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钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算◆钢结构连接计算一、连接件类别不焊透的对接焊缝二、计算公式1．在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：2．在其它力或各种综合力作用下，σf，τf共同作用处。
式中N──-构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝100N；lw──对接焊缝或角焊缝的计算长度，取lw=50mm；γ─-作用力与焊缝方向的角度γ=45度；σf──按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；hf──较小焊脚尺寸，取 hf=30mm；βt──正面角焊缝的强度设计值增大系数；取1；τf──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；Ffw──角焊缝的强度设计值。
α──斜角角焊缝两焊脚边的夹角或V形坡口角度；取α=100度。
s ──坡口根部至焊缝表面的最短距离，取 s=12mm；he──角焊缝的有效厚度，由于坡口类型为V形坡口，所以取he=s=12.000mm.三、计算结果1. 正应力：σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；2. 剪应力：τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；3. 综合应力：[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；结论:计算得出的综合应力0.167N/mm2≤对接焊缝的强度设计值ftw=10.000N/mm2，满足要求！◆钢结构强度稳定性计算一、构件受力类别：轴心受弯构件。
二、强度验算：1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.2,1.3；Wnx,Wny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 947000 mm3,85900 mm3；计算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2受弯的实腹构件抗弯强度=178.251 N/mm2 ≤抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求！2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：τmax = VS/Itw ≤ fv式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取V=10.300×103 N；S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 947000mm3；I──毛截面惯性矩,取 I=189300000 mm4；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；计算得：τmax = VS/Itw=10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2受弯的实腹构件抗剪强度τmax =6.441N/mm2≤抗剪强度设计值fv = 175 N/mm2，满足要求！3、局部承压强度计算τc = φF/twlz ≤ f式中φ──集中荷载增大系数，取φ=3；F──集中荷载,对动力荷载应考虑的动力系数，取 F=0kN；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；lz──集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取lz=100(mm)；计算得：τc = φF/twlz =3×0×103/(8×100)=0.000N/mm2局部承压强度τc =0.000N/mm2≤承载力设计值f = 215 N/mm2，满足要求！4、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx ≤ f式中Mx──绕x轴的弯矩，取100.8×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；Wx──对x轴的毛截面抵抗矩Wx,取 947000 mm3；计算得：Mx/φbwx = 100.8×106/(0.9×947000)=118.268 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，满足要求！5、在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.8×106 N·mm,10×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.3；Wx,Wy──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900 mm3；Wny──对y轴的净截面抵抗矩,取 85900 mm3计算得：Mx/φbwx +My/ γyWny =100.8×106/(0.9×947000)+10×106/(1.3×85900)=207.818 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，满足要求！◆钢筋支架计算公式一、参数信息钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。
钢结构试卷-4一、单选题（1分×20=20分）1、下列关于荷载分项系数的论述( )不正确。
A 、γG 不分场合均取为1.2B 、γG 为结构永久荷载分项系数C 、γQ 用于计算活荷载效应的设计值D 、γQ 一般情况下取1.4，当楼面活荷载大于4kN/mm 2时，取1.32、验算型钢梁正常使用极限状态的变形时，用荷载( )。
A 、 设计值B 、 标准值C 、 组合值D 、 最大值3、钢材的抗拉强度f u 与屈服点f y 之比f u /f y 反映的是钢材的( )。
A 、 强度储备B 、 弹塑性阶段的承载能力C 、 塑性变形能力D 、 强化阶段的承载能力4、钢材的冷弯试验是判别钢材( )的指标。
A 、强度B 、塑性C 、塑性及冶金质量D 、塑性及可焊性5、在常温和静载作用下，焊接残余应力对下列哪一项没有影响( )A 、静力强度B 、刚度C 、低温冷脆D 、疲劳强度6、当剪应力等于( )f y 时，受纯剪作用的钢材将转入塑性工作状态A 、 3B 、2C 、3/1D 、2/17、应力集中愈严重，钢材也就变得愈脆，这是因为（ ）A 、 应力集中降低了材料的屈服点B 、 应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到约束C 、 应力集中处的应力比平均应力高D 、 应力集中提高了钢材的塑性8、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ ）。
A.、P f 越大，β越大，结构可靠性越差B.、P f 越大，β越小，结构可靠性越差C.、P f 越大，β越小，结构越可靠D.、P f 越大，β越大，结构越可靠9、当沿受力方向的连接长度l1>15d0时（d0为螺栓孔径），螺栓的抗剪和承压承载力设计值应予以降低，以防止（）。
A.、中部螺栓提前破坏B.、螺栓的连接变形过大C.、螺栓受弯破坏D.、端部螺栓提前破坏10、承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( )。
A.、承载力低,变形大B、承载力高,变形大C.、承载力低,变形小D、承载力高,变形小11、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( )A、四边简支B、三边简支,一边自由C、两边简支,两边自由D、悬臂12、简支梁当( )时整体稳定性最差A、梁上作用均布弯矩(各截面弯矩相等)B、满跨均布荷载作用C、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用D、跨中集中荷载作用13、在确定焊接工字形截面高度时可不考虑( )的限制条件。
国家开放大学年秋季学期电大考试土木工程钢结构题库题库及答案钢结构一、单项选择题（将每题正确答案的序号填入括号内，每小题2分，共计30分）1．目前我国钢结构设计，（）。
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．在构件发生断裂破坏前，具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．钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有（）。
A．良好的塑性B．高强度和良好的塑性C．良好的韧性D．质地均匀、各向同性4．沸腾钢与镇静钢冶炼浇注方法的主要不同之处是（）。
A．冶炼温度不同B．冶炼时间不同C．沸腾钢不加脱氧剂D．两者都加脱氧剂，但镇静钢再加强脱氧剂5．型钢中的H型钢和工字钢相比，（）。
A．两者所用的钢材不同B．前者的翼缘相对较宽C．前者的强度相对较高D．两者的翼缘都有较大的斜度6．采用高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接，在相同螺栓直径的条件下，它们对螺栓孔要求，（）。
A．摩擦型连接孔要求略大，承压型连接孔要求略小B．摩擦型连接孔要求略小，承压型连接孔要求略大C．两者孔要求相同D．无要求7．在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为（）。
A．均匀分布B．一端大、一端小C．两端大、中间小D．两端小、中间大8．在钢梁底面设置吊杆，其拉力设计值为650kN，吊杆通过T形连接件将荷载传给钢梁，T形连接件与钢梁下翼缘板采用双排8．8级M20高强度螺栓摩擦型连接，预拉力P=125kN，抗滑移系数为0．45，则高强度螺栓的数量应为（）。
A．4B．6C．8D．109．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（）。
A．与摩擦面的处理方法有关B．与摩擦面的数量有关C．与螺栓直径有关D．与螺栓的性能等级无关10．计算格构式柱绕虚轴xx轴弯曲的整体稳定，其稳定系数应根据（）查表确定。
钢结构本科一、简答题1、设计钢梁时能否考虑其部分进入塑性，应主要考虑哪几个方面的情况？答：主要考虑是否直接承受动力荷载，能否充分保证梁不会发生整体失稳，受压翼缘是否能保证不发生局部失稳2、轴拉杆和轴压杆分别需要计算那些内容？答：轴拉杆计算内容有杆件的轻度校核；选择截面尺寸；确定允许荷载。
轴压杆计算内容有抗压强度的验算；稳定性验算。
3、对于压弯构件，当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时，为什么不验算弯矩作用平面外的稳定性？答：当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时，肢件在弯矩作用平面外的稳定性已经在单肢计算中得到保证，所以整个格构柱平面外稳定性不必再计算。
4、高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。
答：高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。
高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。
8.8级和10.9级：小数点前数字代表螺栓抗拉强度分别不低于800Nmm1000Nmm22和，小数点后数字表示屈强比。
5、钢结构用钢材机械性能指标主要有哪几些？焊接承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？答：钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点二、计算题1、(计算题,11.00分) 试验算图示高强度螺栓摩擦型连接的强度。
已知螺栓为10.9级M20高强度螺栓，栓孔直径d0=21.5mm，图中未注明标注尺寸单位均为mm，预拉力P=155kN，μ =0.45。
答：（1）将斜向力F向螺栓群形心简化：N=4/5F=160KN；V=3/5F=120KN；M=3/5F·e=3×104KN·mm （2）计算受力最大的1号螺栓在N、V、M作用下的受力：（3）验算强度：故此连接满足强度要求。
2、(计算题,12.00分) 一等截面双轴对称焊接工字形截面简支梁，跨中有一个侧向支撑，受均布荷载q作用(设计值，已经考虑自重)，如图所示。
4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗弯强度应按下列规定计算:`(M_x)/(γ_xW_(nx))+(M_y)/(γ_xW_(ny))≤f`（4.1.1）式中M x、M y——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面：x轴为强轴，y轴为弱轴);Wｎｘ、Wｎｙ——对x轴和y轴的净截面模量;γx、γy——截面塑性发展系数;对工字形截面γy=1.20;对箱形截面，γX=Y y=1.05;对其他截面，可按表5.2.1采用;f——钢材的抗弯强度设计值。
当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13`sqrt(235//f_y)`而不超过15`sqrt(235//f_y)`时，γx=1.0。
f y应取为钢材牌号所指屈服点。
对需要计算疲劳的梁，宜取γx=γy=1.0。
4.1.2在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗剪强度应按下式计算:`τ=(VS)/(It_w)`(4.1.2)式中V——计算截面沿腹板平面作用的剪力;S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;I——毛截面惯性矩;t w——腹板厚度;fv——钢材的抗剪强度设计值。
4.1.3当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:`σ_c=(varphiF)/(t_wl_z)≤f`(4.1.3-1)式中F——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数;ψ——集中荷载增大系数;对重级.工作制吊车梁ψ=1. 35;对其他梁，ψ=1.0；l z——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算:l2=a+5h y+2h R ( 4.1.3-2 )a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm;h y——自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离;h R——轨道的高度，对梁顶无轨道的梁h R=0;f——钢材的抗压强度设计值。
附录附录1 钢材和连接强度设计值附表1-1 钢材的强度设计值（N/mm2）注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚件的厚度。
附表1-2 焊缝的强度设计值（N/mm2）钢焊丝和焊剂》GB/T 5293和《低合金钢弧焊用焊剂》GB/T 12470 中相关的规定。
2、焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
其中厚度小于8mm 钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。
3、对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取w c f 。
在受拉区的抗弯强度设计值取w t f 。
4、表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
附表1-3 螺栓连接的强度设计值（N/mm 2）注：1、A 级螺栓用于d ≤24mm 和l ≤10d 或l ≤150mm （按较小值）的螺栓；B 级螺栓用于d >24mm 或l >10d 或l >150mm （按较小值）螺栓。
d 为公称直径，l 为螺杆公称长度。
2、A 、B 级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C 级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。
附表1-4 铆钉连接的强度设计值（N/mm 2）1）在装配好的构件下按设计孔径钻成的孔；2）在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；3）在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径，然后在装配好的构件上再扩钻到设计孔径的孔。
2、在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。
附表1-5 结构构件或连接设计强度的折减系数时，取λ=20。
2、当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。
附录2 受弯构件的挠度容许值附录2 受弯构件的挠度容许值附表2 受弯构件挠度容许值注：1、l 为受弯构件的跨度（对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的2倍）。
2、[v T ]为永久和可变荷载标准值产生的挠度（如有起拱应减去拱度）的容许值；[v Q ]为可变载标准值产生的挠度的容许值。
一填空题1、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的设计值；计算疲劳时，应采用荷载的标准值。
2、钢材 Q235B中， 235 代表屈服值，按脱氧方法该钢材属于镇静钢。
3、对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度升高，塑性和韧性降低，焊接性能降低。
4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴线与轴心力方向间夹角满足 tgθ≤15 ，焊缝强度可不计算。
5、钢材的选用应根据结构的重要性、荷载特征、钢材厚度等因素综合考虑，选用合适的钢材。
6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易进入塑性状态，发生的破坏为脆性破坏。
7、在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素，将会提高钢材的强度。
8、轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的受弯受力工作确定的。
9、如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外（绕Z 轴）稳定，钢材 Q235钢，此受压构件截面面积值为2960 mm2，其长细比为 21.07 。
10 、格构1式轴心受压0构件绕虚1 轴的稳定计算采用换算长细比是考虑剪切变形的影响的影响。
01=11、按正常使用极限状0态h计算时 , 受弯构件要限制挠度，拉、压构件要限制长细比。
212、钢材经00过Z冷加工后，其8 强度和硬度会有所提高，却降低了塑性和韧性，这种现象称为钢材的冷作硬02化Z。
13、调质处理的低合金钢没有明显的屈服点和塑性平台，这类钢材的屈服点被定义为：单向拉伸并卸载后，试1件0中残余应变为0.2% 时所对应的应力，也称为名义屈服点。
14、高强度低合金钢的焊接性能是通过碳含量指标来衡量的。
15、循环荷载次数一定时，影响焊接结构疲劳寿命的最主要因素是应力幅和构件或连接的构造形式。
16、在对焊缝进行质量验收时，对于三级焊缝，只进行外观检查即可。
17、对于实腹式轴心受压柱，残余应力的存在通常会降低构件的稳定承载力。
《钢结构基础》习题参考答案题：答：（1）按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。
型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。
组合截面按连接方法和使用材料的不同，可分为焊接组合截面（焊接截面）、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。
（2）型钢和组合截面应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
题：解：由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2，扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =⨯⨯-=mm 2。
工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ，故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2，构件的压应力为2155.138324910450A N 3n <≈⨯==σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
新版教材工字钢为竖放，故应计入工字钢的自重。
工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ，故19712.19.8169.27N g =⨯⨯⨯=N ；构件的拉应力为215139.113249197110450A N N 3ng <≈+⨯=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
题：解：1、初选截面假定截面钢板厚度小于16mm ，强度设计值取215f =，125f v =。
可变荷载控制组合：24kN .47251.410.22.1q =⨯+⨯=， 永久荷载控制组合：38.27kN 250.71.410.235.1q =⨯⨯+⨯=简支梁的支座反力（未计梁的自重）129.91kN ql/2R ==，跨中的最大弯矩为m 63kN .1785.547.2481ql 81M 22max ⋅≈⨯⨯==，梁所需净截面抵抗矩为36x max nx 791274mm 2151.051063.178f M W ≈⨯⨯==γ，梁的高度在净空方面无限值条件；依刚度要求，简支梁的容许扰度为l/250，参照表3-2可知其容许最小高度为229mm 24550024l h min ≈==， 按经验公式可得梁的经济高度为347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=，由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度，按附录1中附表1取工字钢 I36a ，相应的截面抵抗矩3nx 791274m m 875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。
