钢和节点板间的角焊缝连接，角钢截面为2L 890?，节点板厚10mm 。钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，承受轴心拉力设计值N =320kN 。（1）采用两侧焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（2）采用三面围焊，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（3）采用L 型焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = （1） 采用两侧焊缝 按构造要求确定焊脚尺寸 肢尖焊脚尺寸 fmax 8(1~2)6~7mm h =-=。 肢背焊脚尺寸 fmax 1.2 1.289.6mm h t ==?=。 取f 6mm h =， 肢背、肢尖焊缝受力 肢背、肢尖所需焊缝计算长度 实际焊缝长度1w1f 2166.726178.7mm l l h =+=+?=，取180mm 实际焊缝长度2w2f 271.42683.4mm l l h =+=+?=，取90mm （2）采用三面围焊 焊脚尺寸同两侧焊缝，取f 6mm h = 求端焊缝承载力 此时肢背、肢尖焊缝受力 则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为 实际焊缝长度1w1f 111.86117.8mm l l h =+=+=，取120mm 实际焊缝长度250mm l = 肢端的实际焊缝长度 （3）采用L 形角焊缝 由力的平衡 得到f38.6h mm ≥ 又f3=8.68h mm t mm =＞ 固不可用L 形围焊。 N δ=10 2∟90×8 N=320kN
3.4试设计图3-97 所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸f h 。钢材为F A Q ?235，焊条为E43型，牛腿承受静荷载设计值V =250kN 。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = 角焊缝所受外力设计值 弯矩=e=2500.2=50kN m M F ?? 剪力==250KN V F 试算法 （1）假设f 10mm h =，则焊缝的几何特性： 满足要求 （2）假设f 8mm h =，则焊缝的几何特性： 不满足要求。 x ’x ’ y 0 r =160 F =250kN 150 15 h r h 1 h f 20 300
填空题 1．高强螺栓根据螺栓受力性能分为( )和( )两种。 2．高强螺栓连接同时承受拉力和剪力作用时，如果拉力越大，则连接所能承受的剪力 ( )。 3．焊缝连接形式根据焊缝的截面形状，可分为( )和( )两种类型。 4．性能等级为4.6级和4.8级的C 级普通螺栓连接，( )级的安全储备更大。 5当构件轴心受压时，对于双轴对称截面，可能产生( )；对于无对称轴的截面，可能产生( )；对于单轴对称截面，则可能产生( )。 6．加劲肋按其作用可分为( )、( )。 7提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设在钢梁的( )翼缘。 8 ( )不能忽略，因而绕虚轴的长细比 要采用( )。 9．轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行( )计算。 10．钢材的两种破坏形式为( )和( )。 11．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( )。 12．梁整体稳定判别式l 1/b 1中，l 1是( )b 1是( )。 1． 偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定的计算公式是： f N N W M A N Ex x x x mx x ≤???? ??'-+8.011γβ? 式中：mx β是：( )，' Ex N 表示 ( )，其表达式为 ( )。 2．普通螺栓按制造精度分( )和( )两类：按受力分析分 ( )和( )两类。 3．由于焊接残余应力本身自相平衡，故对轴心受压构件( )无影响。 4．在高强螺栓群承受弯矩作用的连接中，通常认为其旋转中心位于( )处。 5．梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的( )要求决定的。 6．国内建筑钢结构中主要采用的钢材为碳素结构钢和( )结构钢。 7．高强度螺栓根据其螺栓材料性能分为两个等级：8.8级和10.9级，其中10.9表示 ( ) 。 8 ．使格构式轴心受压构件满足承载力极限状态，除要保证强度、整体稳定外，还必须保证 ( )。 9．钢材随时间进展将发生屈服强度和抗拉强度提高、塑性和冲击韧性降低的现象，称为 ( )。 10．根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中( )施焊的质量最易保证。
产生焊接残余应力的主要因素之一是（）。 答案 C 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。 答案 B 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（）。 答案 B 提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是（）。 答案 D 钢结构梁的计算公式中的（）。 答案 C 下列因素中（）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 答案 A 焊缝连接计算方法分为两类，它们是（）。 答案 C 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（）。 答案 B 钢材的剪切模量数值（）钢材的弹性模量数值。 答案 B 为提高轴心压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（）。 答案 B 为了（），确定轴心受压实腹式柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近。 答案 C 摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（）。 答案 C 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（）时，梁的整体稳定性最好。 答案 D 计算梁的（）时，应用净截面的几何参数。
下列陈述正确的是（）。 答案 D 与混凝土材料相比，大跨度结构应优先选用钢材 实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的主要是考虑（）。答案 A 在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分别为（）。 答案 C 钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算的内容为（）。 答案 D 高强度螺栓承压型连接可用于（）。 答案 D 钢结构设计中钢材的设计强度为（）。 答案 D 在压弯构件弯矩作用平面外稳定计算式中，轴力项分母里的是（）。 答案 B 钢材的伸长率用来反映材料的（）。 答案 C 钢材的三项主要力学性能（）。 答案 A 钢材的设计强度是根据（）确定的。 答案 C 钢材在低温下，强度提高，塑性______，冲击韧性下降。 答案 B 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止剪应力引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止( )引起的局部失稳最有效。 答案 B 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。
钢结构（二）作业一 答案在最后 一、单选题（共20 道试题，共100 分。）V 1. 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性___________。 A. 升高 B. 下降 C. 不变 D. 升高不多 满分：5 分 2. 承受静力荷载的构件，当所用钢材具有良好的塑性时，焊接残余应力并不影响构件的_______。 A. 静力强度 B. 刚度 C. 稳定承载力 D. 疲劳强度 满分：5 分 3. 跨中无侧向支承的组合梁，当其整体稳定不足时，宜采用______。 A. 加大梁的截面积 B. 加大梁的高度 C. 加大受压翼缘板的宽度 D. 加大腹板的厚度 满分：5 分 4. A. A B. B C. C D. D 满分：5 分 5. 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按___________。 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 满分：5 分 6. 一个普通抗剪螺栓的抗剪承载力是_________。 A. 螺杆的抗剪承载力 B. 被连接构件板的承压承载力 C. A和B两者中的较大值 D. A和B两者中的较小值 满分：5 分 7. 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应______.
A. 设置纵向加劲肋 B. 设置横向支承加劲助 C. 减少腹板宽度 D. 增加翼缘的厚度 满分：5 分 8. 确定梁的经济高度的原则是______。 A. 制造时间最短 B. 用钢量最省 C. 最便于施工 D. 免于变截面的麻烦 满分：5 分 9. 当温度从常温开始升高时，钢的______。 A. 强度随着降低，但弹性模量和塑性却提高 B. 强度、弹性模量和塑性均随着降低 C. 强度、弹性模量和塑性均随着提高 D. 强度和弹性模量随着降低，而塑性提高 满分：5 分 10. 在简支钢梁中，腹板在弯矩作用下局部稳定不足，需______。 A. 横向加劲加密 B. 纵向加劲，设置在腹板上半部 C. 纵向加劲，设置在腹板下半部 D. 加厚腹板 满分：5 分 11. A. A B. B C. C D. D 满分：5 分 12. 分析焊接工字形钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化为______。 A. 自由边 B. 简支边 C. 固定边 D. 有转动约束的支承边 满分：5 分 13. 为了提高梁的整体稳定性，______是最经济有效的办法。 A. 增大截面 B. 增加侧向支撑点，减少l1 C. 设置横向加劲肋 D. 改变荷载作用的位置 满分：5 分 14. 单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压时，构件
《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 1971 10450A 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 1 ql 81M 22max ?≈??==，梁所需净截面抵抗矩为 36 x 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3 nx 791274m m 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 791274m m 942000W >=，截面高度229mm 400h >=。 普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为 63m m 2/)10136(b 1=-=，13f /2351399.315.863 t 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。 窄翼缘型钢梁的翼缘的外伸宽度为 71m m 2/)8150(b 1=-=，13f /2351346.51371 t 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。 2、验算截面 （1）普通工字钢I36a 截面的实际几何性质计算： 27630mm A =，4x m 157600000m I =，3x 875000mm W =， 307m m S I x x =，
钢结构设计 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计 法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚 性系杆。 8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的 刚度 要求决定的。 11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、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
钢结构习题及答案 作业一： 验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m ，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8 ×12的Q235热轧中翼缘H 型钢，其受轴心力N=1000kN ，截面内有两个安装螺栓，孔径为d 0＝23mm （如图所示）。 解：(1) 截面特性 查型钢表得 HM294×200×8×12的截面特性如下： A =73.03cm 2，i x =12.5cm ， i y =4.69cm (2) 验算强度 22n 1000000144.9/215/6903 N N mm f N mm A σ===<=（满足） (3) 验算构件整体稳定 依题意可知：0x 9.0l m =，0y 3.0l m =，
x 0x x 900012572l i λ===（a 类）查得0.829?= y 0y y 300046.964l i λ===（b 类）查得0.786?= 221000000174.2/215/0.7867303 N N mm f N mm A ?==<=?（满足） 经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。 作业二： 试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m ，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。 解： 第一种截面： (1) 算截面特性 244.6x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000040.9[]150244.6 x λλ==<=， 由max x 75.9λλ==查b 类截面得0.715?= (3) 验算局部稳定 1max 500812.3(100.1(100.175.9)17.6220b t λ-==<+=+?=?（满足） 0max 50062.5(250.5(250.575.9)62.958w h t λ==<+=+?=（满足）