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=
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 。 22196.69
1100.720.78160
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 m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112
10006673
N N KN α==?= 焊缝长度计算：
116673720.720.78160
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 。 22333
2480.720.76160
w w
f f N l mm h f ≥
==????∑， 则实际焊缝长度为:
mm h mm l f w
48086060260262481=?=<=?+='，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8f h mm =，130e cm =。
焊脚尺寸：8f h mm =
焊缝截面的形心：0205
205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6
x mm ??
?==?+??
则2 5.6
20545.6162.22
e mm =+-=
（1）内力分析：V=F ， 12()(300162.2)462.2T F e e F F =?+=?+= （2）焊缝截面参数计算：
32841
5.6511.22205 5.6(250 2.8) 2.091012
X I mm =
??+???+=? 22
742055.6511.245.62205 5.6(162.2) 1.41102
y I mm =??+???-=?
842.23110p x y I I I mm =+=?
2511.2 5.62205 5.65158.72e w
h l
mm =?+??=∑
（3）应力计算 T 引起的应力：48
462.2255.6
5.295102.23110
P
y Tx T r F F I τ-??=
=
=??
48462.2166.2
3.360102.23110
P x Ty T r F F I τ-??=
==?? V 引起的应力：41.938105158.72
Vy e w V F F h l τ-=
==?∑
（4
160≤
410160F -?≤
46.8510160F -??≤
233577233.58F N KN ?≤=
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 ， 980.1211.76M F e K N m =?=?=? （2）焊缝截面参数计算：取10f h mm = 焊缝截面的形心：
1193
1507 3.52697(712 3.5)21937(7127)
275.51507269721937
y mm ??+???+++???+++==?+??+??
2712719375.5143.5y mm =+++-=
2
223
74
11931507(75.5 3.5)2697(75.5712 3.5)71931937143.51222.2510X I mm ????=??-+???---+??+??-??
???????
=? （3）应力计算 M 引起的应力：62
2,max
7
11.7610143.574.96/2.2510
f x M y N mm I σ???===? V 引起的应力：3
2981036.27/27193
f e w V N mm h l τ?===??∑
（4
2271.35/160/w f N mm f N mm =≤= 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 ， 0.120.12(/M F e F F K N m =?=?
= （2）焊缝截面参数计算：
115012620012112
66.61501220012
y mm ??+??=
=?+?
221266.6145.4y mm =-=
322741
1220015012(66.66)20012(145.4100) 1.9561012
X I mm =
??+??-+??-=? （3）应力计算 M 引起的应力：6227
0.1210145.40.892(/)1.95610
max
x M y F F N mm I σ???===?
V 引起的应力：3
2100.417(/)20012
V F F N mm A τ⊥?===?
（4
）1 1.1w eq t f σ=
≤
21.148 1.1 1.1185203.5(/)w t F f N mm ?=≤=?=
177.3F KN ?≤
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
m kN M .1122=，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 ， m kN M .1122= （2）焊缝截面参数计算：
49231068.25071428021000812
1
mm I x ?=???+??=
42987440250850050714280mm S w =??+??= 41198744050714280mm S w =??=
（3）应力计算
322
max
9
37410298744052.1/125/2.68108
w w v x w VS N mm f N mm I t τ??===<=?? 腹板和翼缘交接处：
62119
112210500209.3/2.6810x M y N mm I σ???===? 32
119
37410198744034.7/2.68108
w x w VS N mm I t τ??===?? 折算应力：
22217.8/ 1.1 1.1185204/w t N mm f N mm ==>=?=
不满足
3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F =100KN(设计值)，130e cm =。
（1）内力分析：V=100KN ， 1205
300402.52
e mm =+=， 1000.402540.25T V e KN m =?=?=?
（2）参数计算：
单个螺栓抗剪承载力（M22）
2
2
22114053.24
4
b b v
v v
d N n f KN ππ?=?
?=?
?=，
min 20830567.1b b t c N d t f KN =??=??=∑
{}min min ,53.2b b b v c N N N KN ==
222
164000i i
x y mm +=∑∑ （3）内力计算 T 引起的应力：611x
22
40.2510160
39.26164000T i i T y N KN x y ???===+∑∑ 61122
40.25106014.73164000Ty
i i T x N KN x y ???===+∑∑ V 引起的应力：1100
1010
Vy V N KN n === （4
）1min 46.453.2b
N KN N KN =
==≤=
3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B ，螺栓为粗制螺栓。
①角钢与连接板的螺栓连接；
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170d d mm ==。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150d mm =，2190d mm =。
①角钢与连接板的螺栓连接； 单个螺栓抗剪承载力（M20）
2
2
20214087.94
4
b b v
v v
d N n f KN ππ?=?
?=?
?=
min 201430585.4b b t c N d t f KN =??=??=∑
{}min min ,85.4b b b v c N N N KN ==
螺栓个数 m i n 350
4.18
5.4
b
N n N ≥
==个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。 ②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170d d mm ==。 内力分析
350247.522
x N N N KN ==?
=?=
350247.522
y V N N KN ==?
=?=，由支托承担。 单个螺栓抗拉承载力（M20，2
2.45e A cm =）
24517041.65b b t e t N A f KN =?=?=
螺栓个数 247.5 5.941.65
b t N n N ≥
==个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。 ③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接
。
1150d mm =，2190d mm =。
350247.522
x N N N KN ===?=， 247.50.020 4.95x M N e KN m =?=?=?
350247.522
y V N N KN ==?
=?=，由支托承担。 3611222
247.510 4.9510120
40.2241.6584(12040)
b t i M y N N KN N KN n y ????=+=+=≤=?+∑ 3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板），且分别考虑：①
12170d d mm ==；②1150d mm =，2190d mm =。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。
Q235钢，喷砂处理，M20，8.8级，P=125KN ，μ=0.45，0.80.8125100b
t N P KN ==?=
①12170d d mm ==
247.5N KN =， 247.5V K N =
一个螺栓承担的拉力
1247.5
24.7510010
b t ti t N N N KN N KN n ==
==≤= 247.5i
t
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN
μ=≤-=????-?=∑②1150d mm =，2190d mm =
247.5N KN =， 247.5V K N =， 247.50.020 4.95x M N e K N m
=?=
?=? 一个螺栓的最大拉力
3611222
247.510 4.951016030.94100104(16080)
b
t i M y N N KN N KN n m y ????=+=+=≤=?+∑ 227.85N KN = 324.75N KN =
421.65N KN = 518.56N KN =
247.5i
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN μ=≤-=????-?=∑
第四章 轴心受力构件
4.1 验算由2∟635?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：（1）强度 查表得 ∟635?的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==，
22()2(614205)1028n A A d t mm =?-?=?-?=， N=270KN
327010262.62151028
n N Mpa f Mpa A σ?===≥=，强度不满足，
所需净截面面积为3
2270101256215
n N A mm f ?≥==， 所需截面积为21256
2057282
n A A d t mm =+?=
+?=， 选636?，面积A=7.29cm 22
729mm =2
728mm ≥ （2）长细比
[]min
3000
154.635019.4
o l i λλ=
=
=≤=
4.2 一块-40020?的钢板用两块拼接板-40012?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：（1）钢板1-1截面强度验算：
210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-??=-??=∑， N=1350KN 31135010202.12056680
n N Mpa f Mpa A σ?===≤=，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：
（a ），种情况，（a ）是最危险的。
22()0(5)(40080522)206463n a A l d t mm =-??=-??=， N=1350KN
3
2135010208.92056463
n N Mpa f Mpa A σ?===≥=，但不超过5%，强度满足。
对应图（d ）的验算：
22()0(5)(400522)205800n d A l d t mm '=-??=-??=， 1010
13501038.51313
N N KN '=
=?= 3
21038.510179.02055800n N Mpa f Mpa A σ'?===≤='
，强度满足。
（3）拼接板的强度够否？
因为拼接板厚度2122420mm mm =?=≥，所以不必验算拼接板。
4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度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：（1）净截面验算：
20min (3)(240322)142436n A b d t mm =-??=-??=∑， 600
0.536000.5350099
N N N KN '=-
??=-??= 3
50010205.32152436
n N Mpa f Mpa A σ'?===≤=，强度满足。
（2）全截面验算
3
60010178.621524014
N Mpa f Mpa A σ?===≤=?，强度满足。
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 ，截面由2∟908?组成的肢尖向下的T 形截面，问是否能承受设计值为870KN 的轴心力？ 解：（1）强度验算 查表得 ∟908?的面积A=13.94cm 2 ，min 2.76x i i cm ==，
387010312.131013942
N Mpa f Mpa A σ?===≥=?，但不超过5%，强度满足。
（2）刚度验算
[]0min
9000
32635027.6
l i λλ=
=
=≤= 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），试经过计算解答：
（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？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？ 解：（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ 查表得I16的面积A=26.1cm 2 ， 6.57x i cm =， 1.89y i cm =
[]02600
4015065.7
x x x l i λλ=
==≤=，a 类截面，查表得0.941x ?=
[]02600
13815018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.353y ?= 0.3532610215198086198.1N Af N KN ?≤=??==。
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
40x λ=，a
类截面，按48x λ==查表得0.921x ?= 138y λ=，b
类截面，按164y λ==查表得0.265y ?= 0.2652610310214411214.4N Af N KN ?≤=??==，承载力无太明显的提高。
（3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
8距uuuuuuuuuuuujuu 因为300198.1N KN KN =≥，所以整体稳定不满足。 在侧向加一支撑，重新计算。
[]02600/2
6915018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.757y ?=
0.7572610215424791424.8300N Af N KN KN ?≤=??==≥，整体稳定满足。
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。 解：H 型钢柱 （1）初选截面
设600.807λ?=?=（b 类）
则32250001028961289.610.807215N A mm cm f ??====?，0800013360
x y l i i mm λ====， 选4284072035HW ???，其面积2
361.4A mm =，18.2x i cm =，10.4y i cm =
（2）验算
[]0800044150182
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.882x ?= []08000
77150104
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.707y ?= 3
2
500010195.72050.707361.410
N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，整体稳定满足。
焊接工字形
（1）初选截面
根据H 型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。 （2）计算参数
24203224001834080A mm =??+?=
33941(42046418400) 3.41012x I mm =
?-?=?，3841232420 3.951012
y I mm =???=?
315.9x i mm ===
，4107.7y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]0800025150315.9
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.953x ?= []08000
74150107.7
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.726y ?= 3
500010202.32050.72634080
N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
420182 6.28(100.174)17.432
b t -'==≤+?= 040022.2(250.574)6218
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。
4.7 图4.40（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 。
解：计算（a ）图截面
（1）计算参数：2
500202*********A mm =??+?=
3294120
8500220500(250) 1.43510122
x I mm =
??+???+=? 3841
220500 4.171012y I mm =???=?
244.5x i mm ===
，4131.8y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]01000041150244.5
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.895x ?= []010000
76150131.8
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.714y ?=
3
320010186.72050.71424000
N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
5008212.3(100.176)17.620
b t -'==≤+?= 050062.5(250.576)638
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。 计算（b ）图截面
（1）计算参数：2
24000A mm =
3284125
10400225400(200) 6.56410122
x I mm =
??+???+=? 3841
225400 2.671012y I mm =???=?
199.6x i mm ===
，4105.5y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]01000050150199.6
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.856x ?= []010000
95150105.5
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.588y ?=
3
320010226.82050.58824000
N Mpa f Mpa A σ??===≥=?，整体稳定不满足。
（3）局部稳定验算
4001027.8(100.195)19.525
b t -'==≤+?= 040040(250.595)72.510
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。
4.8 设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m ，两端铰接，设计轴心压力为1500KN ，钢材为Q235B ，截面无削弱。
解： （1）初选截面：设700.751y λ?=?=（b 类）
则3
22150010928992.890.751215
y N A mm cm f ??====?，
选2［32a ，，其面积2
48.50297A cm =?=，12.44y i cm =
（2）验算实轴的整体稳定
[]07500
60150124.4
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.807y ?= 3
2
150010191.62150.8079710y N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，绕实轴的整体稳定满足。
（3）确定柱宽 设130λ=
?52x λ=
==?07500
144.252
x
x x
l i mm λ=
=
=， 144.2
327.70.440.44
x i b mm =
==?取b=330mm ，如下图所示。
（4）验算虚轴的整体稳定
0 2.24z cm =，41304.7I cm =，1 2.51i cm =
截面对虚轴的参数：
2
474255.22[304.748.50(
)]16402 1.64102
x I cm mm =?+?==?
130x i mm ===， 0750058
133x x x l i λ==
=， 65[]1500.780ox x λλ?===≤=?=
3
2
150010198.32150.7809710
x N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，绕虚轴的整体稳定满足。 （5）缀板的设计
011130 2.5175.3753l i cm mm λ==?==
选用缀板尺寸为-2601808??，则101180753180933l l mm =+=+=，取1930l mm =，
分支线刚度4
3111304.7103276930
I k mm l ?===
缀板线刚度3311(81802)30470255.212
b b I k mm a ==????= 则
1304709.363267
b k k ==≥ 横向剪力297102152453585
V N ??=
== 1124535
930
244705255.2
V l T N a ?=== 130
611
24535
930
2 5.70410222
V l a M T N mm ?=?===??
取焊脚尺寸8f h mm =，采用绕角焊，则焊缝计算长度为180w l mm =
验算焊缝：44705
44.40.78180
f Mpa τ==??，62
6 5.70410188.60.78180f Mpa σ??==??
160160w f Mpa f Mpa ====
第五章
5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.02/kN m 。试选择次梁截面，钢材为Q345钢。
解：1、普通工字形钢
34I45a 143332241x x W cm I cm ==选 3、验算： 1）强度
6
3
410.410272.82951.05143310
x a x x M Mpa f Mp r W σ?====??
2）挠度
3
2.(220)366/(1.22 1.420)391.2/11
2291.26410.488
6410.410313249391324.9391.05295
m
x
W
x r f
x
q kN m k
q kN m
M
ql kN m
x m x W mm cm x r f x
≥=+?==?+??=≥=??=??≥===?
44
5455666000384384 2.0610322411016.77[]15k q l v EIx mm v mm
?=?=?
???== 重选I50a
4
44
54
4647255666000384384 2.06104647210x k X I cm q l v EI =??=?=?
???
3）整稳：不必计算。
4）局稳：因为是型钢，不必验算。
5.3解：图5.54（a ）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b ）]，材料为Q235B 钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160kN (设计值)的作用下，梁能否保证其整体稳定性？
2422max 132301800.81011041041076.980.8/0.81216012
1.2497.38484
2800.840.510181
0.533.2301800.81011
0.880(82/233.2)80012G X A cm q kN m
ql Pl M kN m
y cm
I γ-????
=?+?+?==??=??=+=?+=?????
??+??=
+=?+?+?=??+-??1、计算梁自重
、计算中和轴位置224
3
133413112.8301(33.20.5)101(48.80.5)9344093440281033.23 3.1 1.75
1
(130110)233012 4.7/600/4.7127.7(130)/12
/()0.96
2330
0X X b b y y y y b b cm I W cm y I cm i cm
l i I I I ?βλαη+??-+??-====????
?==
??+?======?=+===、求
查附表22'.8(21)0.8(20.961)0.74
43202354320104822351.750.74127.728102352.50.6
0.2820.282
1.07 1.070.957
2.5
b b b b
y X y b b Ah W f α?βηλ??-=??-=??=?????????=????
??==-=-=4、梁整6
3
497.310184.9215()
0.957281010
b X M Mpa f Mpa W ?????
?===??体稳定计算满足
5.4解：设计习题5.1的中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）。 解：
66/91.2/k q KN m q KN m
==
6
33
66639691.26547.25
547.213682
13689547.2(63)7387.27387.21023849101.05295
k x x x F KN
F KN
V KN
M KN m
M W mm r f =?==?==?==?-?+=??≥==?? （1）试选截面：
max
266
0.430.43
300295
min 400180001.3410[] 1.3410158522(2384910)178617001368101.2 1.2 5.717001703.511.8122384910121700
617006T x w o V w w x w f f l h V mm
he W mm mm
V t mm
h f t mm t mm
W t h A h =?=????===??==?≥=?=?=
==??=-=-0取梁腹板高h 取翼缘1700170053
531062950010629~
~(340~567)50021.224h h f f f f mm
b mm
b mm t mm t mm
========取则取
（2）强度验算：
《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?=
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
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：
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。
《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）
第3章 连接 1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =， 240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 160w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝 长度减去10m m 。 2、计算如2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载P 。已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 /160mm N f w f =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。 2 解：120 P 5 3M ,P 5 3V ,P 54N ?= == p 33.0290 67.0210 p 54 A N 3 e N =????= = σ p 25.0290 67.0210 p 53A N 3 e N =????= = τ p 61.0290 67.06 1210 120p 53 W M 2 3 f M =???? ??== σ 题2图 题1图 1
2 w f 2 22 V 2M N mm /N 160f ) P 25.0()22 .1P 61.0P 33.0( ) ()22 .1( =≤++=τ+σ +σ kN 5.197P ≤ 3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2 160mm N f w f =，没有 采用引弧板，验算该连接的承载力。 3 解：400, 300x y N kN N kN == 2 3 65.90) 82410(87.0210 400mm N l h N w e x f =?-????= = ∑σ 2 3 98.67)82410(87.0210 300mm N l h N w e y f =?-????= = ∑ τ w f f f f f mm N ≤=+=+2 2 222 7.10098 .67)22 .165.90()( τβ σ 4、计算图示角焊缝连接中的f h 。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型，2 160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有 引弧板。 4解：将外力1F ，2F 移向焊缝形心O ，得： 题3图
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。 tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+- =+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f y σF 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：0.00114 y c εεε=-=
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。
《钢结构》 一、单选题 1.钢结构最大的优点在于（）。 A.塑性和韧性好 B.接近匀质等向体 C.钢材具有可焊性 D.钢材强度高自重轻 2.钢结构的最大缺点是（）。 A.造价高，不经济 B.防火性能差 C.耐腐蚀性能差 D.脆性断裂 3.在其他条件（如荷载、跨度等）相同的情况下，自重最轻的是（）。 A.木结构 B.钢筋混凝土结构 C.钢结构 D.砖石结构 4.钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（）。 A.不变 B.降低 C.升高 D.稍有提高，但变化不大 5.钢结构表面长期承受某一温度下的辐射热时，需加隔热保护层。该温度是（）。 A.150°C B.250°C C.320°C D.600°C 6.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.钢材接近各项均质体，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 7.钢中主要的有害元素是（）。 A.硫、磷、碳、锰 B.硫、磷、硅、锰 C.硫、磷、氮、氧 D.硫、磷、硅、碳 8.钢中硫和氧的含量超过限值时，会使钢材（）。 A.变软 B.热脆 C.冷脆 D.变硬 9.在常温和静载作用下，焊接残余应力对下列哪一项无影响（）。 A．强度B．刚度 C．低温冷脆D．疲劳强度 10.在钢构件中产生应力集中的因素是（）。 A．构件环境温度的变化B．荷载的不均匀分布 C．加载的时间长短D．构件截面的突变 11.目前结构工程中钢材的塑性指标，最主要用（）表示。 A.流幅 B.冲击韧性
C.可焊性 D.伸长率 12.进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按（）计算。 A.荷载标准值 B.荷载设计值 C.考虑动力系数的标准荷载 D.考虑动力系数的设计荷载 13.对于承受静荷常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是（）。 A.可选择Q235钢 B.可选择Q345钢 C.钢材应有负温冲击韧性的保证 D.钢材应有三项基本保证 14.在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是（）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 15.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 16.钢材的冷弯性能试验能（）。 A.定量判定钢材的塑性性能和质量好坏 B.定性判定钢材的塑性性能和质量好坏 C.定量判定钢材的塑性性能 D.定性判定钢材的塑性性能 17.钢中含碳量越高（）。 A.强度越高 B.塑性和韧性越差 C.可焊性越差 D.综合A，B，C 18.在碳素结构钢中除纯铁以外的最主要元素是（）。 A.锰 B.碳 C.硅 D.硫 19.在钢材的有益元素中，是脱氧剂的元素是（）。 A.锰和硅 B.锰和钒 C.锰和铜 D.硅和钒 20.钢板按厚度分组的原因是：不同厚度的钢板，其（）。 A.承载力大小不同，厚钢板承载力大 B.承载力大小不同，薄钢板承载力大 C.强度大小不同，薄钢板强度大 D.强度大小不同，厚钢板强度大 21.钢材经历了应变硬化之后( )。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高 22.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( )。
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。
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： ，取每面肢尖焊缝长度 ，取 4．如图所示焊接连接，采用三面围焊，承受的轴心拉力设计值。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： 正面焊缝承受的力： 则侧面焊缝承受的力为： 则 满足要求。
5．试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知(设计值)，与焊缝之间的夹角，钢材为A3，手工焊、焊条E43型。 解：查附表1.2得： ， 满足要求。 6．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。
钢结构计算题精品答案 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 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 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=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N 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 。 22196.69 1100.720.78160w 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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：
第三章 1. 解：Q235钢、2/160mm N f w f =、kN N 600= （1）采用侧面角焊缝 最小焊脚尺寸：mm t h f 6.5145.15.1max =?=≥ 角钢肢背处最大焊脚尺寸：mm t h f 12102.12.1min =?=≤ 角钢肢尖处最大焊脚尺寸：mm t h f 8~9)2~1(10)2~1(=-=-≤ 角钢肢尖和肢背都取 mm h f 8= 查表3-2得：65.01=K 、35.02=K kN N K N 39060065.011=?==，kN N K N 21060035.022=?== 所需焊缝计算长度： mm f h N l w f f w 63.21716087.02103907.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 19.117160 87.02102107.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为： mm h l l f w 63.2338263.217211=?+=+=，取240mm 。 mm h l l f w 19.1338219.117222=?+=+=，取140mm 。 （2）采用三面围焊缝，取mm h f 6= 正面角焊缝承担的内力为： kN f l h N w f f w f 97.16316022.1100267.07.033=?????==∑β 侧面角焊缝承担的内力为： kN N N K N 01.3082/97.16360065.02/311=-?=-=
kN N N K N 02.1282/97.16360035.02/322=-?=-= 所需焊缝计算长度： mm f h N l w f f w 17.229160 67.021001.3087.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 25.9516067.021002.1287.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为： mm h l l f w 17.235617.22911=+=+=，取240mm 。 mm h l l f w 25.101625.9522=+=+=，取110mm 。 2. 解：Q235钢、2/160mm N f w f = （1）取mm d d 17021== 角焊缝受到轴力和剪力的共同作用，且均作用在角焊缝形心处 角焊缝受到轴力为：kN N 23.49915.15.16002 2 =+? = 角焊缝受到剪力为：kN V 82.3321 5.1160022 =+? = f f w h h l 234021702-=-?= 23 /2.19516022.1)2340(4.11023.4997.02mm N f h h l h N w f f f f w f f =?=≤-?=?=βσ 由上式求得：mm h f 55.5≥ 23 /160) 2340(4.11082.3327.02mm N f h h l h V w f f f w f f =≤-?=?=τ 由上式求得：mm h f 49.4≥ 最小焊脚尺寸mm t h f 71.6205.15.1max =?=≥ 故取焊脚尺寸为mm h f 7= 2 23 /2.195/26.156) 72340(74.11023.4997.02mm N f mm N l h N w f f w f f =≤=?-??=?=βσ
高层建筑结构有哪几种结构体系？各种结构体系的优缺点和受力特点如何？答：（1）框架结构体系。优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，也可按需要做成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。缺点是：框架结构的侧向刚度小，水平荷载作用下侧移较大，故需要控制建筑物的高度。（2）剪力墙结构体系。优点是：剪力墙的承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。缺点是：结构自重较大；建筑平面布置局限性大，较难获得大的建筑空间。 （3）框架—剪力墙结构体系。优点是：框架—剪力墙结构房屋比框架结构房屋的水平承载力和侧向刚度都有所提高。 （4）筒体结构体系。优点是：空间性能好。缺点是：容易有剪力滞后现象。框架—筒体结构体系。优点是：这种结构体系兼有框架体系和筒体体系两者的优点，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力。刚臂—芯筒结构体系。优点是：与框架—筒体结构体系相比，刚臂—芯筒体系具有更大的侧向刚度和水平承载力，从而适用于更多层数的高层建筑。 高层建筑地震作用计算的原则有哪些？ 1 一般情况下，应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用;有斜交抗侧力构件的结构，应分别计算各抗侧力构件方向分别考虑水平地震作用； 2 质量和刚度分布明显不对称的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转作用；其他情况应计算单向水平地震作用下的扭转作用； 3 8度9度抗震设计时，高层建筑中的大跨度和场悬臂结构应考虑竖向地震作用 4 7度抗震时的高层建筑应考虑竖向地震时的作用。什么是结构的重力二阶效应？ 1. 重力二阶效应一般包括两部分：一是由于构件自身挠度引起的附加重力效应，二是在水平荷载作用下产生侧移后重力荷载由于该侧移引起的附加效应。 2. 控制和验算结构在风荷载或地震作用下重力P—Δ效应对结构构件性能的降低以及由此 可能引起的结构构件失稳 剪力墙根据洞口的大小，位置等分为几类？其判别条件是什么？各有哪些受力特点？ 1整截面墙：剪力墙无洞口，或虽有洞口但截面洞口的总面积不大于剪力墙总面积的16%，且洞口间距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸时，可忽视洞的影响，称为整剪力墙。 2整体小开洞墙：当剪力墙洞口稍大，且洞口沿竖向成列布置，洞口的面积超过剪力墙墙面总面积的16%：但洞口对剪力墙的受力影响仍较小时，这类墙体称为整体小开洞墙。 3联肢墙：当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整体性大为削弱，其变形截面已不再符合假定，这类剪力墙可看作由若干T单肢剪力墙或墙肢有一系列连梁联接起来的。 4壁式框架：当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或超过墙肢刚度时，剪力墙的手里性能与框架结构相类似。 5错洞墙和叠合错洞墙：受力比较复杂，一般得不到解析解，通常用有限元法进行计算。简述剪力墙结构在水平荷载作用下平面协同工作的假定和计算方法？ 计算方法：（1）结构单元内只有第一类剪力墙时：○ 1将结构单元内沿水平荷载作用方向的m片剪力墙合并为一根竖向悬臂构件，其总刚度为m 片剪力墙的等效刚度○ 2将各楼层的总内力值V,M分配到各片剪力墙上○ 3根据各片剪力墙的内力，进行每片剪力墙中各墙肢的内力分配 （2）结构单元内只有第二类墙体时，其内力和位移可按带刚域的框架采用D值法计算（3）结构单元内同时具有第一第二内墙体时，首先求出水平荷载作用方向第一类剪力墙的总刚度和壁式框架的剪切刚度，然后按照框架-剪力墙协同工作计算出水平荷载作用下结构的位移及第一第二类剪力墙各自的内力值。
《钢结构基础》习题参考答案 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。 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。 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 =， 梁自重估算，由荷规附录A 得钢的重度为m 3，梁的自重为