轴心受力构件习题及答案

钢结构设计原理轴心受力构件试卷(练习题库)1、对于焊接组合工字形截面轴心受压杆，其腹板局部稳定的高厚比限制条件是根据边界条件为的矩形板单向均匀受2、轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（）。

3、当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载能力，但必须将钢压杆，（）对弹性屈曲承载力的影响不大。

17、单轴对称轴心受压柱，不可能发生（）。

18、理想弹性轴心受压构件的临界力与截面惯性矩I和计算长度l0的关系为（）。

19、理想轴心压轩的临界应力σcr＞fp（比例极限）时，因（），应采用切线模量理论。

20、按照规范，主要受压构件的容许长细比为（）。

21、实腹式轴心受压构件应进行（）计算。

22、轴心受压构件的整体稳定系数ϕ与构件（）等因素有关。

23、计算轴心受压构件整体稳定性的公式N/（ϕA）≤f的物理意义是（）。

24、组合工字形截面轴心柱，翼缘的局部稳定宽厚比限值条件是根据（）确定的。

25、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最低。

26、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最高。

27、 a类截面的轴心压杆稳稳定系数ϕ值最高，主要是由于（）。

28、轴心压杆整体稳定计算时，在下列截面中属a类截面的是（）。

29、在进行格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比λ0x代替λx。

30、对格构式轴压杆绕虚轴的整体稳定进行计算时，用换算长细比λox代替λ，这是考虑（）。

31、确定双肢格构式柱的二肢间距是根据（）。

32、缀条式轴压柱的斜缀条可按轴心压杆设计，但钢材的强度要乘以折减系数以考虑（）的影响。

33、保证焊接组合工字形截面轴心受压杆翼缘板局部稳定的宽厚比限制条件，是根据矩形板单向均匀受压确定的，其边34、在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时，其支承条件为（）。

35、工字形或箱形截面柱的截面局部稳定是通过（）来保证的。

习题第四章轴心受力4.1 某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为b×h=400mm×400mm，计算高度l0= 4。

2m,承受永久荷载产生的轴向压力标准值N G k=1600 kN,可变荷载产生的轴向压力标准值N Q k= 1000kN.采用C35 混凝土，HRB335级钢筋。

结构重要性系数为1.0。

求截面配筋。

（A s'＝3929 mm2）4。

2 已知圆形截面轴心受压柱，直径d=500mm，柱计算长度l0=3.5m。

采用C30 混凝土, 沿周围均匀布置6 根ф20的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级螺旋箍筋，直径为10mm,间距为s=50mm。

纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层厚度为c=30mm。

求：此柱所能承受的最大轴力设计值。

（N u ＝3736.1kN）第五章正截面抗弯5.1已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级,环境类别为一类,混凝土强度等级为C40，配置HRB335级纵向受拉钢筋4ф16（A S=804mm2 ), a s = 35 mm.要求:该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。

(M u ＝94kN-m）5.2已知某钢筋混凝土单跨简支板, 计算跨度为2。

18m，承受匀布荷载设计值g + q= 6.4kN/m2筋（包括自重),安全等级为二级,混凝土强度等级为C20,配置HPB235级纵向受拉钢筋，环境类别为一类。

要求：试确定现浇板的厚度及所需受拉钢筋面积并配筋.（板厚80mm,A s＝321 mm2）5。

3 已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，环境类别为一类，混凝土强度等级为C20，配置HRB335级纵向受拉钢筋，承受荷载弯矩设计值M=150kN-m.要求:计算受拉钢筋截面面积.（A s＝1451 mm2）5。

4 已知某钢筋混凝土简支梁,计算跨度5.7m，承受匀布荷载,其中:永久荷载标准值为10kN/m,不包括梁自重），可变荷载标准值为10kN/m，安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335级纵向受拉钢筋。

第三章 轴心受力构件承载力1． 某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN ，计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =），环境类别为一类。

确定柱截面积尺寸及纵筋面积。

解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由9400/3600/0==b l ，查表得99.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A23''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s=⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ%6.0%2.14004001906'min ''=>=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。

选 ，2'1964mm A s = 设计面积与计算面积误差%0.3190619061964=-<5%，满足要求。

2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ，计算长度l 0=1.25H ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB335级（2'/300mm N f y =），环境类别为一类。

确定该柱截面尺寸及纵筋面积。

[解] 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm长细比5.17400560025.10=⨯=b l ，查表825.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =⨯⨯-⨯=-=ϕ%6.0%1.14004001801'min ''=〉=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。

填空题1．高强螺栓根据螺栓受力性能分为( )和( )两种。

2．高强螺栓连接并且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想法之一算是设置侧向支承点，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，可以不举行( )计算。

10．钢材的两种破坏形式为( )和( )。

11．随着时光的增长，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 ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'-+8.011γβϕ式中：mx β是：( )，'Ex N 表示 ( )，其表达式为( )。

2．普通螺栓按创造精度分( )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，通常以为其旋转中心位于( )处。

5．梁的最大可能高度普通是由建造师提出，而梁的最小高度通常是由梁的( )要求决定的。

6．国内建造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( )。

四、计算题（要求写出主要解题过程及相关公式，必要时应作图加以说明。

每题15分。

）第3章 轴心受力构件承载力1．某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN,计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =),环境类别为一类。

确定柱截面积尺寸及纵筋面积。

(附稳定系数表)2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN ，楼层高l 0=H =5。

60m ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB335级(2'/300mm N f y =),环境类别为一类。

确定该柱截面尺寸及纵筋面积。

（附稳定系数表）3．某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度m l 2.40=，截面尺寸为300mm ×300mm ，柱内配有416纵筋（2'/300mm N f y =)，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2),环境类别为一类.柱承载轴心压力设计值N=900kN ，试核算该柱是否安全。

(附稳定系数表）第4章 受弯构件正截面承载力1．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25，f c =11.9N/mm 2，2/27.1mm N f t =， 钢筋采用HRB335,2/300mm N f y =截面弯矩设计值M=165KN.m 。

环境类别为一类。

求：受拉钢筋截面面积。

2．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25,22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==，截面弯矩设计值M=125KN 。

m 。

环境类别为一类。

3．已知梁的截面尺寸为b ×h=250mm ×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋，即Ⅱ级钢筋，2/300mm N f y =，A s =804mm 2；混凝土强度等级为C40,22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==；承受的弯矩M=89KN.m 。

第4章 思考题参考答案【4-1】为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，钢筋通过粘结力将拉力再传给混凝土。

随着荷载的增加，裂缝不断增加，裂缝处混凝土不断退出工作，钢筋不断通过粘结力将拉力传给相邻的混凝土。

当相邻裂缝之间距离不足以使混凝土开裂的拉力传递给混凝土时，构件中不再出现新裂缝。

【4-2】如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？（1） 当0t t εε=时，混凝土开裂，这时构件达到的开裂荷载为：000(1)tcr c t c E t N E A E A εαρε==+（2） 钢筋达到屈服强度时，构件即进入第Ⅲ阶段，荷载基本维持不变，但变形急剧增加，这时构件达到其极限承载力为：tu y s N f A =【4-3】 在轴心受压短柱荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度哪个快？为什么？（1）第Ⅰ阶段，开始加载到钢筋屈服。

钢筋增长速度较快。

此时若忽略混凝土材料应力与应变关系之间的非线性关系，则钢筋与混凝土的应力分别为s E ε和c E ε，由于s c E E >，因此钢筋增长的速度较快，若考虑混凝土非线性的影响，此时混凝土应力与荷载关系呈一条上凸的曲线，则钢筋增长的速度相对混凝土更快。

（2）第Ⅱ阶段，钢筋屈服到混凝土被压碎。

混凝土增长速度较快。

当达到钢筋屈服后，此时钢筋的应力保持不变，增加的荷载全部由混凝土承担，混凝土的应力加速增加，应力与荷载关系由原来的上凸变成上凹。

（图4-9）【4-4】如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？（1）当00.002εε==时，混凝土压碎，短柱达到极限承载力cu c y s N f A f A ''=+（2）由于当轴压构件达到极限承载力时00.002sεεε'===，相应的纵筋应力值为：32200100.002400/s s s E N mm σε''=≈⨯⨯=由此可知，当钢筋的强度超过2400/N mm 时，其强度得不到充分发挥，因此不宜采用高强钢筋。

题目1.01．轴心受力构件主要包括（）A. 轴心受弯构件和轴心受拉构件B. 轴心受压构件和轴心受拉构件C. 轴心受剪构件和轴心受压构件D. 轴心受扭构件和轴心受拉构件【答案】：轴心受压构件和轴心受拉构件题目2.02．设计轴心压杆时需计算的内容有（）A. 强度、整体稳定性、刚度（长细比）B. 强度、刚度（长细比）C. 强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比）D. 强度、整体稳定性、局部稳定性【答案】：强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比）题目3.03．一般情况下，轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的（）A. 截面大小B. 长细比C. 截面形状D. 长度【答案】：长细比题目4.04．理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是（）A. 拉扭失稳、弯曲失稳、扭曲失稳B. 弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳C. 弯剪失稳、扭曲失稳、弯扭失稳D. 弯剪失稳、拉扭失稳、弯曲失稳【答案】：弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳题目5.05．双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是（）A. 拉扭失稳B. 弯扭失稳C. 弯曲失稳D. 扭转失稳【答案】：弯曲失稳题目6.06．单轴对称T形截面构件，当绕非对称轴屈曲时，其屈曲形式为（）A. 扭曲屈曲B. 弯扭屈曲C. 弯剪屈曲D. 弯曲屈曲【答案】：弯曲屈曲题目7.07．轴心受压杆件一般是由若干个板件组成，且板件的厚度与宽度相比都比较小，当杆件受压时，由于沿外力作用方向受压应力作用，板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作，这种现象称为轴心受压杆件的（）A. 整体失稳B. 弯剪失稳C. 局部失稳D. 弯曲失稳【答案】：局部失稳题目8.08．选择实腹式轴心受压构件截面时，第一步应（）A. 进行强度和刚度的验算B. 初步确定截面尺寸C. 根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式D. 计算主轴所需要的回转半径【答案】：根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式题目9.09．格构式轴心受压构件缀条设计时，由于剪力的方向不定，斜缀条选择截面时应按（）A. 轴心受压杆B. 轴心受剪杆C. 轴心受拉杆D. 轴心受弯杆【答案】：轴心受压杆题目10.10．确定轴心受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是（）A. 便于与其他构件连接B. 达到经济效果C. 构造简单、制造方便D. 便于运输、安装和减少节点类型【答案】：达到经济效果题目11.11．当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是（）A. 增加板件厚度B. 降低板件厚度C. 降低板件宽度D. 提高板件长度【答案】：增加板件厚度题目12.12．格构式柱穿过分肢的轴称为实轴，一般记作（）A. y轴B. z轴C. o轴D. x轴【答案】：z轴题目13.13．格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同，其承载力为两个分肢压杆承载力之（）A. 差B. 和C. 比D. 积【答案】：和题目14.14．柱子与梁的连接节点称为（）A. 柱托B. 柱头C. 柱顶D. 柱脚【答案】：柱头题目15.15．刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于（）A. 能否将柱身所受的内力传给基础B. 是否需将柱身的底端放大C. 是否与基础相连D. 能否传递弯矩【答案】：能否传递弯矩题目16.16．轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（）A. 基础材料的抗压能力B. 底板的厚度C. 柱子的截面积D. 底板的抗弯刚度【答案】：基础材料的抗压能力题目17.17．下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是（）A. 底板厚度与支座反力和底板的支承条件有关B. 底板厚度至少应满足t≥14mmC. 底板不能太薄，否则刚度不够，将使基础反力分布不均匀D. 其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些【答案】：其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些题目18.18．轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于（）A. 由底板的抗弯强度B. 底板的平面尺寸C. 预埋在基础中的锚栓位置D. 其与柱边连接所需的焊缝长度【答案】：其与柱边连接所需的焊缝长度题目19.19．梁的主要内力为（）A. 弯矩B. 拉力C. 剪力D. 压力【答案】：弯矩题目20.20．受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为（）A. 梁B. 桁架C. 支撑D. 柱【答案】：桁架题目21.01．轴心受力构件是钢结构中经常使用的构件，广泛应用于桁架（包括屋架、桁架式桥梁等）、网架、塔架、悬索结构、平台结构、支撑等结构体系中。

第四章、轴心受力计算题一、计算题(12小题,共12.0分)[1]如图所示普通热轧工字型钢轴心压杆，采用Q235F，f =215N/mm2。

问：（1）此压杆是否满足要求？（2）此压杆设计是否合理？为什么？（3）当不改变截面及两端支承条件时，欲提高此杆承载力，比较合理的措施是什么？[2]某桥架结构如图所示。

采用Q235钢制造，桥架上、下弦杆采用H型钢，H型钢的腹板与桥架平面平行；腹杆均采用双角钢组成的T形截面，节点板厚度为10mm；各节点处设置侧向支撑。

已知：作用在结构上的集中荷载设计值：。

(1)试选择上弦杆的截面型号；(2)试选择上弦杆的截面型号；(3)试选择腹杆的截面型号；(4)试选择腹杆的截面型号。

[3]某两端铰接轴心受压柱的箱形截面如图所示，柱高10m，承受轴心力设计值N=5000kN（包括柱身等构造自重），钢材为Q235B F。

试验算该柱是否满足要求？[4]已知一焊接工字截面轴心受压柱（图）：翼缘板为，腹板为；计算长度，，钢材采用Q345。

验算此柱的局部稳定是否满足设计要求？[5]两端铰接的焊接工字形截面轴心受压构件，柱高10m，截面分别采用如图所示的两种尺寸。

钢材为Q235，翼缘火焰切割后又经过刨过。

试计算：①柱所能承受的轴心压力？②板件的局部稳定是否满足要求？[6]试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。

杆件由屈服强度的钢材制成，材料的应力-应变曲线近似地由图所示的三段直线组成，假定不计残余应力。

（由于材料的应力应变曲线是分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出的曲线将是不连续的）。

[7]某两端铰接的支撑构件，采用热轧工字钢I20a，截面如图所示，杆长7m，承受轴心拉力设计值钢材为Q345。

试验算该支撑是否满足要求？[8]某屋架下弦拉杆采用双角钢、长肢相并组成的T形截面，两角钢间的填板厚度为6mm；拉杆两端为铰接，杆件长度10m；钢材为Q235B；承受轴心拉力设计值为580kN。