第四章 4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 f y 235N mm 2 的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。E 206 103 N mm2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的 4.8某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑［性体，屈服强度为f y 235N mm2，弹性模量为 E 206 103N mm2，试画出o cry -人无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 L - F 「 一 - i y 解：由公式 cr 以及上图的弹性模量的变化得cr - 曲线如下: 2 ) (2/3) f
构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 截面的平均应力 二者合并得O cry - A y 的关系式 3 4 2 % (0.027 y 3)% 3 o cry 1 0 画图如下 4.10验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为 边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为 N=1500KN 。 全截面对y 轴的惯性矩|y 2tb 【12，弹性区面积的惯性矩 I ey 2t kb 〔12 2 E l ey cry 2_ -~ y 1 y 2 E ~~2- y 3 / 2t kb 12 2tb 3 12 2btf y 2kbt cr 0.5 2bt 0.3k 2)f y Q235钢，翼缘为火焰切割 I I kb ‘ b 入
250 解：已知N=1500KN ,由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度l ox=1200cm，对弱轴的计算长度l oy =400cm。抗压强度设计值 (1)计算截面特性 215 N mm2。 毛截面面积 截面惯性矩 截面回转半径(2) 柱的长细比 2 A 2 1.2 25 0.8 50 100cm l x 0.8 503 12 2 1.2 25 25.6247654.9cm4 3 ? 4 I y 2 1.2 25/12 3125cm i x lx/A 1247654.9/100 12 21.83cm t12. 12 i y l y..A 3125100 5.59cm x l x,i x 1200 21.83 55 y l y . i y 400 5.59 71.6 (3)整体稳定验算 从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b类截面，由附表得到x 0.833，对弱轴屈曲时也属于b类截面，由附表查得y 0.741。 N.. ( A) 1500 103. 0.741 100 102202.4 f 215 N mm2 经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。 4.11 一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示，杆长为 12m，设计荷载N=450KN，钢材为Q235钢，试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定 性是否满足？
第三章 钢结构的连接 1．选择题 （1）焊缝连接按构造分为两类，它们是 C 。 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 （2）在下图的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸f h 应满足 B 。 A. 102.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h B. )2~1(10125.1max min -=≤≤=??f f f h h h C. 122.1105.1max min ?=≤≤=??f f f h h h D. 102.1125.1max min ?=≤≤=??f f f h h h （3）在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为 C 。P 204 A. 均分分布 B. 一端大、一端小 C. 两端大、中间小 D. 两端小、中间大 （4）产生焊接残余应力的主要因素之一是 C 。
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 D. 焊缝的厚度太小（5）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 。 A. 静力强度 B. 刚度 C. 稳定承载力 D. 疲劳强度 （6）采用螺栓连接时，构件发生剪切破坏是因为D 。 A. 螺栓较细 B. 钢板较薄 C. 截面削弱过多 D. 端距或栓间距太小（7）一个普通抗剪螺栓的设计承载力是 D 。 A. 螺栓杆的抗剪承载力 B. 螺栓的承压承载力 C. A、B中的较大值 D. A、B中的较小值（8）摩擦型高强螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力B 。 A. 提高 B. 降低 C. 按普通螺栓计算 D. 按高强度螺栓承压型连接计算 （9）摩擦型高强螺栓在杆轴方向受拉时，承载力C 。P244 A. 与摩擦面的处理方法有关 B. 与摩擦面的数量有 关 C. 与螺栓直径有关 D. 与螺栓的性能等级无关
2013-2014年第一学期 2010级土木工程专业钢结构设计原理课程期末考试 规范答案及评分细则 一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分） 1. 承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。 2. 钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度,B表示质量等级为B级,F表示沸腾钢。 3. 钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、冲击韧性 5. 角焊缝的厚度大而长度过小时，使焊件局部过热严重，因此侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长 度不得小于8hf和40mm。 6.当梁的整体稳定系数φb＞0.6时，材料进入弹塑性阶段，这时，梁的整体稳定系数应采用φ'b。 7. 对承受静力荷载或间接承受动力荷载的钢梁，允许考虑部分截面发展塑性变形，在计算中引入 塑性发展系数来考虑。 8.焊接梁的设计中，翼缘板的局部稳定常用限制宽厚比的办法来保证，而腹板的局部稳定则采用 配置加劲肋的办法来解决。 9.按正常使用极限状态计算时，轴心受压构件要限制构件长细比，受弯构件要限制构件挠度，拉、 压弯构件要限制构件长细比。 10.目前我国设计规范中压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算多采用相关公式法，利用边缘屈服 准则，建立压弯构件弯矩作用平面内稳定计算的轴力和弯矩相关公式。 二、单选题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 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. 钢材的设计强度是根据确定的。 A. 抗拉强度 B. 抗压强度 C. 屈服强度 D. 极限强度 3. 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 4. 钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材。 A. 变软 B. 热脆 C. 冷脆 D. 变硬 5. 钢材经历了应变硬化（应变强化）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 6．手工电弧焊使用的焊条宜使焊缝金属与主体金属的强度相匹配，Q345钢宜采用焊条。 A．E43系列B．E50系列C．E55系列D．E235系列 7．下列关于焊接应力叙述错误的是（）。 A．焊接应力增大了构件变形，降低了构件的刚度 B．焊接应力减小了构件有效截面和有效惯性矩，降低了构件稳定承载力 C．焊接应力降低了结构的静力强度，从而降低了构件的疲劳强度 D．在无外加约束情况下，焊接应力是自相平衡的力系 8. 下列螺栓破坏属于构造破坏的是。
第三章钢结构连接习题 简述钢结构连接的类型及特点 受剪普通螺检有哪几种可能的破坏形式？如何防止？ 简述普通螺检连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？ 为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？ 影响高强螺栓承载力的因素有哪些？ 有一焊接连接如图所示，钢材为Q235钢，焊条为E43系列，采用手工焊接，承受的静力荷载设计值N = 600kN，试计算所需角焊缝的长度。 习题图 如图所示的螺栓双盖板连接，构件钢材为Q235钢，承受轴心拉力，螺栓为级高强度螺检摩擦型连接，接触面喷砂处理，螺栓直径d=20mm，孔径d o = 21. 5 mm，试计算此连接最大承载力N=？ 图示焊接连接采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm,钢材为Q235B·F钢，试计算此连接所能承受最大拉力N=？ 习题图 图示牛腿板承受扭矩设计值T=60kN·m,钢材为Q235B·F钢，焊条为E43系列。
①方案一：采用三面围焊的角焊缝与柱连接，试设计此角焊缝。 ②方案二：采用四面围焊的角焊缝与柱连接，焊角尺寸可以减少多少？ ③方案二所耗焊条是否少于方案一？ 习题图 图示连接中，2∟I00x80x10（长肢相并）通过14mm厚的连接板和20mm厚的端板连接于柱的翼缘，钢材用Q235-B·F，焊条为E43系列型，采用手工焊接，所承受的静力荷载设计值N=540kN。 ①要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。 ②取d1=d2 = 170mm，确定连接板和端板间焊缝的焊角尺寸h f=? ③改取d1=150mm, d2 = 190mm,验算上面确定的焊角尺寸h f是否满足要求？ 习题图 图示为C级螺栓的连接，钢材为Q235钢，已知d = 20mm, d e =17.65mm, d o=21.5mm，承受设计荷载P=l50kN
| 第四章 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。3 20610mm E N =?2 （由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。 解：由公式 2cr 2E πσλ =，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下： 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2 y f 235N mm =，弹性模量为 3 20610mm E N =?2 ，试画出 cry y σ-λ— — 无 量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 f y y f (2/3) f y (2/3)f y
# 解：当 cr 0.30.7 y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7 y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 全截面对y轴的惯性矩3 212 y I tb =，弹性区面积的惯性矩()3 212 ey I t kb = () 3 222 3 2232 212 212 ey cry y y y y I t kb E E E k I tb πππ σ λλλ =?=?= 截面的平均应力 2 220.50.6 (10.3) 2 y y cr y btf kbt kf k f bt σ -?? ==- 二者合并得cry y σ-λ —— 的关系式 - cry cry 342 cry σ(0.0273)σ3σ10 y λ +-+-= 画图如下 x . 6 f y f y
钢结构练习题 第二章 选择题 1.计算梁的( )时,应用净截面的几何参数 A 正应力 B 剪应力 C 整体稳定 D 局部稳定 标准答案是：A 2.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 标准答案是：C 3.梁的最小高度是由( )控制的. A 弯曲 B 扭转 C 弯扭 D 双向弯曲 标准答案是：C
4.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 标准答案是：D 5.双轴对称工字形截面梁，经验算，其强度和刚度正好满足要求，而腹板在弯曲应力作下有发生局部失稳的可能。在其他条件不变的情况下，宜采用下列方案中的________。 A 增加梁腹板的厚度 B 降低梁腹板的高度 C 改用强度更高的材料 D 设置侧向支承 标准答案是：A 6.防止梁腹板发生局部失稳,常采取加劲措施,这是为了________. A 增加梁截面的惯性矩 B 增加截面面积 C 改变构件的应力分布状态 D 改变边界约束板件的宽厚比 标准答案是：D 7.焊接工字形截面梁腹板配置横向加劲肋的目的是________. A 提高梁的抗弯强度 B 提高梁的抗剪强度 C 提高梁的整体稳定性 D 提高梁的局部稳定性 标准答案是：D
8.在简支钢板梁桥中，当跨中已有横向加劲，但腹板在弯矩作用下局部定不足，需采取加劲构造。以下考虑的加劲形式何项为正确?________。 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 标准答案是：B 9.梁受固定集中荷载作用，当局都挤压应力不能满足要求时，采用________是较合理的措施。 A 加厚界缘 B 在集中荷载作用处设支承加劲肋 C 增加横向加劲肋的数量 D 加厚腹板 标准答案是：B 10.跨中无侧向支承的组合梁，当验算整体稳定不足时，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 标准答案是：C 11.下列哪种梁的腹板计算高度可取等于腹板的实际高度________。 A 热轧型钢梁 B 冷弯薄壁型钢梁 C 焊接组合梁 D 铆接组合梁 标准答案是：C
天津大学试卷专用纸学院建筑工程学院专业土木工程专业班年级学号姓名共4页第1页 20xx ～20xx 学年第 x2 学期期末考试试卷《建筑钢结构设计》（A 卷共5页）4、简述吊车对厂房结构产生的三种荷载；（4分） 答：竖向荷载，由吊车体系的自重产生；横向水平制动力，由吊车小车的启动与刹车产生；纵向水平制动力，由吊车大车的启动与刹车产生。 （考试时间：年月日） 题号一二成绩核分人签字5、简述多层钢结构体系的主要类型；（ 4 分） 得分答：柱—支撑体系：框架梁柱节点均为铰接，在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑； 一、简答题（共30 分）纯框架体系：在纵横两个方向均为多层刚接框架；框架支撑体系：一个方向为柱—支撑 1、写出钢结构排架承载力极限状态设计公式 n 体系，另一个方向为纯框架体系的混合体系。0 ( G C G G kQ 1 C Q1 Q 1k i 2 ci Qi C Qi Q ik ) R 中符号（, ）的含义；（4分）6、高层钢结构体系的主要类型；（4 分） 答：0为重要性系数；G ,Qi 为永久荷载及可变荷载的分项系数；为组合系数。答：框架结构体系、框架—剪力墙结构体系、外筒式结构体系、筒中筒式结构体系、筒束式结构体系及钢—混凝土组合结构体系。 2、单层厂房钢结构屋盖支撑体系由哪些支撑构成；（4 分） 7、高层钢结构不宜采用Q390 钢的原因是什么？（ 2 分） 答：上（下）弦横向水平支撑；下弦纵向水平支撑；垂直支撑。 答： Q390钢伸长率为 18%，不符合伸长率大于 20%的规定； 8、简述采用时程分析法时地震波的选取原则；（4 分） 3、简述单层厂房横向框架的两种主要类型及其特点；（ 4 分）答：至少应采用 4条能反映当地场地特性的地震加速度波，其中宜包括一条本地区历史 答：（ 1）横梁与柱铰接，特点是对柱基沉降的适应性较强，且安装方便，计算简单，受 上发生的实测地震记录波。如当地没地震记录，可根据当地场地条件选用合适的其他地 力明确，缺点是下段柱的弯矩较大，厂房的横向刚度较差。（2）横梁与柱刚接，特点是 区的地震记录。如没有合适的地震记录，可采用根据当地地震危险性分析结果获得的人 对减少下段柱弯矩，增加厂房横向刚度有利。由于下段柱截面高度小，从而可以减少厂 工模拟地震波，但 4 条波不得全用人工模拟的地震波。地震波的持续时间不宜过短，应 房的建筑面积，却使屋架受力复杂，连接构造亦麻烦，且对柱基础的差异沉降比较敏感。 取 10-20s或更长。
钢结构的连接习题及答案 例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 （a ） （b ） 图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝 解：焊缝计算长度 mm l w 172142200=?-= 焊缝正应力为 223 /185/5.20314 17210490mm N f mm N w t =>=??=σ 不满足要求，改为斜对接焊缝。取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ ,焊缝长度 mm l w 2.21314256 sin 200 '=?-= 此时焊缝正应力为 220 3'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N t l N w f w =<=???==θσ 剪应力为 2 203' /125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N t l N w v w =<=???==θτ 斜焊缝满足要求。48.1560 =tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。 例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。 解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ?=?==202.0100 翼缘焊缝计算长度为 mm 106122130=?- 腹板焊缝计算长度为 mm 19010200=-
第四章 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。3 20610mm E N =?2 （由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。 解：由公式 2cr 2E πσλ =，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下： 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2 y f 235N mm =，弹性模量为 3 20610mm E N =?2 ，试画出 cry y σ-λ— — 无 量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 f y y f (2/3)f y (2/3)f y x
解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 全截面对y 轴的惯性矩 3 212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3 212ey I t kb = ()3 2223 223 2212212ey cry y y y y I t kb E E E k I tb πππσλλλ=?=?= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y y cr y btf kbt kf k f bt σ-??= =- 二者合并得cry y σ-λ— — 的关系式 cry cry 342 cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。 0.6f y f y λ σ 0.2 0.40.60.81.0cry
2011级钢结构设计原理期末考试试卷1
2013-2014年第一学期 2010级土木工程专业钢结构设计原理课程期末考试 标准答案及评分细则 一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分） 1. 承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。 2. 钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度,B表示质量等级为B级,F表示沸腾钢。 3. 钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、冲击韧性 5. 角焊缝的厚度大而长度过小时，使焊件局部过热 严重，因此侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于 8hf 和40mm 。 6.当梁的整体稳定系数φ ＞0.6时，材料进入弹 b 。 塑性阶段，这时，梁的整体稳定系数应采用φ' b 7. 对承受静力荷载或间接承受动力荷载的钢梁，允 许考虑部分截面发展塑性变形，在计算中引入 塑性发展系数来考虑。 8.焊接梁的设计中，翼缘板的局部稳定常用限制 宽厚比的办法来保证，而腹板的局部稳定则采用配置加劲肋的办法来解决。
9.按正常使用极限状态计算时，轴心受压构件要限 制构件长细比，受弯构件要限制构件挠度，拉、压弯构件要限制构件长细比。 10.目前我国设计规范中压弯构件弯矩作用平面内 整体稳定验算多采用相关公式法，利用边缘屈服准则，建立压弯构件弯矩作用平面内稳定计算的轴力和弯矩相关公式。 二、单选题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 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. 钢材的设计强度是根据确定的。 A. 抗拉强度 B. 抗压强度 C. 屈服强度 D. 极限强度 3. 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
第三章钢结构的连接 一．选择题 1.如图所示承受静力荷载的T形连接，采用双面角焊缝，手工焊，按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为（B） A.4mm B.6mm C.8mm D.10mm 2.如图所示连接，焊缝中最危险点为（ A ） A.最上点 B.最下点 C.焊缝长度的中点 D.水平荷载延长线与焊缝相交处 3.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h fmin=1.5 2 t，最大焊脚尺寸h fmax=1.2t1，式中的t1和t2分别为（D） A.t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B.t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度 C.t1为较小的被连接板件的厚度，t2为较大的被连接板件的厚度 D.t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度 4.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊方位分为四种，其中操作最难、质量最难于保 证的施焊方位是( D ) A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊 4.钢结构焊接节点设计中，应尽可能选用( A ) 的焊接位置。 A．俯焊 B．仰焊 C．立焊 D．任意 6.在下列各焊接连接缺陷中，对焊缝连接最危险的是( C )。 A.未焊透 B.气孔 C.裂纹 D.夹渣 7.结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B ) A.弹性模量相适应 B.强度相适应 C.伸长率相适应 D.金属化学成份相适应 8.三级焊缝的质量检验内容为( C ) A.外观检查和100％的焊缝探伤 B.外观检查和至少20％的焊缝探伤 C.外观检查 D.外观检查及对焊缝进行强度实测 9．可不进行验算对接焊缝是（ C ）。 题1图题2图
A ．I 级焊缝 B ． 当焊缝与作用力间的夹角θ满足tan θ≤1.5时的焊缝 C ． II 级焊缝 D ． A 、B 、C 都正确 10.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ） A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.d 点 11．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ） A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．d 点 12.如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N =500kN ，肢背焊缝受力N 1为( D ) A.150kN B.250kN C.325kN D.350kN 13.如图，两钢板用直角角焊缝连接，手工焊，合适的焊角尺寸f h = ( C ) A.12mm B.10mm C.8mm D.5mm 14．如图所示连接中，在拉力N 作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为 （ D ） 题11图 题10图 题12图 题13图 题14图
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
第一章：绪论 1：钢结构有哪些特点？ 1）轻质高强 2）塑性韧性好 3）材质均匀，和力学计算假定较符合 4）密闭性好 5）制造简便，施工周期短 6）耐腐蚀性差 7）耐热但不耐火 2：简述在工业与民用建筑中钢结构适用范围？ 1）大跨度结构2）重型工业房 3）高耸结构 4）多层和高层建筑 5）承受振动荷载影响和地震作用的结构 6）可卸载和移动结构 7）板桥结构及其他结构 8）轻型钢结构 3：什么是结构的极限状态、承载能力极限状态和正常使用极限状态？ 极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。 承载能力极限状态：结构和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。 正常使用极限状态：包括影响结构、构件和非构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部破坏。 4：什么是结构的可靠概率，失效概率以及可靠指标？可靠指标与失效概率的关系？ 可靠概率：结构处于可靠状态的概率。失效概率：结构处于失效状态的概率。 可靠指标：对于一个结构状态的方程，平均值与标准差的比值称为构件可靠指标。 可靠指标增大失效概率减小。
5：为何在正常使用极限状态时，荷载采用标准值，而在承载能力极限状态时，荷载采用设计值？ 对于正常使用极限状态，可靠度可适当降低。 第二章：钢结构材料 1：钢结构对材料性能有哪些要求？ 答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性） 2：材料的塑性破坏和脆性破坏有何区别？ 答：塑性破坏变形很大，并且仅在构件应力达到钢材抗拉强度才发生。脆性破坏变形很小，计算应力可能小于钢材屈服点，断裂从应力集中开始。 3：钢材有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？ 答：强度，指标是屈服强度和抗拉强度。 塑性，指标是伸长率和断面收缩率。冲击韧性，指标是冲击韧性指标。 冷弯性能 可焊性 4：影响钢材性能的主要因素有哪些？ 答：化学成分的影响、浇筑过程及热处理的影响、钢材的硬化、温度影响、重复荷载作用的影响、应力集中的影响。 5：简述化学元素对钢材性能有哪些影响？ 答：碳含量增加，钢强度提高，塑性、韧性和疲劳强度下降。 高温时，硫和氧使钢变脆，称为热脆；低温时，磷和氮使钢变脆，称为冷脆。 硅和锰是炼钢的脱氧剂，使钢材强度提高。 钒和钛是有益元素，增高钢的强度和抗腐蚀性。 铜在碳素钢中属于杂质，能提高强度和抗腐蚀性能，但会降低可焊性。 6：什么是冷作硬化和时效硬化？ 答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复的卸载、加载，将使钢材弹性极限得到提高，塑性降低，这种现象称为钢材的冷作硬化。钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。 7：简述温度对钢材主要性能有何影响？
一、填空题（本大题共11小题，每空1分，共20分） 1. 结构或构件的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，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.某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之（增大、减小、不变）。 3. 时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的提高，、降低。 4. 某不等边角钢，长肢宽度为125mm，短肢宽度为80mm，厚度为10mm，采用符号可表示为。 5. 钢材的破坏有延性破坏和脆性破坏两种形式，出现疲劳破坏时，截面上的应力低于材料的， 其破坏形式属于破坏。 6. 普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d, 是为了避免钢板端部被___________。 7．轴心受力构件的强度承载力决定于截面应力不超过，而稳定承载力则决定于截面应力不超过。 8. 双肢格构柱截面的主轴分为和两种 9.加劲肋主要包括横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋，作为腹板的支承，将腹板分成尺寸较小的 板段，以提高临界应力。对提高梁支承附近剪力较大板段的临界应力是有效的；而对提高梁跨中附近弯矩较大板段的稳定性特别有利；则常用于局部压力较大的情况。 10.双轴对称焊接组合工字形截面偏心受压柱，偏心荷载作用在腹板平面内，可能发生的失稳形式 为或 二、单选题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1. 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材料分项系数 2. 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 3. 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 4. 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 5. 钢中磷和氮的含量超过限量时，会使钢材。 A. 变软 B. 热脆 C. 冷脆 D. 变硬 6．钢材经过冷加工产生冷作硬化后，其基本保持不变。 A．抗拉强度B．塑性C．韧性D．弹性模量 7．产生焊接残余应力的主要原因是。 A．钢材塑性变形太大B．钢材弹性模量太高 C．焊接时热量分布不均匀D．焊缝的高度太小
钢结构设计原理第五章习题参考答案 P196：5-7 解： （一）计算截面参数 222000101000240015mm A =?+??= 493 310924.312 1000390121030400mm I x ?=?-?= 483 3106.112 10100021240015mm I y ?=?+??= 3610295.4250500105.50740015mm S c ?=??+??= 3610045.35.50740015mm S b ?=??= （二）梁自重计算 单位长度梁自重标准值：m KN g k /727.15.7810220006=??=- 单位长度梁自重设计值（因题意不明，假设2.1=G γ） m KN g /07.2727.12.1=?= （三）抗弯强度验算 计算位置：危险截面：跨中截面，危险点：a 点 跨中截面弯矩： m KN M /73.10438 1307.25.24002max =?+?= 2 96max /215/47.130********.305.11073.1043mm N f m N W M nx x x ==????== γσ抗弯强度满足要求。 （四）抗剪强度验算 计算位置：危险截面：支座截面，危险点：c 点 支座截面剪力： KN V 46.4131307.22 1400max =??+= P a
296 3max /26.4510 10924.310295.41046.413mm N It VS w =?????==τ （五）局部承压强度验算 计算位置：因支座支承情况不明，故计算集中力作用截面b 点。 223 /215/320)15550(10104000.1mm N f mm N l t F z w c ==?+???== ψσ 局部承压强度满足要求。 （六）折算应力验算 计算位置：集中力作用截面b 点 集中力作用截面弯矩：m KN M .22.10272 5.207.25.24 6.4132 =?-?= b 点由弯矩产生的正应力：296 /66.12450010 924.305.11022.1027mm N W M nx x x =????==γσ 集中力作用截面剪力：KN V 29.4085.207.246.413=?-= b 点由剪力产生的剪应力：296 3/68.3110 10924.310045.31029.408mm N It VS w =?????==τ 折算应力验算： 2 12222222/5.2362151.1/71.28468.31332066.12432066.1243mm N f mm N c c =?==?+?-+=+-+βτσσσσ 折算应力满足要求。 P196习题5-8 解：（一）计算截面参数 2160008800240012mm A =?+??= 493 310924.112 80039212824400mm I x ?=?-?= 483 31028.112 880021240012mm I y ?=?+??=
1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 D 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 C 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数n 大于或等于 【 A 】 A5×104 B2×104 C5×105 D5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 B 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完 全 相 同 情 况 下 ， 下 列 疲 劳 强 度 最 低 的 是 【 A 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1
C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 B 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 C 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 B 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 C 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 D 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内力分配系数 1 k 、 2 k 为
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 ≥==????∑，
钢结构的连接 习题参考答案 1． 已知A3F 钢板截面用对接直焊缝拼接，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： 则钢板的最大承载力为： 2．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 ，剪力，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： ， 。 截面的几何特性计算如下： 惯性矩： 翼缘面积矩： 则翼缘顶最大正应力为： 满足要求。 腹板高度中部最大剪应力： 满足要求。 mm mm 20500?2 518mm N f w t =KN f bt N w t w 185010 185205003 =???==-mm KN M ?=1122KN V 374=2 518mm N f w t =2 512mm N f w v =4 4233 10268206507142801428012121000 812 1mm I x ?=????????+???+??= 4 1198744050714280mm S x =??=2 2 43 18521502 1026820610281011222mm N f mm N .h I M w t x =<=????= ?= σ2 2 4 3 12507528 1026820625008500198744010374mm N f mm N .t I VS w v w x x =<=??? ?? ? ???+??== τ
上翼缘和腹板交接处的正应力： 上翼缘和腹板交接处的剪应力： 折算应力： 满足要求。 3． 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(静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。 解：查附表1.2得： ① 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： 肢背焊缝厚度取，需要： 考虑焊口影响采用 ； 肢尖焊缝厚度取，需要： 考虑焊口影响采用 。 ② 采用三面围焊缝 假设焊缝厚度一律取 ， ， 每面肢背焊缝长度： 2 12080507 5002150507 500mm N ..=? =? σ=σ2 4 3 1 164348 10268206198744010374mm N .t I VS w x x =????= = τ2 2 2 2 2 12 1520311006064 343208 03mm N .f .mm N ...w t =<=?+= τ+σKN N 500=2 160mm N f w f =KN .N .N 35050070701=?==KN .N .N 1505000302=?==mm h f 81=cm ...f h .N l w f f w 531910 1608070210 3507022 3 11 1=?????= ?= cm l w 211=mm h f 62=cm ...f h .N l w f f w 161110 1606070210 1507022 3 22 2=?????= ?= cm l w 132=mm h f 6=KN ..f l h ..N w f w f 14816090670221270221233=?????=??=KN N N .N 2762 1483502 7031=- =- =KN N N .N 762 1485023032=- =- =
第五章 受弯构件设计 一、选择题 1．对于跨度较大的工字钢梁，其最小高度一般是由下列哪项指标决定的（ B ） A ．建筑高度 B ．刚度要求 C ．强度要求 D ．经济条件（即用料最省原则） 2．设计焊接组合截面梁时，通常要事先估计梁的高度取值范围，一般来说梁的最大高度是 由建筑高度所决定的，而梁的最小高度一般是由下列哪项决定的（ D ） A ．梁的整体稳定要求 B ．梁的局部稳定要求 C ．梁的强度要求 D ．梁的刚度要求 3．经济梁高e h 指的是（ A ） A ．用钢量最小时梁的截面高度 B ．挠度等于规范限值时梁的截面高度 C ．强度与稳定承载力相等时梁的截面高度 D ．腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度 4．一简支梁受均布荷载作用，其中永久荷载标准值为15kN/m ，仅一个可变荷载，其标准值为20kN/m ，则强度计算时的设计荷载为（ A ）。 A ．q=1．2×15+1．4×20 B ．q=15+20 C ．q=1．2×15+0．85×1．4×20 D ．q=1．2×15+0．6×1．4×20 5．按规范GBJ17－88中的公式σγ= M W f x x nx ≤计算直接承受动力荷载的工字形截面梁抗弯强度时，γx 取值为（ A ） A ．γx =10 . B ．γx =105. C ．γx =115. D ．γx =12. 6．梁的支承加劲肋应设置在（ C ） A ．弯曲应力大的区段； B ．剪应力大的区段； C ．上翼缘或下翼缘有固定作用力的部位； D ．有吊车轮压的部位 7．简支梁符合下列哪种条件时，可不必验算梁的整体稳定性（ A ） A ．有钢筋混凝土板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固连接，能阻止受压翼缘的侧向位移时 B ．有钢筋混凝土板密铺在梁的受拉翼缘上，并与其牢固连接，能阻止受拉翼缘的侧向位移时 C ．除了梁端设置侧向支承点外，且在跨中有一个侧向支承点时 D ．除了梁端设置侧向支承点外，且在跨间有两个以上侧向支承点时 8．为了提高梁的整体稳定性，（ B ）是最经济有效的办法。 A ．增大截面 B ．增加侧向支撑点，减小1l C ．设置横向加劲肋 D ．改变荷载作用的位置 9．简支工字型截面钢梁，承受竖直向下均布荷载作用，因整体稳定要求，需在跨中设侧向支撑，其位置以（ B ）为最佳方案。