《钢结构基本原理》
一、填空题（共10空，每空1分，共10分）
1.实腹式压弯构件可能出现的破坏形式有：强度破坏、_刚度破坏
__、_整体失稳_、翼缘屈曲和腹板屈曲。
2.角焊缝的计算长度不宜过小，钢结构设计规范规定：角焊缝的计算长度l w≥__8hf或__40__，此规定适用于侧面角焊缝和正面角焊缝。
同时侧面角焊缝的长度也不宜过长，钢结构设计规范规定：侧面角焊缝的计算长度，当连接承受静力荷载或间接承受动力荷载时不宜大于60hf。
3. 设计轴心受力构件时要满足钢结构设计的两种机型状态要求，对轴心受压构件的承载力极限状态的要求有强度和稳定两类问题。
4.在进行钢结构抗火计算时，应考虑温度内力和变形的影响，计算钢结构中某一构件受火升温的温度效应时，一般将受火构件的温度效应等效为杆端作
用力。
摩擦型高强度螺栓的抗剪连接是靠来传递剪力。
A.螺杆抗剪和承压
B.螺杆抗剪
C.螺杆承压
D.连接板件间的摩擦力
2.在构件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。
3.钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算。
A、强度、弯矩租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。
4.在简支钢梁中已配置横向加劲肋，但不能满足局部稳定，需采取加劲构造，
以下方案正确的是。
A、横向加劲肋加密；
B、纵向加劲肋，设在腹板上部；
C、纵向加劲肋，设在腹板下部；
D、加厚腹板。
5.单向压弯构件的整体失稳形态可能是。
A、弯扭失稳和扭转失稳；
B、扭转失稳和弯曲失稳；
C、弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳；
D、弯曲失稳和弯扭失稳。
6.直接承受力荷载的连接部位，采用_____ _连接好。
A、对接焊缝；
B、角焊缝；
C、普通螺栓；
D、摩擦型高强螺栓；
7.T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸h
fmin =1.5
2
t，最大焊脚尺寸
h fmax =1.2t
1
，式中的t
1
和t
2
分别为
A.t
1为腹板厚度，t
2
为翼缘厚度
B.t
1为翼缘厚度，t
2
为腹板厚度
C.t
1为较小的被连接板件的厚度，t
2
为较大的被连接板件的厚度
D.t
1为较大的被连接板件的厚度，t
2
为较小的被连接板件的厚度
8.轴心受压构件的强度验算条件是_______。
A、λ≤[λ]；
B、σ≤ƒ；
C、N≤Ncr；
D、φ≤φb
9. 格构式轴心受压柱设置横隔的目的是 _______。
A、保证柱截面几何形状不变；
B、提高柱抗扭刚度；
C、传递必要的剪力；
D、上述三种都是。
10.下列做法不利于减小焊接残余应力的是_______。
A、合理的施焊次序；
B、减小焊缝长度；
C、焊接前进行预热；
11.对长细比很大的轴心受压构件，提高其整体稳定性最有效的措施
是。
A、增加支座约束；
B、提高钢材强度；
C、加大回转半径；
D、减少荷载。
12.钢结构连接中使用的焊条应与被连接构件的强度匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用。
A、E55；
B、E50；
C、E43；
D、三种均可。
13.钢结构主要的缺点是。
A.结构的重量大；
B.造价高；
C.易腐蚀、不耐火；
D.施工困难多。
14.双轴对称焊接组合工字形截面偏心受压柱，偏心荷载作用在腹板平面内。
若两个方向支撑情况相同，可能发生的失稳形式为。
A.在弯矩作用平面内的弯曲失稳
B.在弯矩作用平面外的弯扭失稳
C.在弯矩作用平面外的弯曲失稳
D.在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳
15.偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式( )。
)
/8.01(1Ex x x x mx x N N W M A N
-+
γβϕ≤f 中，W 1x 代表
A.受压较大纤维的毛截面抵抗矩
B.受压较小纤维的毛截面抵抗矩
C.受压较大纤维的净截面抵抗矩
D.受压较小纤维的净截面抵抗矩
三、简答题（共4小题，每小题5分，共20分）
1. 梁在弯矩作用下经过哪几个主要的受力阶段？简述各受力阶
段的特点。
(1)弹性工作阶段
弯矩较小时，梁截面上的正应力都小于材料的屈服点。
(2)弹塑性工作阶段
荷载继续增加，梁的两块翼缘板逐渐屈服，随后腹板上下侧也部分屈服。
(3)塑性工作阶段
荷载再增大，梁截面将出现塑性铰，整个截面均屈服。
(4)应变硬化阶段
钢材进入应变硬化阶段后，变形模量为st E 。
梁变形增加时，应力将继续有所增加
2．影响轴心压杆稳定承载力的主要因素有哪些，它们是如何影响的。
答：影响轴心压杆稳定承载力的主要因素有杆件的初始弯曲、初扭曲、荷载初始偏心、残余应力和截面各部分屈服点不一致等，其中影响承载力最大的是初弯曲、初偏心和残余应力。
残余应力使截面的一部分提前达到屈服，导致该区域刚度提前降低，造成稳定承载能力下降。
其它初始缺陷实质上以附加应力的形式促使刚度提前降低，从而降低稳定承载力。
3．简述焊接残余应力对结构性能的影响。
答：（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；
（2）对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；
（3）对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而必定降低其稳定承载能力；
（4）对低温冷脆的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏； （5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。
4.摩擦型高强度螺栓连接和普通螺栓连接在传递剪力时最主要有何不同？简述它们破坏的极限状态。
答：普通螺栓连接在抗剪时依靠杆身承压和螺栓抗剪来传递剪力，不计预拉力的影响，在计算中只考虑栓杆剪断和孔壁承压破坏这两种破坏形式，以螺杆剪断或孔壁挤压破坏为其承载能力的极限状态。
而摩擦型高强度螺栓连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力，以剪力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状态。
四、计算题（共2小题，每小题20分，共40分）
1.计算图示角钢与节点板的连接角焊缝，采用三面围焊，手工焊，
钢材Q390B ，焊条E55型， 2
/220mm N f w f =，轴心拉力设计值N=1000kN ，试计算角焊缝的长度。
)35.0,65.0(21==K K （20分） kN N N N 51.1092/98.480100035.02/322=-⨯=-=α
又 w f w e f f l
h N ≤=∑)/(1
11τ，
所以
mm f h N l
w f e w 39.332)2206.5/(1051.409)/(311
=⨯⨯=≥∑ mm f h N l
w f e w 89.88)2206.5/(1051.109)/(322
=⨯⨯=≥∑
所需的w l ：mm l w 19.1662/39.3321==，mm l w 44.442/89.882== 实际长度为mm h l l f w 19.174819.16611=+=+=，取取mm l 1801=；
mm h l l f w 44.52844.4422=+=+=，取mm l 602=。
2.验算图示普通螺栓连接承载能力是否满足要求。
钢材Q235，普通螺栓为C 级，
M20 )8.244(2mm A e =，孔径21.5mm ，剪力V=220kN ，mm N f t /1702
=，mm N f V /1302
=，mm N f C /3052
=。
（20分）
一个螺栓的抗剪承载力设计值：
kN f d n N v v
b
v
84.401304
2014
2
2
=⨯⨯
==ππ
一个螺栓的抗压承载力设计值：
kN f t d N c b c 40.853051420=⨯⨯==∑
一个螺栓的抗拉承载力设计值：
kN f A N t e b t 62.411708.244=⨯==
螺栓群承受弯矩及剪力共同作用，螺栓群中靠近剪力最上端螺栓受力最大。
弯矩为：
m kN M ⋅=⨯⨯=2.46210102203
在弯矩作用下受力最大的螺栓拉力为：
kN y m My N i t 5.38)
32024016080(2320102.462
222621=+++⨯⨯⨯==∑ 在剪力作用下受力最大的螺栓剪力为：
kN N kN n V N b c v 4.852210
220=<===
则剪力和拉力共同作用下
0.107.162.415.3884.40222
22
2>=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛b t t b v v N N N N 故此连接不安全，不满足要求。
