梯形钢屋架课程设计
一．设计资料
1、 某车间柱网布置：长度72m ；柱距6m ；跨度21m ；无天窗，无悬挂吊车。
2、 屋面结构：采用预应力大型屋面板
3、 钢屋架形式分GWJ21\XXA 、GWJ21\XXB 、GWJ21/XXA 、GWJ21/XXB ，其中“\”
或“/”代表再分杆方向，XX 代表屋面静荷载标准值2.4～6.0kN/m 2共19种（均未包括屋架及支撑自重），A 代表屋架两端支于钢筋混凝土柱顶、B 代表屋架两端均与钢柱头或托架相连，屋架总类型共76种。 4、 活载：屋面雪荷载0.35kN/m2；屋面检修荷载0.5kN/m 2 5、 材质：Q235B 钢，焊条E43XX 系列，手工焊。
6、 支撑体系：两端开间设屋架上、下弦水平支撑和垂直支撑（屋架端部和跨中），系
杆沿房屋纵向通长设置，支撑布置见05G511第7页（一）。 7、 屋架起拱1/500
A A A
A
A A A
A
“/”再分屋架形式及几何尺寸如图
2． 设计计算要求（提供计算书一份，题目为： GWJ21XXXX 梯形钢屋架设计，题目不得
GWJ21\XXB “\”再分屋架形式及几何尺寸如图
GWJ21\XXA
GWJ21/XXB GWJ21/XXA
写错，如毛睿琛为：《GWJ21\36A 梯形钢屋架设计》）：
荷载组合考虑① 永久荷载＋可变荷载和②永久荷载＋半跨可变荷载，提供内力图。 进行各杆件设计、各节点设计和焊缝（连接）计算
与05G511图集荷载相当的21m 屋架进行内力分析比较，而后进行材料总重比较。
3． 绘制2号加长图（轴线比例1：20，杆件、节点1：10）一张，参考05G511图集绘制。
二、荷载计算
永久荷载：
2
22
wk kN/m 3.751= kN/m ）21*0.11+0.12 + 3.4= kN/m ）l 0.11+0.12（ +3.4=g （
可变荷载：
0.7=Ψc 、 0.5kN/m =g 2
Q K
考虑以两种荷载组合
1.全跨永久荷载+全跨可变荷载
2.全跨永久荷载+半跨可变荷载
（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点荷载设计值：
49.271KN 6m m 14
0.3
-21KN/m 5.07.04.1751.335.12=????+?=
）（F （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨永久荷载设计值：
44.924KN 6m m 14
0.3
-21KN/m 751.335.121,1=??
?=F （按永久荷载效应控制的组合）
39.932KN 6m m 14
0.3
-21KN/m 751.32.122,1=??
?=F （按可变荷载效应控制的组合）
半跨可变荷载设计值：
4.347KN 6m m 14
0.3
-21KN/m 5.07.04.121,2=??
??=F （按永久荷载效应控制的组合）
6.210KN 6m m 14
0.3
-21KN/m 5.04.122,2=??
?=F （按可变荷载效应控制的组合）
三、内力计算
因为左右对称，取左半边分析，各杆及结点编号如图3.1；
荷载组合（1）计算简图如图3.2；
荷载组合（2）计算简图如图3.3；
图 3.1 荷载组合（1）
图 3.2 荷载组合（2）
由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见下表3.1
表3.1 桁架杆件内内力组合表
四丶杆件设计
腹杆最大内力N=-391.10KN ，查表，中间节点板厚选用10mm ，支座节点板厚选用12mm 。 1.上弦杆
整个上弦杆采用等截面，按（27）、（28）杆件的最大设计内力设计。
N =-623.03kN
上弦杆计算长度：
杆件
名称 内力系数
内力组合
计算杆
件内力 /kN
全跨① 左半跨② 右半
跨③ 第一种 第二种
F*①
F 1,1*①+F 2,1*② F 1,2*①+F 2,2*② F 1,1*①+F 2,1*③ F 1,2*①+F 2,2*③ 上弦杆 27 -12.64 -6.57 -6.07 -623.03 -588.53 -545.74 -586.38 -542.66 -623.03
28 -12.64 -6.57 -6.07 -623.03 -588.53 -545.74 -586.38 -542.66 -623.03
34
-11.64 -7.57 -4.07 -573.55 -548.39 -511.83 -533.21 -490.14 -573.55 35 -11.64 -7.57 -4.07 -573.55 -548.39 -511.83 -533.21 -490.14 -573.55 36 -7.90 -5.60 -2.30 -389.21 -374.14 -350.19 -359.84 -329.75 -389.21
37 -7.90 -5.60 -2.30 -389.21 -374.14 -350.19 -359.84 -329.75 -389.21 38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
下弦杆 30 12.32 7.53
4.79 606.90 578.19 538.61 566.29 521.61 606.90 31 10.14 6.92 3.23 499.78 479.26 448.00 463.22 42
5.09 499.78 32 4.56 3.33 1.23 224.48 21
6.23 202.61 20
7.09 189.55 224.48
斜
腹
杆
24 -0.31 -2.01 1.70 -15.26 -22.45 -24.84 -6.33 -1.82 -24.84 25 0.36 -1.34 1.70 17.66 10.05 5.99 23.26 24.86 24.86 29 0.74 0.74 0.00 36.38 35.91 34.07 32.70 29.49 36.36 41 -1.53 0.00 -1.53 -75.36 -67.72 -61.06 -74.40 -70.60 -75.36 42 2.75 1.17 1.58 135.44 126.82 117.03 128.59 119.57 135.44 43 -4.36 -2.57 -1.79 -214.80 -204.25 -190.08 -200.82 -185.18 -214.80 44 5.76 3.90 1.86 283.64 271.88 254.09 263.00 241.41 283.64 45 -7.94 -5.80 -2.14 -391.10 -376.73 -352.99 -360.81 -330.24 -391.10 竖
杆
1 0.4
2 0.21 0.21 20.58 19.41 17.98 19.41 17.98 20.58 26 -1.00 -1.00 0.00 -49.27 -48.6
3 -46.1
4 -44.28 -39.93 -49.27 33 -0.50 -0.50 0.00 -24.64 -24.32 -23.07 -22.14 -19.97 -24.64 39 -1.00 -1.00 0.00 -49.27 -48.63 -46.14 -44.28 -39.93 -49.27 40 -1.00 -1.00 0.00 -49.27 -48.63 -46.14 -44.28 -39.93 -49.27
在屋架平面内，计算长度系数为1.0，计算长度
m l l ox 507.1==
在屋架平面外，计算长度系数偏安全地取为2.0，计算长度
m l l oy 014.32==
设λ=60，选用角钢，为b 类截66面，查表得0.807?=。 需要截面积：
228.3590/215807.0623030mm mm
KN N f N A =?==
? 需要的回转半径：
cm cm l i ox
x 51.2607.150==
=
λ
，cm cm
l i oy y 02.560
4.301===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∟125×80×10，短肢相连，如图4.1所示：
图4.1 上弦截面
肢背间距mm a 10=，所提供的
24.3942
mm A =，x i =2.26cm ，y i =6.11cm ，cm y 92.10= （1）刚度验算：
150][68.6626.27.150=<===
λλcm
cm
i l x ox x 150][33.4911.64.301=<==
=
λλcm
cm
i l y
oy y
（2）强度验算：
222/215/205.244.3942770.0623030mm N mm N mm
N A N <=?==
?σ 故所选截面合适。 （2）下弦杆
整个下弦杆采用等截面，按杆件（30）的最大内力设计，即
N =606.9KN
平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为：
cm l ox 450=
所需截面面积：
228.2822/215069006mm mm
KN N f N A n ===
选用2∟100×63×10，短肢相连 肢背间距mm a 10=，所提供的
28.2822mm A n =，x i =1.74cm ，y i =5.01cm
（1）刚度验算：
350][6.25874
.1450
=<===
λλx ox x i l ，满足 （2）强度验算：
222/215/99.2148.2822606900mm N mm N mm
N A N n <===
σ，满足 所选截面合适。
（3）端斜杆（45）
杆件轴力： N =-391.1kN
面内和面外的计算长度系数均为1.0，所以计算长度
m l l oy ox 53.2==
因为o x o y l l =，故采用不等值角钢长肢相并。使x y i i ≈设λ=80，查表得
0.688=?。
22644.02/215688.0391100mm mm
KN N f N A =?==
? 需要的回转半径：
cm cm
l i ox
x 3.1680
0.253==
=
λ
， 因为oy ox l l = ，故采用不等肢双角钢，长肢相并，使y x i i ≈。选用 2L100×70×8，如图4.2 所示。
图4.2 端斜杆截面
肢背间距mm a 10=，所提供的
22788.8mm A =，x i =3.51cm ，y i =2.92cm
（1）刚度验算：
150][72.083.51253=<===
λλcm
cm
i l x ox x ，满足 150][86.642.92253=<==
=
λλcm
cm
i l y
oy y ，满足
（2）强度验算：
222/215/217.82788.80.644391100mm N mm N mm
N A N ≈=?==
?σ 故所选截面合适。
（4）再分式腹杆（24），（25）
再分式腹杆节点15处不断开，采用通长杆件。
最大拉力： KN N -24.8424=）（, KN N 5.9925=）（ 最大压力： KN N -1.8224=）（, KN N 24.8625=）（ 桁架平面内的计算长度系数取1.0，计算长度：
m l l ox 2.031==
平面外的计算长度系数偏安全地取为1.25，计算长度：
m l l ox oy 2.5391.25==
设λ=160，选用角钢，为b 类截面，查表得0.276=?。 需要截面积：
22418.94/2150.27624860mm mm
KN N
f N A =?==
? 需要的回转半径：
cm cm l i ox
x 1.269160203.1===λ，cm cm
l i oy y 1.587160
253.9===λ
根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∟45×5，
肢背间距mm a 10=，所提供的
2429.2mm A =，x i =1.37cm ，y i =2.26cm
（2）刚度验算：
150][148.251.37203.1=<===
λλcm
cm i l x ox x ，满足 150][112.352.269.253=<==
=
λλcm
cm
i l y
oy y ，满足
（2）强度验算：
222/215/184.5429.20.31424860mm N mm N mm
N A N <=?==
?σ 故所选截面合适。
(6)竖腹杆（26）
杆件轴力： N =-49.27kN
桁架平面内的计算长度系数取0.8，计算长度：
m m l l ox 1.2161.520.80.8=?==
平面外的计算长度：
m l l ox oy 1.521.25==
所需截面面积：
22229.16/21549270mm mm
KN N
f N A n ===
选用2∟50×4，肢背间距mm a 10=，所提供的
2389.7mm A n =，x i =1.54cm ，y i =2.43cm
（1）刚度验算：
150][78.9654
.1121.6
=<===
λλx ox x i l ，满足 150][62.552.43152=<==
=
λλcm
cm
i l y
oy y ，满足
（2）强度验算：
222/215/182.18389.70.69449270mm N mm N mm
N
A N <=?==
?σ，满足 所选截面合适。
其余杆件截面设计过程不再一一列出，计算结果统计于下表4.1。
表4.1 桁架杆件截面选择表
杆件 计算内力/kN
截面规格
截面面积/mm 2
计算长度/cm 回转半径
/cm
长细比
容许长细比
[λ] 稳定系数
应力σ/(N/m
m 2)
名称 编号 ox l oy l x i y i x λ y λ x ? y ? 上
弦 27,28 -623.03
2L125x80x10 3942.0 150.7 301.4 2.26 6.11 66.7 48.3 150 0.77
205
下弦
30
606.9
2L100x63x10 2823.0 450.0
1.74 5.01 258.6
350
215 斜腹杆
24,25 -24.84
2L45×5 429.2
203.1 253.9 1.37 2.26 148.3 112.4 150 0.314 185 29
36.36
2L56×4 439.0
224.5 280.6 1.73 2.67 129.8 105.1 150 0.386 215 41 -75.36 2L80×6 939.7
312.4 390.5 2.47 3.65 126.5 107.0 150 0.406 198 42 135.44 2L90×8 1394.4
286.4 358.0 2.76 4.09 103.8 87.5 150 0.532 183 43 -214.8 2L100×10 1926.1
286.4 358.0 3.05 4.52 93.9 79.2 150 0.594 188 44 283.64
2L110×10 2126.1
253.0 316.3 3.38 4.93 74.9 64.1 150 0.721
185 45 -391.1 2L100×80×8 2788.8 253.0 253.0 3.51 2.92 72.1 86.6 150 0.644
218 竖杆
26 -49.27 2L50×4 389.7
121.6 152.0 1.54 2.43 79.0 62.6 150 0.694 182 39 -49.27
2L56×5 541.5
207.2 259.0 1.72 2.69 120.5 96.3 150 0.434 210 40 -49.27 2L56×4 439.0
183.2 229.0 1.73 2.67 105.9 85.8 150 0.517 217 1
20.58
2L56×3 334.3
243.2 304.0 1.75 2.64 139.0 115.2 150 0.464 133 33 -24.64
2L45×3 265.9
159.2 199.0 1.4 2.22 113.7 89.6 150 0.472
196
五、节点设计
各杆件的计算内力、截面规格及形心距o y 汇总见表5.1所示。
表5.1杆件信息汇总表
杆件
计算内力/kN
截面规格
0y
/mm 2
名称 编号
上弦 27,28
-623.03 2L125x80x10 19.2 下弦
30 606.9 2L100x63x10
15.8 斜腹杆
24,25
-24.84 2L45×5 13.0 29
36.36 2L56×4 15.3 41 -75.36 2L80×6 21.9 42 135.44 2L90×8 25.2 43 -214.8 2L100×10 28.4 44
283.64
2L110×10
30.9
45 -391.1 2L100×80×8
3.04 竖杆
26 -49.27 2L50×4 15.3 39
-49.27 2L56×5 15.7 40 -49.27 2L56×4 15.3 1 20.58 2L56×3 14.8 33
-24.64
2L45×3
12.2
1．下弦节点“21”
（1）腹杆与节点板的连接焊缝 （a ）（44）杆
杆件轴力N=283.64KN ，截面为2L110×10，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系 数分别为α=0.7，β=0.3,角焊缝强度设计值2/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4105.15.112
102.12.11,max
min
,min max ,8=?==≥=?==≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 12782160
87.021064.2837.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α 取mm l 3011=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4101.51.59
12
,max min ,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm h 所需焊缝长度
mm h f
h N
l f w
f
f 7562160
67.021064.2833.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 802=。 （b ）（43）杆
杆件轴力N=-214.8KN ，截面为2L100×10，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系 数分别为α=0.7，β=0.3,角焊缝强度设计值2
/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4105.15.112
102.12.11,max
min
,min max ,8=?==≥=?==≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w f f 10082160
87.021014.827.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α
取mm l 0011=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4101.51.58
22,max min ,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm
h 所需焊缝长度
mm h f
h N
l f w
f
f 6062160
67.021014.823.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 602=。 （c ）（40）杆
杆件轴力N=--49.27KN ，截面为2L56×4，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为α=0.7，β=0.3,角焊缝强度设计值2
/160mm N f w
f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
4
4.81.21,min min ,min max ,4==≥==≤=t h t h f f f mm
h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 3842160
47.021049.277.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α 取mm l 501=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
4
4
2,min min ,max ,4==≥==≤=t h t h f f f mm
h 所需焊缝长度
mm h f
h N
l f w
f
f 2442160
47.021049.273.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 502=。
（2）节点详图
根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，如图5.1 所示，从而确定节点板尺寸为380mm ×320mm 。
图5.1 下弦节点“21”
（3）下弦与节点板的连接焊缝
下弦与节点板的连接焊缝长度 =l 380mm ， 所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN=499.78-224.48=275.3KN 。下弦杆截面为2L100x63x10，节点板厚10mm ，肢尖与肢背的焊脚尺寸都取：
7.4105.15.16max min ,===≥=t h mm h f f
焊缝计算长度
mm h mm h l l f f w 36066060683628032=?=≥=?-=-=,取mm l w 360=
受力较大的肢背处的焊缝应力为
223
/160/27.68360
67.02103.27575.07.02mm N f mm N l h N
w f w f f =≤=?????=??=ατ，满足。
2．上弦节点“22”
（1）腹杆与节点板的连接焊缝 （a ）(44)杆
(44)杆与节点板的焊缝尺寸和节点“21”相同。 （b ）(45)杆
杆件轴力N=-391.1KN ，截面为2L100×80×8，节点板厚 10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为α=0.65，β=0.35，角焊缝强度设计值2
/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4105.15.19.6
82.12.11,max
min
,min max ,8=?==≥=?==≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 15882160
87.0210391.165.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α 取mm l 6011=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4101.51.56
22,max
min
,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 11462160
67.0210391.135.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 1202=。
（2）节点详图
根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，如图5.2 所示，从而确定节点板尺寸为 。
图5.2 上弦节点“22”
（3）上弦与节点板的连接焊缝
上弦与节点板的连接焊缝长度 380mm ， 所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN=389.21-0=389.21KN 以及节点荷载P=49.27KN 。上弦杆截面为2L125x80x10，节点板厚10mm 。
（a ）上弦肢背与节点板的槽焊缝
上弦肢背与节点板的槽焊缝承受节点荷载P ，槽焊缝按两条mm t h f 55.0== 的角焊缝
计算。屋面倾角)10/1arctan(
=α，节点荷载P 的偏心距e=20mm 。 槽焊缝所受的应力为
23/89.1)
52380(57.020995
.01027.497.02sin mm N l h P w f f =?-?????=?=ατ
22
332
/25.07)52380(57.0220995.01027.496)52380(57.02995.01027.497.02cos 67.02cos mm N l h Pe l h P w
f w f f =?-???????+?-?????=?+?=
α
ασ 222
22
/1281608.08.064.2089.122.107.25mm N f w f f f
f =?=≤=+??? ??=+???? ??τβσ，满足。 （b ）上弦肢尖与节点板的连接焊缝
上弦肢尖的两条角焊缝承担偏心荷载?N ，偏心距e=60mm 。取焊脚尺寸
{
7
.4101.51.58
2max
min
,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
肢尖焊缝所受的应力为
23
/91.125)62380(67.021021.3897.02mm N l h N w f f =?-????=??=τ
2
2
32/17.123)
62380(67.02601021.38967.026mm N l h Ne w f f =?-??????=??=σ 222
22
/160161.3925.91122.1123.17mm N f w f f f
f =≈=+??? ??=+???? ??τβσ。满足
3．有工地拼接的下弦节点“1”
“1”节点与一般下弦节点的区别在于节点处弦杆中断而需对弦杆进行拼接。 （1）拼接角钢的截面和长度
弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与原来的角钢相紧贴，并便于施焊， 需将拼接角钢顶部截去棱角，宽度为16mm （角钢内圆弧半径），且将垂直肢截去
mm t h f 5++(t 为角钢厚度），见图5.3所示。因切割而对拼接角钢截面的削弱考虑由节
点板补偿而不计。
拼接角钢与下弦杆共有4条角焊缝，都位于角钢的肢尖，承担节点两侧弦杆中较小的内力设计值2N ，对于下弦杆，可偏安全地取f A N 22=。
下弦杆截面为 2L100x63x10，2
28.23cm =A 。焊脚尺寸取为
{
7
.4101.51.58
2max
min
,max ,8===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
所需的拼接角钢总长度为
m m h f h Af l f
w
f f s 391028216087.042151028.2322027.0422=+????
???+?????=+?
??
? ?
?+?= 取mm l s 400=。
（2）(1)杆与节点板的连接角焊缝
杆件轴力N=20.58kn ，截面2L56×3，节点板厚10mm ，按构造要求确定焊缝尺寸。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
4
3.61.21,min max ,min min ,4==≤==≥=t h t h f f f mm
h
所需焊缝长度
()mm
h h l f f 48240,10max 2,2,1=+≥
取mm l 501=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
4
3
2,min max ,min ,4==≤==≥=t h t h f f f mm
h 所需焊缝长度
()mm
h h l f f 48240,10max 2,2,2=+≥
取mm l 502=。
（3）(24)杆与节点板的连接角焊缝
杆件轴力N=-24.84KN ，截面为2L45×5，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系 数分别为α=0.7，β=0.3,角焊缝强度设计值2
/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4105.15.112
102.12.11,max
min
,min max ,8=?==≥=?==≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w f f 25.782160
87.021024.847.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α
取mm l 501=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
7
.4101.51.59
12,max
min
,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 17.562160
67.021024.843.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 502=。
（4）节点详图
根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，如图5.3所示。图中，屋架右半边运输单元上的构件必须在工地装配后才能与节点板焊接，已以工地焊缝代号标明。
图5.3 下弦节点“1”
（5）下弦与节点板的连接焊缝
下弦与节点板的连接焊缝长度=l 140mm ，下弦杆与节点板连接焊缝的计算内力取
21N N N -=? 和0.151N 两者中的较大值，“1”节点处KN N N 90.60621==，下弦杆
截面为2L100x63x10，节点板厚10mm ，肢尖与肢背的焊脚尺寸都取：
7.4105.15.16max min ,===≥=t h mm h f f
焊缝计算长度
mm h l l f w 258622702=?-=-=,取mm l w 250=
受力较大的肢背处的焊缝应力为
223
/160/30.3250
67.0210606.90.157.07.02mm N f mm N l h N
w f w f f =≤=??????=??=ατ，满足。
4．屋脊节点“2”
“2”节点与一般上弦节点的区别在于节点处弦杆中断而需对弦杆进行拼接。 （1）拼接角钢的截面和长度
与“2”节点类似，拼接角钢采用上弦杆同号角钢，顶部截去棱角，宽度为11mm ，垂直肢截去mm t h f 5++，见图 5.4所示。
拼接角钢与上弦杆共有4条角焊缝，都位于角钢的肢尖，承担节点两侧弦杆中较小的内 力设计值KN N 03.6232-=。上弦杆截面为2L125x80x10，焊脚尺寸取为
{
7
.4101.51.58
2max
min
,max ,8===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
所需的拼接角钢总长度为
m m h f h N l f
w
f f s 7.409038216087.0410623.0323027.04232
=+????
???+????=+?
??
? ?
?+?= 取mm l s 420=。 （2）腹杆与节点板的连接焊缝
（a ）（29）杆
杆件轴力N=36.36KN ，截面为2L56×4，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为α=0.7，β=0.3，角焊缝强度设计值2
/160mm N f w
f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
4
4.81.21,min min ,min max ,4==≥==≤=t h t h f f f mm
h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w
f f 36.442160
47.021036.367.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α 取mm l 501=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
4
4
2,min min ,max ,4==≥==≤=t h t h f f f mm
h 所需焊缝长度
mm h f
h N
l f w
f
f 20.242160
47.021036.363.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 502=。
（b ）“1”杆
“1”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“1”相同。 （3）节点详图
根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按
比例绘出节点详图，如图5.4所示。图中，屋架右半边运输单元上的构件必须在工地装配后才能与节点板焊接，已以工地焊缝代号标明。
图5.4 屋顶节点
（4）上弦杆与节点板的连接焊缝
上弦肢背与节点板的槽焊缝长度mm l 1941= ，承受节点荷载P=24.635KN ；肢尖焊缝长度mm l 2102=，承受偏心荷载KN 45.930.15N 2=。上弦杆截面为2L125x80x10，节点板厚10mm 。
（a ）上弦肢背与节点板的槽焊缝
槽焊缝按两条mm t h f 55.0==的角焊缝计算。屋面倾角)10/1arctan(
=α，节点荷载 P 的偏心距mm e 15=。
槽焊缝所受的应力为
23/2.33)
52160(57.020995.01024.6357.02sin mm N l h P w f f =?-?????=?=ατ
2
2
332
/36.78)
52160(57.0215995.01024.6356)52160(57.02995.01024.6357.02cos 67.02cos mm N l h Pe l h P w
f w f f =?-???????+?-?????=?+?=
α
ασ 222
22
/1281608.08.030.242.3322.136.78mm N f w f f f
f
=?=≤=+??? ??=+???? ??τβσ，满足。 （b ）上弦肢尖与节点板的连接焊缝
上弦肢尖的两条角焊缝承担偏心荷载?N ，偏心距e=60mm 。取焊脚尺寸
{
7
.4101.51.58
2max
min
,max ,6===≥=-=≤=t h t h f f f mm h
肢尖焊缝所受的应力为
23
2/72.71)62165(67.021093.457.020.15mm N l h N w f f =?-????=?=τ
2
2
322/171.09)
62165(67.02601093.4567.020.156mm N l h e N w f f =?-??????=??=σ 222
22
/160157.9672.7122.1160.43mm N f w f f f
f =≤=+??? ??=+???? ??τβσ，满足 5．支座节点“24”
为便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距不小于水平肢的边长，且不小 于130mm ，取160mm 。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板相同，厚度都 为12mm 。
（1）支座底板的尺寸 （a ）底板的平面尺寸
支座反力R=492.7KN ，锚拴直径d=24mm ，锚拴孔直径0d =2d=48mm ，底板的平面尺寸采用240×220mm ，C25混凝土强度设计值2/5.12mm N f c =考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，验算柱顶混凝土的抗压强度：
()()222
02.493038/5.0482142408/5.0mm d A A n =+-?=+-=ππ
223
/5.12/99.92
.49303107.492mm N f mm N A R c n =≤=?==σ,满足
（b ）底板的厚度
节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，所受应力2
/9.99mm N =σ，两支承边之间的对角线长度以及支承边交点到对角线的距离分别为
mm b mm a 2.756.151100212240,6.15110021224012
2
1=????
??-=
=+??
? ??-= 5.06.151/2.75/11≈=a b ,查表可得0.0602=β，则单位宽度最大弯矩为：
mm N a M ?=??==7.138216.15199.90602.0221βσ
底板厚度为：
mm f M t 1.20205
7.1382166=?==
，取mm t 21=
（2）节点板的尺寸
（a ）腹杆与节点板的连接焊缝 （33）杆
件轴力N=-24.64KN ，截面为2L45×3，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为α=0.7，β=0.3，角焊缝强度设计值2/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
3
3.61.21,min min ,min max ,3==≥==≤=t h t h f f f mm
h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w f f 31.732160
37.021024.647.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α
取mm l 501=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
{
3
3
2,min min ,max ,3==≥==≤=t h t h f f f mm
h 所需焊缝长度
mm h f
h N
l f w
f
f 1732160
37.021024.643.027.0232
,2,2=?+?????=+?=
β 取mm l 502=。
（45）杆
（45）杆与节点板的焊缝尺寸和节点“21”相同。 （b ）下弦与节点板的连接焊缝
（32）杆在节点板处断开，其焊缝尺寸的计算与腹杆相同。杆件轴力N=-224.48KN ， 截面2L100x63x10，节点板厚 12mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为α=0.75，β=0.25，角焊缝强度设计值2
/160mm N f w f =。
肢背焊缝焊脚尺寸取
{
5.2
215.15.112
102.12.11,max
min
,min max ,6=?==≥=?==≤=t h t h f f f mm h
所需焊缝长度
mm h f h N
l f w f f 137.362160
67.0210224.4857.027.023
1,1,1=?+?????=+?=α
取mm l 1401=。 肢尖焊缝焊脚尺寸取
《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。
答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释
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。
钢结构设计原理(专升本)阶段性作业2 总分: 100分考试时间:分钟 单选题 1. 采用摩擦型高强螺栓连接的两块钢板，如图所示，I－I危险截面所受的力为_____ 。 (4分) (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 参考答案：B 2. 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，_____采用E4 3焊条。(4分) (A) 不得 (B) 可以 (C) 不宜 (D) 必须 参考答案：B 3. 在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的_____ 。(4分) (A) 5倍 (B) 10倍 (C) 15倍 (D) 20倍 参考答案：A 4. 摩擦型高强度螺栓抗拉连接，其承载力_____。(4分) (A) 比承压型高强螺栓连接小 (B) 比承压型高强螺栓连接大 (C) 与承压型高强螺栓连接相同 (D) 比普通螺栓连接小
参考答案：B 7. 排列螺栓时，若螺栓孔直径为，螺栓的最小端距应为_____。(4分) (A) 1.5 (B) 2 (C) 3 (D) 8 参考答案：B 8. 如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足_____要求。 (4分) (A) 6≤h≤8~9mm
参考答案：A 11. 单个螺栓的承压承载力中,[]，其中∑t为_____。 (4分) (C) 与侧面角焊缝的计算式相同 (D) 取＝1．22 (1).对接 14. 当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝轴线的长度计算时应减去___(2)___ 。(4分) (1).参考答案:2t 15. 在受拉的螺栓连接中，普通螺栓所受拉力的大小不仅与外力有关，还与被连接板件的_ __(3)___ 有关。(4分) (1).刚度 (1).承受静力荷载 (2).参考答案:间接承受动力
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?=
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 钢结构（一）B 卷 参考答案 ————————————————————————————————— 一、判断题（每小题1分，共10分） 1. 钢结构既耐热又耐火。 ( ) 2. 建筑结构常用的钢材（如Q235钢）塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。 ( ) 3. 梁的翼缘与腹板间的角焊缝长度w l 可以大于f h 60。 ( ) 4. 设置柱子横隔的目的是提高其抗弯刚度。( ) 5. 轴心受拉杆的设计时，只需计算其强度和刚度。( ) 6. 轴心受压格构柱的斜缀条与平行弦桁架中腹杆的计算方法完全一样。 ( ) 7. 轴心受压柱脚的靴梁，其计算简图为双向悬臂构件。 ( ) 8. 拉弯构件一般发生强度破坏和失稳破坏。 ( ) 9. 承压型高强螺栓连接是以栓杆受剪和栓杆与孔壁相互挤压传递荷载为主，与摩擦型高强螺栓相比，其连接变形大，不适宜于直接承受动力荷载。 ( ) 10. 当组合截面简支梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。 ( ) 二、选择题（每小题1.5分，共15分） 1. 冲击韧性愈高，说明钢材在冲击荷载作用下 ( )。 A 、不易向脆性转化 B 、容易向脆性转化 C 、可承受很大的压力 D 、可承受很大的剪力 2. 轴心受压双肢格构柱的分肢间距是根据（ ）确定。 A 、抗剪承载力 B 、根据绕实轴和绕虚轴的等稳定条件 C 、单位剪切角 D 、分肢稳定 3. 在焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的 ( ) A 、提高梁的抗剪强度 B 、提高梁的抗弯强度 C 、提高梁的整体稳定 D 、提高梁的局部稳定 4. 轴压格构柱的等稳定设计是指（ ）。 A 、y x λλ= B 、y λλ=1 C 、y x i i = D 、y x λλ=0 5. 进行疲劳计算时，计算点的应力幅应按（ ）确定。 A 、考虑动力系数的荷载设计值 B 、考虑动力系数的荷载标准值 C 、不考虑动力系数的荷载设计值 D 、不考虑动力系数的荷载标准值
大作业2 一、判断题 1. 试验证明，钢材的疲劳强度主要与构造状况、应力幅和循环荷载重复次数有关，而与钢材的强度并无明显关系。(V ) 2. 在承受静力荷载的角焊缝中，侧面角焊缝的强度设计值比正面角焊缝小。(V ) 3. 轴心受力构件的计算内容都属于按承载能力极限状态计算，计算时应采用荷载的标准值。 (X ) 4. 焊接时产生裂纹的主要原因是不合适的焊接工艺，裂纹为纵向。(X ) 5. 高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以垂直荷载作用为主。 X)二、单项选择题 1．钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为( C ) A. 制造工厂化 B .密闭性好 C.自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D .具有一定的耐热性 2. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是( B )时的力学性能指标 A. 承受剪切 B.单向拉伸 C.承受弯曲 D.两向和三向受力 3. 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 .升咼不多 4. 当碳素钢用于钢结构时，我国钢结构设计规范推荐采用( B ) A. Q215钢 B. Q235钢 C. Q255钢 D. Q275钢 5. 设计承重结构或构件时，承载能力极限状态涉及的计算内容有哪些( D ) A.强度、梁的挠度 B .稳定性、柱的变形 C.梁的挠度、柱的变形 D .强度、稳定性 6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是( C )。
A.冷却速度太快 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 7. 计算梁的（A ）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 8. 梁腹板屈曲后强度产生的原因是（A ） A. 在腹板中产生薄膜张力场，从而使发生微小屈曲的板件能继续承受增加的荷载 B. 在腹板中产生压力场，使腹板处于三向受力状态，提高了腹板钢材的折算强度 C. 通过人为措施改变腹板局部屈曲模式，变剪切屈曲为弯曲屈曲 D. 通过人为增加腹板的厚度和减小横向加劲肋间距，从而使局部屈曲不会发生 9、单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称平面内，且使较大翼缘受压时，构件达到临界状态的应力分布（ A ） A、可能在拉、压侧都出现塑性 B、只在受压侧出现塑性 C、只在受拉侧出现塑性 D拉压侧都不会出现塑性 10、在选择普通梯形钢屋架的端斜杆双角钢截面时，为使截面更加经济合理，采用（ C ） A. 两等边角钢组成的T形截面 B. 两不等边角钢短肢相连 C. 两不等边角钢长肢相连 D. 两等边角钢组成的十字形截面 三.、简答题 1. 塑性和韧性的定义，两者有何区别，冷弯性能和冷作硬化对结构设计的意义是什么？ 答：塑性是指当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形而不立即断裂的性 质；韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性同塑性有关，但不 完全相同，是强度和塑性的综合表现。冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变
按构造要求确定焊角高h f 为 h fmin =1.5t =1.5?10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm 取盖板截面为260?6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ???=21 查表1－4得f w t =160 N/mm 2
则 kN N 8.42631616022.167.026021=?????= 接缝一侧一条焊缝需要长度 ()mm f h N N L w t f W 57516067.0410975.40955057.043 1=+????-=+???-= 取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+?=+?= 3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ?=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M I I M w w = ） 解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值 () 4237393605953601440006124021200.1121 cm I =+=???+??= 431440001200.112 1 cm I w =??= 21201120cm A w =?= 验算正应力 m kN M I I M w w ?=?== 9.486739360 1440002500
2 24 6/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=??==σ满足 验算剪应力 222 3 /125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=??==τ满足 验算折算应力 222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =?<=?+=+τσ 满足要求 3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值 kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。 (1) 支撑与节点板采用角焊缝相连，焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。 (2) 节点板与端板用两条角焊缝相连，试演算该连接焊缝强度。 解：查附表1-4得2/160mm N f w f = (1) 采用两边围焊，肢背、肢尖的受力为 kN N K N 2103007.011=?=?= kN N K N 903003.022=?=?= 据题设焊脚高度为 mm h f 81=，mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
题目一：钢板用高强度螺栓摩擦型连接的承载力 如下图所示，双盖板拼接的钢板连接。钢板钢材为Q235号钢。采用摩擦型高 强度螺栓连接，螺栓性能等级为10.9级，M20螺栓孔径d 。为21.5mm 。构件接 触面经喷砂后涂无机富锌漆， J =0.35。作用在螺栓群重心处的轴向拉力 N 二800kN 。 要求：验算承载力。 解：根据钢结构规范7.2.2 忧=0.9g ” p=0.9 X 2X 0.35 X 155=97.65KN 螺栓群可承受拉力验算： N=10X 97.65=976.5KN > 800KN 螺栓群承载力符合要求; 无栓孔削弱的钢板承载力验算： N=Af=14X 370X 215=1113.7KN > 800KN 无削弱截面满足; 栓孔处净截面验算(考虑孔前传力)： _ AJ 14X(370-5X21^)X215 證 l-0-SX^ 削弱截面满足； 故承载力满足要求。 a 0141 9 二 1053.5KN>800KN
题目三：轴心受压柱整体稳定计算 一重型厂房轴心受压柱，截面为双轴对称焊接工字钢，如图所示，翼缘为轧制, 钢材为Q390该柱对两个主轴的计算长度分别为l °x "5m , l °y =5m 要求：试计算其最大稳定承载 力N max 。 解： （1）截面特性计算: A =2 80 40 120 -2 4 3 = 976cm 2 1 80 1203 -77 1123 A 2.51 106cm 4 12 A =2 — 4 803 =3.41 105cm 4 12 976 （2）稳定承载力计算： 查表得，x =0.851, \ =0.811 2 7 N max 二 y Af =0.811 976 10 315 = 2.49 1 07N 题目四：摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接有何差异？ 答：高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧， 足以 产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受 力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种， 两者的 本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范 围等方面都有很大的不同。 在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达 到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态， 也即是保 Ix iy i y 5 3 ?41 10 =18.69cm A i x I 5 2.51 10 0.71cm
《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）。
《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=?==
大作业2 一、判断题 1.试验证明，钢材的疲劳强度主要与构造状况、应力幅和循环荷载重复次数有关，而与钢材的强度并无明显关系。（√） 2.在承受静力荷载的角焊缝中，侧面角焊缝的强度设计值比正面角焊缝小。（√） 3.轴心受力构件的计算内容都属于按承载能力极限状态计算，计算时应采用荷载的标准值。（×） 4.焊接时产生裂纹的主要原因是不合适的焊接工艺，裂纹为纵向。（×） 5.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以垂直荷载作用为主。（×） 二、单项选择题 1．钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（ C ） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性 2．钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（ B ）时的力学性能指标 A．承受剪切B．单向拉伸 C．承受弯曲D．两向和三向受力 3. 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 4. 当碳素钢用于钢结构时，我国钢结构设计规范推荐采用（ B ） A．Q215钢B．Q235钢 C．Q255钢D．Q275钢 5. 设计承重结构或构件时，承载能力极限状态涉及的计算内容有哪些（ D ） A．强度、梁的挠度 B．稳定性、柱的变形 C．梁的挠度、柱的变形 D．强度、稳定性 6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ）。
A．冷却速度太快 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 7. 计算梁的（ A ）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 8. 梁腹板屈曲后强度产生的原因是（ A ） A．在腹板中产生薄膜张力场，从而使发生微小屈曲的板件能继续承受增加的荷载 B．在腹板中产生压力场，使腹板处于三向受力状态，提高了腹板钢材的折算强度 C．通过人为措施改变腹板局部屈曲模式，变剪切屈曲为弯曲屈曲 D．通过人为增加腹板的厚度和减小横向加劲肋间距，从而使局部屈曲不会发生 9、单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称平面内，且使较大翼缘受压时，构件达到临界状态的应力分布（ A ） A、可能在拉、压侧都出现塑性 B、只在受压侧出现塑性 C、只在受拉侧出现塑性 D、拉压侧都不会出现塑性 10、在选择普通梯形钢屋架的端斜杆双角钢截面时，为使截面更加经济合理，采用（ C ）A．两等边角钢组成的T形截面 B．两不等边角钢短肢相连 C．两不等边角钢长肢相连 D．两等边角钢组成的十字形截面 三.、简答题 1.塑性和韧性的定义，两者有何区别，冷弯性能和冷作硬化对结构设计的意义是什么？ 答：塑性是指当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形而不立即断裂的性质；韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性同塑性有关，但不完全相同，是强度和塑性的综合表现。冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变
北京科技大学远程教育学院 《钢结构》（模拟题1） 一、填空题（每空在1分，共10分） 1.钢结构设计规范中，荷截设计值为荷载标准值乘以荷载分项系数。 2.对于组合梁的腹板，若h0/t w= 120时，按要求应在腹板上配置横向加劲肋。 3.轴心受拉构件计算的内容有强度和刚度。 4.实腹式轴心受压构件应进行强度、稳定性(或整体稳定性，局部稳定性) 和长细比计算。 5.计算双肢格构式轴心受压构件绕虚轴x轴弯曲的整体稳定性时，其轴心压整体稳定系数 ?应根据换算长细比查表确定。 6.弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯构件应进行强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、单肢稳定性、刚度和缀材的计算。 7.设计采用大型屋面板的铰支承梯形钢屋架下弦杆载面时，如节间距为l，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取l。 8.影响钢结构构件及其连接的疲劳性能因素有构造状况、应力幅和应力循环次数。 9.角焊缝中的最大焊脚尺寸h f,max=1.2t，其中t为较薄焊件厚度。 10.在钢结构中，当结构的表面长期受辐射热达150 ℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，宜采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等)。 二、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.有四种不同厚度的Q345钢，其中 A 厚的钢板强度设计值最高。 A.12 mm B.18 mm C.36 mm D.52 mm 2.格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑B_ A.剪力的影响 B.单面连接偏心的影响 C.构件的焊接缺陷形的影响
D.节点构件不对中的影响 3.下图为承受固定集中力设计值F(包括梁自重)的等截面组合梁， 截面1 - 1处需验算折算应为，其验算部位为 C_ A.1 B.2 C.3 D.4 4.焊接之字形梁的腹板局部稳定常采用配置加劲肋的方法来解决，若 h 0/t w >160y f /235时， D 。 A.可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋 B.可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋和横向加劲肋 C.可能发生弯曲失稳，应配置横向加劲肋 D.可能剪切失稳和弯曲失稳，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋 5.梁的支承加劲肋应设置在 B_ A.弯曲应力大的区段 B.上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 C.剪应力较大的区段 D.有吊车轮压的部位 6.按钢结构设计规范规定，实腹式轴心受压构件整体稳定性的公式N / A ≤f 的物理意义是 D 。 A.构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值 B.构件截面上最大应力不超过钢材强度设计值 c.构件截面上的平均应力不超过欧拉临界应力设计值 D.构件轴心压力设计值不超过结件稳定极限承载力设计值 7.在下图中的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸h f 应满足 B 。
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
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
1、钢结构的特点有哪些？ 和其它材料的结构相比，钢结构具有以下特点： 一、钢结构重量轻 钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。 二、钢材的塑性和韧性好 塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证 三、钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。 四、钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短 钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。 五、钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好。 六、钢结构的耐热性好，但防火性能差 钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。 七、钢材易于锈蚀，应采取防护措施 钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护 2、什么是钢材的疲劳破坏？ 在方向大小周期性变化的力的作用下，经过一定时间后钢材发生突然断裂的现象，称为疲劳破坏。 疲劳破坏的特点主要有三点：1.力为周期性变化的力；2.力不一定很大；3.断裂很突然，没预兆。 疲劳破坏发生的主要原因为：材料薄弱部位产生应力集中---产生微裂纹---损伤累积---突然断裂。 3、钢结构的连接方法有哪些？ 焊接、栓接、铆接
成绩： 钢结构 形成性考核册 专业：土木工程 学号： 姓名： 河北广播电视大学开放教育学院 （请按照顺序打印，并左侧装订）
钢结构形考作业一 一、单项选择题 1．下列关于我国目前的钢结构设计说法正确的一项是（ C ） A ．全部采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法 B ．采用分项系数表达的极限状态设计方法 C ．除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法 D ．部分采用弹性方法，部分采用塑性方法 2．按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑（ C ） A ．荷载效应的基本组合 B ．荷载效应的标准组合 C ．荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合 D ．荷载效应的频遇组合 3．在结构设计中，失效概率f P 与可靠指标β的关系为（B ） A ．f P 越大，β越大， 结构可靠性越差 B ． f P 越大，β越小，结构可靠性越差 C ．f P 越大，β越小，结构越可靠 D ． f P 越大, β越大，结构越可靠 4．下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，符合《钢结构设计规范》的一组是 （ B ） A ．计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值； B ．计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值； C ．计算疲劳和正常使用极限状态时，应采用荷载标准值； D ．计算疲劳和正常使用极限状态时，应采用荷载设计值。 5．塔架和桅杆的结构形式属于（ A ） A ．高耸钢结构 B ．板壳结构 C ．轻型钢结构 D ．大跨结构 6．相同跨度的结构承受相同的荷载，普通钢屋架的重量为钢筋混凝土屋架的（ B ） A ．1/3～1/2 B ．1/4～1/3 C ．1/20～1/10 D ．1/30～1/20 7．在构件发生断裂破坏前，具有明显先兆的情况是（ B ） A ．脆性破坏 B ． 塑性破坏 C ．强度破坏 D ．失稳破坏 8．钢材的设计强度是根据（ C ）确定的