鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)題

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理一一、填空題（每空1分，共24分）鋼材的破壞可區(qū)分為塑性破壞和脆性破壞兩種方式。鋼承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮兩種極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）中規(guī)定在設(shè)計(jì)文件（圖紙）注明所要求的焊縫形式和焊縫質(zhì)量等級。鋼結(jié)構(gòu)連接用的螺栓連接有普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。在板梁中承受較大的固定集中荷載 N處，常需要設(shè)置支承加勁肋，支撐加勁肋設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要包含三個(gè)方面的內(nèi)容：.計(jì)算支承加勁肋在板梁腹板平面外的穩(wěn)定性、計(jì)算支承加勁肋端部承壓應(yīng)力和計(jì)算支承加勁肋與腹板的角焊縫。按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算軸心受力構(gòu)件時(shí)，需要對軸心受壓構(gòu)件計(jì)算截面強(qiáng)

、整體穩(wěn)定性和組成構(gòu)件局部穩(wěn)定性三項(xiàng)，對軸心受拉構(gòu)件計(jì)算彎構(gòu)件等效于承受純彎曲的壓彎構(gòu)件。

強(qiáng)度一項(xiàng)。m，其物理意義是將其他壓我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）中規(guī)定對實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算采用實(shí)用的相關(guān)公式,對格構(gòu)式壓彎構(gòu)件繞虛軸彎曲時(shí)的穩(wěn)定驗(yàn)算采用貝農(nóng)

邊緣纖維屈服準(zhǔn)軸心受壓柱腳，按其與基礎(chǔ)的連接方式不同，可分為鉸接和剛性連接兩種，前者主要承受軸心壓力，后者主要用于承受壓力和彎矩。屋架支撐系統(tǒng)包含四類，即橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿。_二、選擇題（每題2分，共26分）對有孔眼等削弱的軸心拉桿承載力，我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB50017-2003）取用的則是：凈載面中_B 。最大應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)；平均應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)；C）D）A）

_C 。B）提高梁的剛度;C）提高腹板的局部穩(wěn)定性；D）提高腹板抗疲勞的強(qiáng)度。3.鋼屋架桿件內(nèi)力計(jì)算假定鋼屋架節(jié)點(diǎn)是 AA）節(jié)點(diǎn)為鉸接；B）節(jié)點(diǎn)為剛接；C）節(jié)點(diǎn)上的所連接的桿件連續(xù);D）節(jié)點(diǎn)半鉸接半剛性連接。4.鋼材的疲勞破壞是B 。恒荷載作用的下塑性破壞；C）D）連續(xù)重復(fù)荷載作用下的塑性破壞。單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時(shí)是C 的失穩(wěn)A）彎曲；B）扭轉(zhuǎn)；C）彎扭；D）雙向彎曲。格構(gòu)式壓彎構(gòu)件綴件的設(shè)計(jì)剪力取 B構(gòu)件實(shí)際剪力值;V Af fY構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值和 85 235 者中的較大值;V由公式

Af fY85、235計(jì)算;dMV由 dz計(jì)算值。A）C））兩端小中間大。_D無關(guān)?？蚣苤闹С袟l件；柱上端梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值;C）D）所采用的鋼號。aA）初彎曲的影響最小；截面是軋制截面。是A）B）C）

值最高是由于

保證受彎構(gòu)件工形截面翼緣局部穩(wěn)定的方法DD）限制其寬厚比。工字型截面壓彎構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算中入值是構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比，取值介于構(gòu)件在彎矩作用平面外的長細(xì)比，取值介于C)構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比的較大值，取值介于

30100之間;30100之間;30100之間;構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比的較小值，取值介于構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比的較小值，取值介于以下圖示各簡支梁，除截面放置和荷載作用位置不同外，F(xiàn)-T30100之間。其他條件均相同，則以整體穩(wěn)定性最好。匚1bt的鋼板上有一直徑為d0C。

其凈截面A）Anbt t;2d!t；4d!t；4An

btdot；bt doto三、問答題（每題8分，共24分）鋼材有哪幾項(xiàng)主要機(jī)械性能指標(biāo)？它們的物理意義是什么?在進(jìn)行梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，為什么當(dāng)?shù)贸龅腷0.6時(shí)，應(yīng)將b用相應(yīng)的b'代替?實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件需要作哪些驗(yàn)算，計(jì)算公式如何?答：鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)有：⑴屈服強(qiáng)度 是表示鋼材強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，在彈性設(shè)計(jì)時(shí)，常以纖維應(yīng)力到達(dá)屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的限值；⑵抗拉強(qiáng)度

fu，時(shí)鋼材強(qiáng)度的另一個(gè)指標(biāo)，是應(yīng)力一應(yīng)變曲線上的最高點(diǎn)應(yīng)力，由試件拉伸時(shí)的最大荷載除以試件未變形前的截面積而得；⑶伸長率3,是表示鋼材塑性性能的一個(gè)指標(biāo)，用以表示鋼材斷裂前發(fā)生塑性變形的能力，3越大，塑性性能越好；⑷冷彎性能，反映鋼材的彎曲變形性能和抗分層性能的指標(biāo)，綜合評估鋼材質(zhì)量優(yōu)劣，它不僅要求鋼材由必要的塑性，同時(shí)還要求鋼材中沒有或極少由冶煉過程中產(chǎn)生的缺陷；⑸沖擊韌性，是反映鋼材抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)，對于直接承受動力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，其鋼材需作沖擊韌性試驗(yàn)。答：在進(jìn)行梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，按照臨界公式和規(guī)范提供的公式計(jì)算的 b值都是在鋼梁處于彈性工作階段的前提下，而實(shí)際工程中，特別是中等跨度的梁失去整體穩(wěn)定性時(shí)，梁截面中力有的早已超過比例極限或達(dá)到屈服點(diǎn)，則梁處于彈塑性工作狀態(tài)，其臨界應(yīng)力顯著降低，仍按彈狀態(tài)的 b對梁整體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果不安全；再者臨界公式未考慮殘余應(yīng)力、初始變形、初偏心等缺陷對梁整體穩(wěn)定性的不利影響，因此綜合考慮得當(dāng)?shù)贸龅腷0.6時(shí)，應(yīng)將b用相應(yīng)的b代替。N MxAn

3實(shí)腹式壓彎構(gòu)件需要作哪些驗(yàn)算，計(jì)算公式如何？答：⑴強(qiáng)度計(jì)算，計(jì)算公式N_面采用公式

mx f計(jì)算，對于單軸對稱截面，還需要采用公式W 0.8W x 1xExWx 2xW

mxN(11.25N)NEx

f計(jì)算；在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式f；⑵整體穩(wěn)定計(jì)算：在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算，對于雙軸對稱截N?AN?Af:⑶局部穩(wěn)定性計(jì)算：對受壓翼緣通過限制其寬厚比來滿足要求；對于腹板通過限制其高厚比來滿足要求，高厚比的限值與應(yīng)力梯度、長細(xì)比、鋼材屈服強(qiáng)度等有四、計(jì)算題（10分）1所示牛腿板，鋼材Q235-BE4315型，手工焊，焊腳尺寸hf8mm解：1.所能承受的最大靜力荷載設(shè)計(jì)值 F。20.70.85.51.04cm0.71.04cm0.70.8AW0.7 0.825.521.1221.12321.125.517.99cm2Iww0.70.8241225.510.281091cmy0.7 0.821.121.04225.53122 5.55.520.281.04253cm4IWPIwXIwy1091 531144cm4X

0.28

圖1.5（5）2.確定焊縫所能承受的荷載設(shè)計(jì)值對焊縫群形心的內(nèi)力扭矩：T=F(2060.281.04)=25.24F剪力：VF角焊縫有效有效截面上A點(diǎn)各應(yīng)力分量為:T TryA1P

25.22F10.561014144104

0.00233FTTrXA

25.24F

5.5 0.284

102

0.00105F （31P 114410 分）V fA17.9910f

0.00056F2當(dāng)承受靜力荷載時(shí)，取 f1.22根據(jù)角焊縫基本計(jì)算公式, A點(diǎn)的合應(yīng)力應(yīng)小于或等于 fW，（20.00105F 0.00056F 1.22解得F=59750N=59.75KN五、設(shè)計(jì)題(16分)支架桿件截面設(shè)計(jì)。

分）0.00233F2 160條件：如圖2所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計(jì)壓力為 N=鋼材為Q235,截面無孔眼削弱。要求：試設(shè)計(jì)此支柱的截面：采用普通軋制工

（設(shè)計(jì)值）,柱兩端鉸接,圖22個(gè)方向的計(jì)算長度分別為：l0x600cm，l0y300cm試選截面

XXXXxy軸方向，這樣柱（2分）假定入=90,對于軋制工字鋼，

xa面，由《規(guī)范》表查得x0.714,繞y軸失穩(wěn)時(shí)屬于b類截面，由《規(guī)范》表查得 y0.621。（2分）NminNminl0x入l0y入1600103f0.6212151026006.67cm90300c“3.33cm90Aix

2（2分）2（2分）（2分）iy156a工字鋼，A135cm2ix22.0cmiy3.18cm。（2分）截面驗(yàn)算因截面無孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，

可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定，只進(jìn)行整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算。只進(jìn)行整體穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算。長細(xì)比：il0x600x27.3cm［］150入X22.0（2分）iyl0y300入94.3cm ［入150y3.18整體穩(wěn)定驗(yàn)算：入

X遠(yuǎn)大于

查《規(guī)范》表得?

y=0.591yN160010 3yA0.591135102

200.5N/mm2 215N/mm2 （2分）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理二一、填空題（130分）1.我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）中規(guī)定除疲勞計(jì)算外，采用概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)為設(shè)計(jì)方法。我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）中規(guī)定承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有 抗拉強(qiáng)度伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。目前鋼結(jié)構(gòu)連接主要采用的兩種連接方法：焊縫連接和螺栓連 板端部受剪撕裂破壞、鋼板沿螺栓孔中心受拉破壞、螺桿彎曲破壞。單向受彎梁從.彎曲變形變形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢まD(zhuǎn)變形 變形狀態(tài)時(shí)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)。 軸心壓桿失穩(wěn)時(shí)可能有三種變形形態(tài)，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈 對檁條設(shè)計(jì)時(shí)通常要計(jì)算三個(gè)方面的內(nèi)容，即 抗彎強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和 撓度。向的幾何穩(wěn)定性、下弦無橫向支撐時(shí)，作為下弦系桿的支點(diǎn)、傳遞山墻所受縱向風(fēng)荷載等至屋架支柱和保證吊裝屋架時(shí)的穩(wěn)定和安全。、選擇題（220分）1.配置加勁肋是提高梁腹板局部失穩(wěn)的有效措施,hD）1.配置加勁肋是提高梁腹板局部失穩(wěn)的有效措施,hF）D）不致失穩(wěn)，不必配置加勁肋。2.形截面簡支梁，跨中有集中荷載作用于腹板平面內(nèi)，作用點(diǎn)位于體穩(wěn)定性最好。A）形心；B）下翼緣；C）上翼緣；形心與上翼緣。

雙軸對稱工字_B 時(shí)整3.

對于承受均布荷載的熱軋卜型鋼，應(yīng)計(jì)算_DF）GD）抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、容許撓度。承壓型高強(qiáng)度螺栓可用于_D 。直接承受動力荷載的連接；承受反復(fù)荷載作用的結(jié)構(gòu)的連接；G冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的連接；D）承受靜力荷載或間接承受動力荷載結(jié)構(gòu)的連接。計(jì)算格構(gòu)式壓桿繞虛軸xE）F）D)0y

B_ 查表確定?？蚣芷矫鎯?nèi)柱的計(jì)算長度系數(shù)口是A。 【】A）2.03；B）1.55；C）1.00；E）0.549。摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接與承壓型高強(qiáng)度螺栓連接主要區(qū)別是 .A）摩擦面處理；B）材料不同；C）預(yù)拉力不同；D）設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同。焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的 B 無影響A）變形；靜力強(qiáng)度；疲勞強(qiáng)度；整體穩(wěn)定性。實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式中的 士亜旦左再X主要疋考丿A）截面塑性發(fā)展對承載力的影響；B）殘余應(yīng)力的影響；C）初偏心的影響；D）初彎矩的影響。據(jù)

A）B）

工字形截面壓彎構(gòu)件腹板的容許高厚比是根C 確定的。hC）o與腹板的應(yīng)力梯度 0、構(gòu)件的長細(xì)比的關(guān)系；htwD）構(gòu)件的長細(xì)比。三、問答題（每題8分，共24分）與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的特性有哪些，以及在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用于哪里？什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象？梁的整體穩(wěn)定性的臨界彎矩與哪些因素有關(guān)？3工字形截面軸心受壓構(gòu)件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算公式中，入為什么應(yīng)取構(gòu)件兩個(gè)方向長細(xì)比較大值？答：與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是： 1）強(qiáng)度高，重量輕；2）質(zhì)地均勻，各向同性；3）施工質(zhì)量好，工期短；4）密閉性好；5）而主要用于：1）重型工業(yè)廠房；2）高層房屋鋼結(jié)構(gòu)；3）大跨度結(jié)構(gòu)；4）高聳結(jié)構(gòu)；5）不利，或工期要求短，或施工現(xiàn)場場地受到限制等原因采用鋼結(jié)構(gòu)； 6）密閉性要求較高的板殼結(jié)構(gòu)。答：梁在荷載作用下開始基本在其最大剛度平面內(nèi)彎曲， 但當(dāng)荷載增大到一定數(shù)值后， 將同時(shí)產(chǎn)生較大得側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，最后很快地使梁喪失繼續(xù)承載的能力，出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，就稱為梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象。梁的整體穩(wěn)定性的臨界彎矩與以下因素有關(guān)：⑴梁側(cè)向無支長度或受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的間距；⑵梁截面的尺寸：側(cè)向慣性矩、抗扭慣性矩、翹曲慣性矩；⑶梁端支座對截面的約束；⑷梁所受的荷載類型；⑸沿梁截面高度方向的荷載作用點(diǎn)3答：工字形截面軸心受壓構(gòu)件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算公式，是分別采用限制翼緣板的自由外伸寬度b與其厚度t之比和腹板計(jì)算高度與其厚度之比的， 兩者均為長細(xì)比入的函數(shù),取構(gòu)件兩個(gè)方向入的較大值，是根據(jù)組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)的原則，細(xì)比大的方向臨界應(yīng)力低，則整體穩(wěn)定在這個(gè)方向弱，取這個(gè)方向的長細(xì)比入計(jì)算局部穩(wěn)定則可以證局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)。四、計(jì)算題（10分）軸心受拉鋼板的斜對接焊縫連接（斜對接焊縫的斜度為 1.5:1，即56°）。1a=540mmt=22mm軸心力設(shè)計(jì)值為N2150kNQ235-B,手工E43型，三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板和引出板。N—N—▼—七：：N解：斜對接焊縫斜度為 1.5:1,焊縫長度故焊縫的正應(yīng)力為:

a540sin0 sin

650mm。（2分）Nsin0CTlwt

2150103sin5665022

125N/mm2ftw175N/mm2（3分）剪應(yīng)力為：T NcosB2150103cos56lwt 65022焊縫強(qiáng)度能夠保證。（2分）五、設(shè)計(jì)題（16分）設(shè)計(jì)軸心受壓柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值2000KN,

84N/mm2f： 120N/mm2（3分）柱上、下端均為鉸接，在柱高度中點(diǎn)截面的 x軸方向設(shè)一側(cè)向支撐點(diǎn)，是的柱計(jì)算長度L0x=6m,L0y=3m，柱截面采用焊接