钢结构试卷及答案。
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简答题：（共25分）
写出实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取哪些措施？（5分）
1、实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式：w t h 0≤ (25+0.5y
f 235) ，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取三种措施：①加大腹板厚度；②加加劲肋，减小腹板高度；③计算时取有效截面。
2.简述普通螺栓的五种破坏形式，其中哪几种破坏形式通过构造保证，如何保证，哪几种破坏形式通过计算保证？（9分）
2、普通螺栓的五种破坏形式：①螺栓杆被剪坏；②螺栓杆或板件挤压破坏；③板件端部剪坏；④板件被拉断；⑤螺栓杆受弯破坏。
其中③⑤通过构造保证，③通过限制端距≥2d0，⑤通过限制板叠厚度≤5d ，其中d 为螺栓直径，d0为螺栓孔径，①②④通过计算保证。
3、简述影响钢材力学性能的主要因素。
（6分）
3、①化学成分的影响：包括碳，硅，锰及一些有害元素硫，磷，氧，氮等。
②冶金缺陷的影响：如偏析，非金属夹杂，裂纹，分层。
③浇注和轧制过程的影响：脱氧程度不同制成的钢材质量不同，轧制程度也影响钢材的力学性能。
④钢材硬化的影响：钢材硬化会降低其塑性和韧性，对钢材不利，硬化可有三种：时效硬化，应变硬化（冷加工硬化），应变时效。
⑤温度的影响：⑥应力集中的影响。
4、简述钢材选用的原则。
（5分）
4、①结构的类型和重要性。
重要结构选用质量较高钢材。
②荷载性质，动荷载下选用好钢材。
③连接方法，焊接选用较好钢材。
④结构的工作温度和环境，低温，腐蚀性强的情况下选用质量好钢材。
⑤受力性质。
如受较大拉力的结构选用好钢材。
一、 计算题：（共40分）
1、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接
是否安全，已知：荷载设计值N ＝300kN ，
螺栓M20，孔径21.5mm ，10.9级，摩擦
面的抗滑移系数μ=0.5，高强螺栓的设计
预拉力P=155kN 。
不考虑螺栓群长度对螺
栓强度设计值的影响。
（10分）
1. 解：
螺栓群形心O 处的内力有：
轴心拉力3330018055
T N kN ==⨯=；（1分） 剪力4430024055
==⨯=V N kN ；（1分） 弯矩1807.0/2630M Te kN cm ==⨯=⋅ （1分）
在N 、M 作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为：
11222180630(6.57.0/2)36.53282[2 3.52(3.5 6.5)]
i My T N kN n y ⨯+=+=+=∑⨯⨯+⨯+（2分） 一个螺栓所受到的剪力为：240308
v V N kN n =
==（1分） 一个高强螺栓受拉承载力设计值：0.80.8155124b t N P kN ==⨯=（1分） 一个高强螺栓受剪承载力设计值：0.90.910.515569.75b v f N n P kN μ=⋅⋅=⨯⨯⨯=
（1分）
所以高强螺栓同时承受拉剪时：
13036.530.72169.75124
v b b v t N N N N +=+=< 此连接安全。
（2分）
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2、一工字形截面梁绕强轴承受静力荷载，截面尺寸如图，无削弱。
当梁某一截面所受弯矩设计值M=400kN·m、剪力设计值V=580kN时，试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。
已知钢材为Q235-B。
（10分）
2
2202501130
A cm
=⨯⨯+⨯=（0.5分）
324
1501222202664496.7
=⨯+⨯⨯⨯=
x
I cm（1分）
3
2022612512.51352.5
x
S cm
=⨯⨯+⨯⨯=（0.5分）
3
1
220261040
S cm
=⨯⨯=（0.5分）
3
1
64496.7272388.8
==
x
W cm（0.5分）
截面边缘纤维最大正应力：
6322
1
40010/(1.052388.810)159.5/205/ ==⨯⨯⨯=<=
x x
M W N mm f N mm
σγ满足要求；（2分）
腹板中央截面最大剪应力：
33
22
4
580101352.510
121.6/125/
64496.71010
⨯⨯⨯
===<=
⨯⨯
x
v
x w
VS
N mm f N mm
I t
τ满足要求；（2分）腹板上边缘处：
正应力：62
14
50040010
155.1/
264496.710
⨯
=⋅==
⨯
x
M
N mm
I
σ（1分）
剪应力：332
1
14
58010104010
93.5/
64496.71010
⨯⨯⨯
===
⨯⨯
x w
VS
N mm
I t
τ（1分）
折算应力：
222222
11
3155.1393.5224.2/ 1.1 1.1215236.5/
+=+⨯=<=⨯=
N mm f N mm στ
所以此处的折算应力也满足要求。
（1分）
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3、验算如图所示轴心受压柱的强度、整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。
已知轴向荷载设计值为N=1500kN ，Q235-B 级钢，f =215N ／mm 2，截面绕x 轴为b 类截面、绕y 轴为c 类截面，截面无任何削弱。
（10分）
3. 解：
2250.8225 1.490A cm =⨯+⨯⨯=；（1分）
3240.825/12225 1.4(12.50.7)13238.5x I cm =⨯+⨯⨯⨯+=；（1分）
334250.8/122 1.425/123646.9=⨯+⨯⨯=y I cm ；
（1分）
60012.1349.46x ox x l i λ===；绕x 轴属b 类截面，所以查表得0.859x =ϕ（1分） 3006.3747.10===y oy y l i λ；绕y 轴属c 类截面，所以查表得0.793y ϕ=（1分）
所以322150010210.22150.7939000
y N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯整体稳定满足要求。
（1分） 截面无削弱，故强度自然满足。
（1分）
0250/831.25250.5250.549.4649.73w h t λ==<+=+⨯=（1分）
1250-8/2/148.64100.1100.149.4614.95
==<+=+⨯=b t λ（）（1分）
所以局部稳定也能满足要求。
4、如图所示，该连接承受P=100kN 的静力集中荷载设
计值作用，钢材为Q235-B ，焊条为E43XX 型，焊脚尺
寸8f h mm =，角焊缝强度设计值2160f w f N mm =，验算
该连接的角焊缝强度是否满足要求。
（10分）
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