钢结构理论与设计2016.03平时作业剖析

钢结构理论与设计随堂练习题汇总一、绪论1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B ）A．密闭性好B．自重轻C．制造工厂化D．便于拆装2.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3.多层住宅、办公楼主要应用了（ C ）A．厂房钢结构B．高耸度钢结构C．轻型钢结构D．高层钢结构4.钢结构的主要结构形式有（ABCDE）A．框架B．桁架C．拱架D．索E．壳体F．管状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，一垂直荷载作用为主。

（）答题： . 错.6.钢结构的各种形式只能单独应用，不能进行综合。

（）答题： . 错.二、钢结构的材料·钢材单向均匀受拉时的力学性能1.钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（B ）A．冷弯试验B．单向拉伸试验C．冲击韧性试验D．疲劳试验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.钢材的抗剪强度设计值与钢材抗拉强度设计值f的关系为（C ）A．B．C．D．4.钢材的设计强度是根据什么确定的？（ C ）A．比例极限B．弹性极限C．屈服点D．极限强度5.在钢结构构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到（ A ）A．最大应力B．设计应力C．疲劳应力D．稳定临界应力6.钢材的伸长率δ用来反应材料的（ C ）A．承载能力B．弹性变形能力C．塑性变形能力D．抗冲击荷载能力7.结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用什么表示？（ D ）A．流幅B．冲击韧性三、钢结构的材料·钢材单向均匀受拉时的力学性能C．应力集中产生异号应力场，使钢材变脆D．度应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制四、钢结构的材料·钢材单向均匀受拉时的力学性能21.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。

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。

1. 8.8级高强度螺栓摩擦型的双盖板连接如图1所示，构件钢材为Q345钢，承受的轴心拉力N=1200kN，螺栓直径d=24mm，孔径d0=26mm，连接处采用喷砂处理，µ=0.50，试验算此连接是否安全？（20分）图12. 有一焊接连接如图2所示，钢材为Q345钢，焊条为E50系列，采用手工焊接，所承受的静力荷载设计值N=500kN。

试确定此角焊缝的连接长度。

（30分）图2解：焊缝承受的拉力为：=250kN焊缝承受的剪力为：=250kNQ345钢，=200N/mm，设焊缝的计算长度为==，即整理得：，解得：，考虑到起弧和落弧缺陷，实际焊缝长度为=255.1+2x8=271.1mm，取=275mm且满足：=275mm=60x8=480mm。

以下每题10分3．在普通螺栓和承压型的高强度螺栓抗剪连接中需进行计算的主要是哪三项？答：（ 1 ）计算单个螺栓的承载力设计值；（ 2 ）按螺栓最大内力确定所需螺栓数量；（ 3 ）按构造要求排列需要的螺栓，这里需注意，每一构件在结点上以及拼接接头的一端，永久性的螺栓数不宜少于两个；（ 4 ）进行构件的净截面强度和块状拉剪破坏验算（必要时）。

在受力较复杂的螺栓连接中，也可先假定需要的螺栓数进行排列后验算受力最大的螺栓是否小于其承载力设计值；相差过大时，重新假定螺栓数进行排列和验算。

螺栓内力分析、构件净截面强度和块状拉剪破坏的验算均可利用材料力学公式进行，不再赘述。

4.什么是有檩屋盖和无檩屋盖？各自的特点如何？答：无檩体系屋盖是在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋盖板。

特点：横向刚度大，整体性好构造简单，耐久性好。

有檩体系屋架就是钢屋架上面铺设檩条，在檩条上面再铺设石棉瓦等轻型屋面材料。

特点：构件重量轻，用料省运输方便！但是构件数目较多，构造较反复，整体性差。

5.说明钢屋盖横向水平支撑的作用？答：保证屋盖的整体性，提高空间刚度。

仅由平面桁架、檩条及屋面材料组成的屋盖结构，是一个不稳定的体系，如果将某些屋架在适当部位用支撑连系起来，成为稳定的空间体系，其余屋架再由檩条或其他构件连接在这个空间稳定体系上，就保证了整个屋盖结构的稳定。

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 0tgα=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 Eσεαεα=+-=+-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 yσ图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯卸载后残余应变：0c ε=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε==卸载后残余应变：0.02386y c f Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=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）。

大工16春《钢结构》大作业及要求注意：以下五个题目中有三个题目需要回答，题目一是必答的题目，其余计算题和问答题中各选一道题进行回答（注意：从题目二、三中选择一道计算题，并从题目四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。

题目一：（必答的题目）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0d 为mm 5.21。

构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆，35.0=μ。

作用在螺栓群重心处的轴向拉力kN N 800=。

要求：验算承载力。

45704510457045101410题目二和题目三中，选一道计算题作答。

题目二：对接焊缝连接。

某承受轴心拉力的钢材，采用Q235钢，宽度mm b 200=，如图所示。

钢板所受轴心拉力设计值为kN N 492=。

钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝，焊条为43E 型，手工焊。

取V 形坡口焊缝。

采用有垫板的单面施焊的对接焊缝。

要求：求下列三种情况下该钢板所需的厚度t 。

（1）焊缝质量为二级，用引弧板和引出板施焊； （2）焊缝质量为三级，用引弧板和引出板施焊； （3）焊缝质量为三级，不用引弧板和引出板施焊。

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m l x 150=，m l y 50=。

要求：试计算其最大稳定承载力max N 。

yxxy A-A40800⨯301120⨯40800⨯题目四和题目五中，选一道问答题作答。

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：摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓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。

钢结构网络课程作业作业要求：《钢结构》课程作业要求：1、根据自己的学习计划做作业，不允许抄袭，发现抄袭，平时成绩60分以下处理；2、按时提交作业，系统关闭不允许上传，没有平时成绩；3、作业提交后，系统会自动查重复率，因此大家不要互相抄袭，按照教材答题重复的部分一般通过回答思考题是可以通过额允许的重复率的。

一般系统显示与某某西重复100%时，就按不及格算了。

一、思考题1、简述你对这门课程的认识（300字以内）答:对钢结构的认识截至本学期前，我对钢结构的认识不过仅仅停留在埃菲尔铁塔、东京铁塔等建筑上，直到这学期钢结构的开课，才从根本上改变了我对钢结构的认知。

钢结构归根结底是一种承重结构，随着科学技术的发展，建筑工程中常用来承重的结构材料越来越多，有木结构，砌体结构，混凝土结构，钢结构和膜结构等。

同时，随着大跨结构，大型工业厂房，多层和高层建筑的越来越多，钢结构都显得尤为重要，从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，在国际范围内代表了未来的住宅发展新模式。

钢结构属于框架结构，以钢框架和钢筋混凝土框架做比较：在跨度相同情况下，钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。

在承载力相同的情况下，钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1/4。

这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在一定程度上有所缓解，但是“藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内容。

2、列出你的自学计划（以时间和章节为主线）。

答:①第一轮复习：跟大家随大流去听课，课后第一时间尽快完成复习，做点题调剂调剂，保证老师讲的都消化了，最好是直接做真题。

②第二轮复习：（非常重点的工作）一门课听完后，立即开始做历年真题，不要求闭卷，开卷做就很好。

但是务必要强迫自己把每一道题考的是哪一页里的哪一句话搞清楚，在这句话边上做记号。

这工作做的越早，走的弯路就越短，否则时间全消耗在漫无目的的复习上。

大家学习的目的就是为了应付考试，所以在第一时间围绕着考题来复习，比什么都重要。

1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。

破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。

3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。

冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。

钢材的硬化。

温度的影响。

应力集中的影响。

重复荷载作用的影响。

5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。

硫和磷降低钢材的塑性。

韧性。

可焊性和疲劳强度。

氧使钢热脆，氮使钢冷脆。

硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。

钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。

铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。

6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。

轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。

7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。

钢结构设计问题探析摘要：钢结构因其自重较轻、强度较高、抗震性较强，及隔音、保温、舒适性较好等特点在当前的建筑工程中得到了广泛的应用。

而在其应用中为了保证建筑工程的质量，我们就必须要在具体的工作中明确钢结构设计以及应用中遇到的问题，并采取有效的措施进行预防处理，促进整个工作的有效开展。

关键词：钢结构；设计；问题；措施1钢结构概述钢结构指的是采用钢板进行焊接、热轧、冷弯等方法加工形成的钢型。

轻钢结构和重钢结构是钢结构的两种类型。

轻钢结构在跨度较小的建筑中应用较多，例如货场、仓库、体育馆场、办公楼等，主要特点是自重轻，而且占用的面积相对较小。

重钢结构在跨度较大的建筑中应用较多，例如电子厂房。

钢结构的优势。

钢结构住宅与钢筋混凝土住宅，具有显著特点：钢结构住宅建筑具有环保性、可持续发展性；钢结构相比于粘土砖自重轻，抗震性能好；现场施工速度快，有利于文明施工；钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高。

2钢结构的结构设计问题2.1钢材焊接质量等级的确定不符合实际钢结构中焊接过程是不可避免的，也是连接的最基本方法之一。

焊接质量的好坏直接关系到结构的安全，所以要根据结构的实际情况来确定适合的焊接质量等级。

确定适宜的焊接等级不仅可以保证结构的稳定牢固，还能使焊接面美观，不影响结构的整体视觉效果。

2.2盲目模仿外国设计方案我国钢结构设计方案首要考虑的问题是经济效益，而外国的设计方案由于具备强大的经济实力的支持，往往不看重经济效益，因此我国的设计人员照搬外国的设计方案是不符合实际情况的。

有些设计人员盲目追求设计的新颖而没有考虑成本问题，最终导致设计方案不合理。

2.3设计质量出现下降趋势由于缺乏较为统一的监管体系，当前设计市场的秩序比较混乱，各单位对法律的认识不太充分，出现了许多设计事故。

由于当前钢结构发展比较迅速，造成许多大型设计院的任务量比较大，或者缺乏丰富的钢结构设计经验，对于钢结构设计任务不接或者推辞给别的单位。