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
2
22331005.31210
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：
2
2
21510
1.26355.0mm N f N A N cy =
2.199<
（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 ?，257.0=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 222
3
2152.356101.26355.010330mm N f mm N A N cy =>=???=?? 用Q345钢时 2
22
3310492101.26257.010330mm 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 222
3
2158.166101.26758.010330mm N f mm N A N cy =<=???=?? 用Q345钢时 2
22
33101.190101.26665.010330mm 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
1
2β 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：
N
P 4420441=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；
b a
A mm A ==?+??=2
240005008250020 N V 6.10827215.27177.2359442044max =?+=
4
83310167.412
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。 ⑵、验算b 柱承载能力
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
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= 验算截面稳定性：[]150=λ
mm
A
I i x x 42.1052400010667.28=?==mm
A
I i y y 74.1992400010575.98=?==
[]150
86.9442
.10510000=≤===λλx ox x i l []150
07.5074
.19910000
=≤==
=
λλy
oy y i l
[]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。
⑶、进行缀板设计，拟采用10200?-钢板
2
23
21529.1865122
2786.0101500mm N f mm N A N =≤=???=??
cm i l o 64.7227.232111=?=?=λ
cm l 64.922024.761=+=,取 cm l 931=
分肢线刚度 3
11193.293
1.264cm l I K ===
两侧缀板线刚度之和 58.17638.46208.012
1
223113=≥=????=
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 89.52385230930
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
87.0635.6024308mm 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
1
2 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 5.150937
5.1312115max =?=
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?=
1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？ A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。 1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？ （1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆 （2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方 1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？ 答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。 1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？ 答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况 1.5为什么檩条要布置拉条？ 答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。 1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？ 答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中 1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？ 答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。（2）梯形屋架：人字式，减少上弦节间短，有利于提高上弦承载力，避免上弦局部受弯，受拉下弦节间长，可减少节点，便于制造；再分式，减少上弦节间长度（3）矩形屋架：人字式，腹杆数少，节点简单K形，桁架高度高时可减少竖杆长度交叉式，常用于承受反复荷载的桁架中，又是斜杆可用柔性杆。 1.8如何选择屋架构件截面？ 答：选择屋架杆件截面时，应注意选用肢宽而壁薄的角钢；屋架弦杆一般采用等截面，但对于跨度>24m且弦杆内力相差较大的屋架，可在适当节间处改变截面，改变一次为宜。 对轴心受拉杆件由强度要求计算所需的面积，同时应满足长细比要求。对轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。根据构件受力按钢结构基本原理中介绍的方法选择截面。 a普通钢屋架的杆件一般采用等肢或不等肢角钢组成的T形截面或十字形截面b对于屋架上弦杆，宜采用两个不等肢角钢短肢相并而成的T形截面形式；当有节间荷载作用时，宜采用不等肢角钢长肢相并T形截面 c对于受拉下弦杆，可采用两个等肢角钢或不等肢角钢短肢相并组成的T形截面 d对于屋架的支座斜杆及竖杆，可采用两个不等肢角钢长肢相并而成的T形截面 e屋架中其他腹杆，宜采用两个等肢角钢组成的T形截面 f与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用两个等肢角钢组成的十字形截面 1.9如何确定屋架节点的节点板厚度？一个桁架的所有节点板厚度是否相同？ 答：桁架节点板的厚度可根据腹杆（梯形屋架）或弦杆（三角形屋架）的最大内力按表1-1取用，节点板的最小厚度为6mm。在同一榀屋架中，除支座处节点板比其他节点板厚2mm外，全屋架所有节点板的厚度应相同。1.10、垫板的作用是什么？ 答：支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力通过连接焊缝传给节点板，然后由节点板和加劲肋把力传给支座底板，最后传给柱子。 1.12为什么在屋架拼接节点要增加拼接角钢？ 答：为了减轻节点板负担和保证整个屋架平面外的刚度。 1.13用钢管做桁架时，参数β的含义是什么？β的大小对节点承载力有何影响？ 答：β是支管外径与主管外径之比。β越大节点承载力越高 1.14搭接支管的节点承载力如何随搭接率变化？ 答：根据Ov的大小，分为三种情况。25%《Ov<50%,增大；50%《Ov<80%，80%《Ov<100%,分别为一定值。详情见书。 1.15保证网架结构几何不变的必要条件是什么？充分条件是什么？ 答：（1）网架为一空间铰接杆系统结构，保证网架结构几何不变的必要条件是：W=3J-m-r≤0 式中，J——网架的节点数；M——网架的杆件数；R ——支座约束链杆数。当W＞0时，网架结构为几何可变体系；当W=0时，网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静定结构；当W＜0时网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超静定结构。 （2）网架结构几何不变的充分条件可通过结构的刚度矩阵进行判断，出现下列条件之一者，该网架结构为几何可变体系。 1）引入边界条件后，总刚度矩阵【K】中对角线上出现零元素，则与之对应的节点为几何可变； 2）引入边界条件后，总刚度矩阵行列式【K】=0，该矩阵奇异，结构为几何可变体系； 1.16、双层网架的主要形式有哪些？ 答：双层网架的常用形式有以下几种：平面桁架系网架（两向正交正放网架，两向正交斜放网架，三向网架）；四角锥体系网架（正向四角锥网架，抽空四角锥网架，星形四角锥网架）；三角锥体系网架；网架结构的支撑；网架高度及网格尺寸。 1.17网架结构的支撑形式主要有哪些？ 答：（1）在网架四周全部或部分边界节点设置支座，是常用的支撑方式，称为周边支撑（2）。将整个网架支撑在多个支撑住上，称为点支撑。（3）平面尺寸大很大的建筑物，除在网架周边设置支撑外，可在内部增设中间支撑，以减小网架杆件内力挠度（即周边支撑与支点支撑结合）。 1.18网架结构的高度和网格尺寸各与哪些因素有关？ 答：网架结构的高度主要与屋面荷载、跨度和支撑条件有关。荷载和跨度越大，网架的高度越大；平面接近正方形时高度可取得小一些；狭长矩形平面网架的单向作用明显，高度可取得大一些；圆形平面网架高度可取得小一些；点支撑网架比周边支撑网架高度大一些。 网架的网格尺寸与网架高度和屋面材料有关。1.19网架结构的节点有哪些形式？设计时要进行哪些计算？ 答：（1）焊接空心球节点：空心球外径D的确定，空心球径等于或大于300mm，且杆件内力较大，需要提高承载力时，球内可加环肋，空心球径直径为120-900mm时受压受拉承载力验算，空心球的壁厚验算（2）螺栓球节点：钢球直径计算（球内螺栓不相碰的最小直径，满足套筒接触面要求的直径，角度小于30度，保证杆件不相碰的最小直径），高强度螺栓的性能等级的选用，套筒外形尺寸验算，锥头和封板。（3）焊接钢板节点：节点板厚度（4）焊接钢管节点，（5）杆件直接汇交节点 1.20网架结构的支座形式有哪些？各有什么特点？ 答：（1）平板压力和拉力支座：转动的位移受很大约束，在底板可开设椭圆形孔洞，方便安装，只适用于较小跨度网架（2）单面弧形压力支座和拉力支座：单方向转动未受约束，限制平移，适用于中小跨度网架（3）双面弧形压力支座：在支座和底板间设有弧形块，上下面都是柱面，支座可转动但不能平移。（4）球铰压力支座，其支座可任意方向转动但不能平移，适用于大跨度网架。(5）板式橡胶支座：通过橡胶垫的压缩和剪切变形，支座既可以转动也可以平移，助于单行支座，适用于大中跨度网架。 1.21为什么单层网壳的节点应做成刚接的？一般采用什么形式？ 答：（1）以便传递各杆传来的集中力和弯矩（2）a板节点b焊接空心球节点c螺栓球节点d嵌入式毂式节点e叠合式节点f卡盘螺栓节点 2.1单层厂房是由那些结构或构件组成的？这些组成部件的作用是什么？ 结构组成：a横向框架由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层钢结构厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。b屋盖结构承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。c支撑体系包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层钢结构厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。d吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。e墙架承受墙体的自重和风荷载。 2.2布置柱网时应考虑哪些因素？ A、满足生产工艺流程的要求，包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。 B、满足结构上的要求，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，尽量减少屋架跨度和柱距的类别。 2.3为什么要设置温度缝？横向和纵向温度缝如何处置？ （1）为避免结构中产生过大的温度应力，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般要求在平面布置中设置温度伸缩缝。 （2）a、设置双缝，即在缝的两旁布置两个无任何纵向构件联系的横向框架b、采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件支座处设置滑动支座（节约钢材）c、当厂房宽度较大时，也应该按规范规定布置纵向温度伸缩缝 2.4横向框架有哪些类型？如何确定横向框架的主要尺寸？ （1）a、刚接框架b、铰接框架（2）根据所采用吊车的工作要求设计 2.5厂房柱有哪些类型？各在什么情况下使用？ A、等截面柱，b、格构式柱，c、分离式柱 使用范围：A、在吊车的吨位很小时可采用等截面或变截面实腹式柱。B、实腹式柱的构造简单，加工制作费用低，常在厂房高度不超过10m切吊车额定其重量不超过20t时采用。C、一般采用梯形柱，阶梯形柱下段截面较大时通常采用格构式，而上段可采用实腹式，亦可采用格构式。D、分离式柱适宜于有位置不高的大吨位吊车和有扩建计划的结构。 2.6厂房有哪些支撑？各有什么作用？ （1）柱间支撑，用于将厂房纵向柱列传来的力良好地传到基础上。上层柱间支撑和下层柱间支撑。下层柱间支撑是为了减少纵向温度应力的影响； 垂直支撑，用于传递屋架纵向垂直方向的力。（2）水平支撑，分上弦、下弦。用于屋架上下弦水平方向的力。（3）联系梁，用于传递纵向的柱根、柱端、屋架端的水平力。 2.7试述柱间支撑的布置、构造和计算特点。 （1）布置：下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部；上层柱间支撑除了要在下层支撑布置的柱间设置外，还应当在每个温度区段的两端设置。每列柱顶端均要布置刚性系杆。（2）构造特点：常见的下层柱间支撑是交叉型的，与柱子的夹角控制在35~55度，下层柱间支撑常见形式采用交叉形，人字形或K字形，柱距较大时可取V形或八字形。（3）计算特点：①上层柱间支撑承受端部墙传来的风力，下层柱间支撑除承受短墙传来的风力外，还承受起重机的纵向水平荷载。②在同一温度区段的同一柱列设有两道或两道以上的柱间支撑时，则全部纵向水平荷载由该柱列所有支撑共同承受。③当在柱的两个肢的平面内成对设置时，在起重机肢的平面内设置的下层支撑，除承受起重机纵向水平荷载外，还承受与屋盖肢下层支撑按轴线距离分配传来的风力。④靠墙的外墙肢平面内设置的下层支撑，只承受端墙传来的风力与起重机肢下层支撑按轴线距离分配受力。 2.8试述吊车梁的类型及其应用范围。 （1）吊车梁按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式。按支承情况分为简支和连续。 （2）实腹简支吊车梁应用最广，当跨度及荷载较小时，可采用型钢梁，否则采用焊接梁，连续梁比简支梁用料经济，但由于它受柱的不均匀沉降影响较明显，一般很少应用；下撑式吊车梁和桁架式吊车梁用钢量较少，但制造费工、高度较大；桁架式吊车梁用钢省，但制作费工，连接节点在动力荷载作用下一产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁。 2.9吊车梁受哪些荷载？须计算哪些应力？ （1）承受由起重机产生的三个方向的荷载：竖向荷载（起重机系统和起重物的自重以及起重机梁系统的自重）、横向水平荷载（小车刹车时的惯性力）和纵向水平荷载（吊车纵向刹车时的惯性力）。（2）需计算这些内力：a、起重机最大轮压b、起重机横向水平力 2.10吊车梁的水平荷载靠什么承受？ 吊车梁的横向水平荷载是在小车刹车时的惯性力。横向水平荷载应等分与桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。对于悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受，可不计算。手动吊车可不考虑水平荷载。 2.11吊车梁的疲劳与那些因素有关？ 应力集中、重中轻的工作制等级、行车荷载、吊车的行车速度、钢梁的塑性和韧性。 2.12刚架有什么特点？主要使用范围是什么？ （1）特点：结构质量轻；柱网布置灵活，不受屋板面，墙板尺寸的限制；刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；刚架的腹板可利用屈服后强度，允许部分腹板屈曲，按有效宽度设计；综合经济效益高 （2）适用范围：展览厅，轻型厂房，仓库，大型超市，娱乐体育设施。车站候车室和码头建筑等。
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。
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摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，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。 20、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。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
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
《钢结构设计》作业及答案 1、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D ) A.Q345E B.Q345A C.Q345B D.Q345C 2、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 ）。 A. 不焊透的对接焊缝 B.焊透的对接焊缝 C.斜对接焊缝 D.角焊缝 3、梁的整体失稳属于第一类稳定问题，其失稳形式为( D )。 A.局部失稳 B.弯曲失稳 C.扭转失稳 D.弯扭失稳 4、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（ C ） A.钢材具有良好的耐热性 B.钢材具有良好的焊接性 C.钢结构自重轻而承载力高 D.钢结构的实际受力性能和力学计算最符合 5、某屋架，采用的钢材为，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（ D ）。 A.205 N/mm2 B.200N/mm2 C.235N/mm2 D.215 N/mm2 6、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时( A )。 A.与侧面角焊缝的计算式相同 B.要考虑正面角焊缝强度的提高 C.取βf=1.22 D.要考虑焊缝刚度影响 7、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ C ）。 A.被连接构件（板）的承压承载力 B.前两者中的较大值 C.A、B中的较小值 D.螺杆的抗剪承载力 8、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（ D ）基本保持不变。 A.韧性 B.塑性 C.抗拉强度和屈服强度 D.弹性模量 9、经济高度指的是（ D ）。 A.挠度等于规范限值时梁的截面高度 B.强度与稳定承载力相等时梁的截面高度 C.腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度 D.用钢量最小时梁的截面高度 10、对于承受均布荷载的单层翼缘板的焊接组合截面简支梁，跨度为l，当要改变截面时，宜变一次，且只改变翼缘板凳宽度，其最经济的改变截面的位置为（ A ）。 A.距支座l/6 B.距支座l/8 C.距支座l/4 D.距支座l/3 11、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（ D ）型焊条。 A.E55 B.E45 C.E50 D.E43 12、未焊透的对接焊缝计算应按（ B ）计算。 A.斜焊缝 B.角焊缝 C.对接焊缝 D.断续焊缝 13、双轴对称工字形截面偏压柱，压力作用在强轴平面内，一旦失稳将会发生（ C ）。 A.平面内失稳与平面外失稳同时发生 B.可能平面内失稳也可能平面外失稳 C.平面内失稳 D.平面外失稳 14、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（ C ）。
《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）。
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
0759《钢结构设计》 一 1.指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 2.用高强度钢制造的，或者需要施以较大预紧力的螺栓，皆可称为高强度螺栓。 3.消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。机械加工和强化工艺都能引起残余应力。 4.当M比较小时，构件仅仅在M作用平面内弯曲，当M增大到某一值时，突然发生侧向弯曲，同时有扭转发生，结构丧失继续承载的能力，这种现象称为整体失稳。 二 1.钢结构厂房、仓库、超市、体育场馆、大型展厅、收费站、楼房加层、多层钢结构办公楼房、多高层钢结构建筑等。 2.焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线探伤20％焊缝，达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤，达到B级检验Ⅱ级合格要求。 3.普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。 4. 钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。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、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点，提高侧向抗弯刚度，提高抗扭刚度，增加支座约束，降低荷载位置。 三 1.
《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
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 == Θ有孔洞， ∴危险截面是孔洞所在的正截面 22102852021028.12mm 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 =<=?=∴
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