《鋼結構設計基本原理》練習及答案大全完整版

一填空題1、計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時，應采用荷載的設計值；計算疲勞時，應采用荷載的標準值。2、鋼材Q235B中，235代表屈服值，按脫氧方法該鋼材屬于鎮(zhèn)靜鋼。3、對于普通碳素鋼，隨含碳量的增加，鋼材的屈服點和抗拉強度升高，塑性和韌性降低，焊接性能降低。4、當采用三級質量受拉斜對接焊縫連接的板件，承受軸心力作用，當焊縫軸線與軸心力方向間夾角滿足tgθ≤15，焊縫強度可不計算。5、鋼材的選用應根據結構的重要性、荷載特征、鋼材厚度等因素綜合考慮，選用合適的鋼材。6、鋼材受三向同號拉應力作用，數值接近，即使單項應力值很大時，也不易進入塑性狀態(tài)，發(fā)生的破壞為脆性破壞。7、在普通碳素結構鋼的化學成分中加入適量的硅、錳等合金元素，將會提高鋼材的強度。8、軸心受壓柱的柱腳底板厚度是按底板的受彎受力工作確定的。9、如下圖突緣式支座加勁肋，應按承受支座反力的軸心受壓構件計算梁平面外（繞Z軸）穩(wěn)定，鋼材Q235鋼，此受壓構件截面面積值為2960mm2，其長細比為21.07。Z81020020h0=100011Z81020020h0=10001110、格構式軸心受壓構件繞虛軸的穩(wěn)定計算采用換算長細比是考慮剪切變形的影響的影響。11、按正常使用極限狀態(tài)計算時,受彎構件要限制撓度，拉、壓構件要限制長細比。12、鋼材經過冷加工后，其強度和硬度會有所提高，卻降低了塑性和韌性，這種現(xiàn)象稱為鋼材的冷作硬化。13、調質處理的低合金鋼沒有明顯的屈服點和塑性平臺，這類鋼材的屈服點被定義為：單向拉伸并卸載后，試件中殘余應變?yōu)?.2%時所對應的應力，也稱為名義屈服點。14、高強度低合金鋼的焊接性能是通過碳含量指標來衡量的。15、循環(huán)荷載次數一定時，影響焊接結構疲勞壽命的最主要因素是應力幅和構件或連接的構造形式。16、在對焊縫進行質量驗收時，對于三級焊縫，只進行外觀檢查即可。17、對于實腹式軸心受壓柱，殘余應力的存在通常會降低構件的穩(wěn)定承載力。18、在高強度螺栓的受剪連接中，當螺栓直徑和規(guī)格均相同時，摩擦型連接單個螺栓的抗剪承載力一般會低于承壓型連接。19、對于單軸對稱的軸心受壓構件，繞非對稱主軸屈曲時，會發(fā)生彎曲屈曲；而繞對稱主軸屈曲時，由于截面重心與彎曲中心不重合，將發(fā)生彎扭屈曲現(xiàn)象。20、當梁的整體穩(wěn)定驗算不能滿足要求時，可以采用加強受壓翼緣的辦法來提高穩(wěn)定承載力。21、梁的整體穩(wěn)定系數φb大于0.6時，需用φb′代替φb，它表明此時梁已經進入__彈塑性_________階段。22、彎矩繞虛軸作用的雙肢格構式壓彎構件，采用綴條式格構柱，其分肢的穩(wěn)定應按軸心受壓構件構件進行驗算。23、梯形鋼屋架支座底板的厚度是由底板的抗彎強度確定的。24、在鋼屋架的受壓桿件設計中，確定雙角鋼截面形式時，應采用等穩(wěn)定原則。25、設桿件節(jié)點間的幾何長度為l，則梯形鋼屋架的支座斜桿在屋架平面內的計算長度為桿件幾何長度或l。26、鋼材的沖擊韌性越小,鋼材抵抗脆性斷裂的能力越弱。27、承受靜力荷載的側面角焊縫的最大計算長度是60hf。28、焊接結構選用焊條的原則是,計算焊縫金屬強度宜與母材強度相適應。29壓彎構件在彎矩作用平面外的失穩(wěn)變形形式是彎扭屈曲。

二、選擇題1、對于Q235鋼板，其厚度越大D。A.塑性越好B.韌性越好C.內部缺陷越少D.強度越低2、如圖采用C級普通螺栓連接，最危險螺栓為A。A.1B.3C.2或4D.5N1234N123453、工字形截面軸心受壓構件,翼緣外伸部分的寬厚比式中的λ是C。A.構件繞強軸方向的長細比B.構件兩個方向的長細比平均值C.構件兩個方向的長細比較大值D.構件兩個方向的長細比較小值4、單向受彎構件的抗彎強度其中時,為使翼緣不先失去局部穩(wěn)定,翼緣外伸部分的寬厚比b`/t為B。A.B.C.D.5、已知焊接工字形截面簡支梁，承受均布荷載作用,鋼材Q235，fy=235N/mm2，并在支座設置支承加勁肋，梁腹板高度900mm，厚度12mm，要求考慮腹板穩(wěn)定性，則D。A布置縱向和橫向加勁肋B按計算布置橫向加勁肋C按構造要求布置加勁肋D不用布置加勁肋6、荷載作用于截面形心的焊接工字形等截面簡支梁，最容易發(fā)生整體失穩(wěn)的情況是C。A跨中集中荷載作用B跨間三分點各有一個集中荷載作用C梁兩端有使其產生同向曲率、數值相等的端彎矩作用D全跨均布荷載作用7、計算梁的抗彎強度,與此相應的翼緣外伸肢寬厚比不應超過A。8、已知雙軸對稱工字鋼截面軸心受壓柱，軸心壓力小，根據剛度控制截面面積A截面面積A為BA1422.2mm2B1800mm2C2000mm2D2500mm29

、關于建筑結構鋼材的優(yōu)缺點，下列說法中錯誤的是CA.鋼材的強度較高，結構自重輕B.鋼材具有良好的冷加工和熱加工性能C.鋼結構的耐腐蝕性能很好，適合在各種惡劣環(huán)境中使用D.鋼結構的耐熱性很好，但耐火性能很差10、鋼結構設計中，對下列哪一項內容需按正常使用極限狀態(tài)進行驗算AA.構件的變形B.構件的強度C.構件的疲勞強度D.構件的整體穩(wěn)定11、不同質量等級(A、B、C、D)的同一類鋼材，下列哪項力學指標不同BA.抗拉強度fuB.沖擊韌性AKC.伸長率δD.屈服點fy12、26、支承加勁肋進行穩(wěn)定計算時，計算面積應包括加勁肋兩端一定范圍內的腹板面積，該范圍是A。A.15B.13C.13D.1513、對于普通螺栓連接，限制端距e≥2d0的目的是為了避免DA.螺栓桿受剪破壞B.板件被拉斷破壞C.板件受擠壓破壞D.板件端部沖剪破壞14、如圖所示承受靜力荷載的T形連接，采用雙面角焊縫，按構造要求所確定的合理焊腳尺寸應為Dt=8mmt=6mmt=8mmt=6mmB、6mmC、8mmD、10mm15、初始彎曲和荷載的初始偏心對軸心受壓構件整體穩(wěn)定承載力的影響為BA.初彎曲和初偏心均會降低穩(wěn)定承載力B.初彎曲和初偏心均不會影響穩(wěn)定承載力C.初彎曲將會降低穩(wěn)定承載力，而初偏心將不會影響穩(wěn)定承載力D.初彎曲將不會影響穩(wěn)定承載力，而初偏心將會降低穩(wěn)定承載力16、保證焊接組合工字型截面軸心受壓柱翼緣板局部穩(wěn)定的寬厚比限值條件，是根據矩形板單向均勻受壓時下列哪種邊界條件確定的CA.兩邊簡支、一邊自由、一邊彈性嵌固B.兩邊簡支、一邊自由、一邊嵌固C.三邊簡支、一邊自由D.四邊均為簡支17、腹板屈曲后強度產生的原因是CA.腹板屈曲后產生鋼材的彈塑性強化，能夠繼續(xù)承擔更大的荷載B.腹板屈曲后產生薄膜拉力場，牽制了板變形的發(fā)展，存在繼續(xù)承載的潛能C.腹板屈曲后產生復雜的應力狀態(tài)，提高了鋼材的屈服點D.由于橫向加勁肋的存在，提高了腹板局部穩(wěn)定承載力18、計算長度一定的軸心壓桿回轉半徑增大，其穩(wěn)定承載力A。A.提高B.降低C.不變D.不能確定19、鋼結構的主要缺點是C。A.結構的重量大B.造價高C.易腐蝕、不耐火D.施工困難多20、鋼材中硫的含量超過規(guī)定標準D。A.將提高鋼材的伸長率B.將提高鋼材的抗拉強度C.將使鋼材在低溫工作時變脆D.將使鋼材在高溫工作時變脆21、角焊縫的最小焊腳尺寸B。A.較薄板厚度B.較厚板厚度C.任意板厚22、下面的B情況應將其設計強度進行折減。A.動力荷載作用的構件B.單角鋼單面按軸壓計算穩(wěn)定的構件C.有應力集中影響的構件D.殘余應力較大的構件23、驗算工字形組合截面軸心受壓構件翼緣和腹板的局部穩(wěn)定時，計算公式中的長細比為C。A.繞強軸的長細比B.繞弱軸的長細比C.兩方向長細比的較大值D.兩方向長細比的較小值24、格構柱設置橫隔的目的是B。A.保證柱截面幾何形狀不變B.提高柱抗扭剛度C.傳遞必要的剪力D.上述三種都是

三、簡答題1、焊接殘余應力產生的原因和對結構工作性能的影響？焊縫出現(xiàn)不均勻溫度場。焊縫附近溫度最高，可高達1600度以上。在焊縫區(qū)以外，溫度則急劇下降。焊縫區(qū)受熱而縱向膨脹，但這種膨脹因變形的平截面規(guī)律(變形前的平截面，變形后仍保持平面)而受到其相鄰較低溫度區(qū)的約束，由于鋼材在600℃以上時呈塑性狀態(tài)(稱為熱塑狀態(tài))，因而高溫區(qū)的這種壓應力使焊縫區(qū)的鋼材產生塑性壓縮變形對結構的靜力強度沒影響，降低結構的剛度，影響壓桿的穩(wěn)定性，對低溫冷脆有影響，對疲勞強度不利。簡述影響梁整體穩(wěn)定的因素。梁的側向抗彎剛度EIy、抗扭剛度GIt，和抗翹曲剛度EIw愈大，則臨界彎矩愈大。梁兩端支承條件、構件側向支承點間距、受壓翼緣寬度、荷載的種類和作用位置。為什么在截面為單軸對稱的實腹式軸心受壓構件，繞對稱軸的穩(wěn)定計算采用換算長細比？對于單軸對稱截面，構件除繞非對稱軸發(fā)生彎曲屈曲外，還可能發(fā)生繞對稱軸彎扭屈曲，軸力由于截面的轉動產生作用于形心處非對稱軸方向的剪力，剪力不通過剪心，產生扭矩，彎扭屈曲比繞對稱軸的彎曲屈曲的臨界應力要低，因此繞對稱軸的穩(wěn)定應采用考慮扭轉效應的換算長細比計算。簡述梁腹板設置加勁肋的原則。(不考慮梁的屈曲后強度)1)當時，腹板局部穩(wěn)定能夠保證，不必配置加勁肋；對吊車梁及類似構件（），應按構造配置橫向加勁肋。(2分)2)當時，應配置橫向加勁肋。(2分)3)當（受壓翼緣扭轉受到約束，如連有剛性鋪板或焊有鐵軌時）或（受壓翼緣扭轉未受到約束時），或按計算需要時，除配置橫向加勁肋外，還應在彎矩較大的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。局部壓應力很大的梁，必要時尚應在受壓區(qū)配置短加勁肋。(2分)4)梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設置支承加勁肋。(1分)雙軸對稱工字形實腹式單向壓彎構件有哪幾種失穩(wěn)形式？并簡要說明它們是如何產生的。1）失穩(wěn)形式：單向壓彎構件的整體失穩(wěn)分為彎矩作用平面內和彎矩作用平面外兩種情況（1分），彎矩作用平面內失穩(wěn)為彎曲屈曲（1分），彎矩作用平面外失穩(wěn)為彎扭屈曲（1分）。2）產生原因：平面內失穩(wěn)時：直桿在偏心壓力作用下，彎矩作用平面內構件撓度隨壓力的增加而增大，且呈非線性地增長，這是由于二階效應的影響。最后達到偏心壓力的極值點，失去平面內穩(wěn)定，不存在分枝現(xiàn)象。（2分）平面外失穩(wěn)時：假如構件沒有足夠的側向支撐，且彎矩作用平面內穩(wěn)定性較強。無初始缺陷時，壓力作用下，構件只產生彎矩平面內的撓度，當壓力增加到某一臨界值Ncr之后，構件會突然產生彎矩作用平面外的彎曲變形和整體扭轉，發(fā)生了彎扭失穩(wěn)，是一種分枝失穩(wěn)。有初始缺陷壓彎構件在彎矩作用平面外失穩(wěn)為極值失穩(wěn)，無分枝現(xiàn)象。（2分）簡述普通受剪螺栓連接的破壞形式有哪些種類？如何避免？螺栓在構件上的排列有幾種形式？應滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？為保證梁腹板的局部穩(wěn)定，應按哪些規(guī)定配置加勁肋？9、圖示實腹式軸壓柱截面，柱長細比,鋼材Q345，試判斷該柱腹板的局部穩(wěn)定有無保證？如無保證應采取何種措施（至少回答出二種方法）？四、計算題1、圖示連接，受靜載F=120kN(設計值)，角焊縫焊腳尺寸hf=8mm,鋼材Q235B，手工焊,焊條E43型，=160N/mm2。驗算焊縫強度。F600850120F6008501201、解：將力F簡化到焊縫群的形心為：（2分））V=Fcos60o（2分））N=Fsin60o=103.9kNM=N×35=3636.5kNmm（5分）在N作用下：（5分）在V作用下：在M作用下：焊縫上下兩點最危險（3分）（3分）∴焊縫滿足承載力要求2、如圖所示，兩塊鋼板截面厚度16mm寬度420mm，兩面用厚度10mm蓋板連接，鋼材Q235B承受軸心力作用，采用8.8級螺栓M20高強度螺栓摩擦型連接，孔徑21.5mm，接觸面采用噴砂處理，f=215N/mm2，預拉力P=125kN，摩擦面的抗滑移系數μ＝0.45，求此連接接頭能承受的最大軸心力設計值1001006010060NNNN80801080805580555580551016101001006010060NNNN80801080805580555580551016102、解：單個螺栓的抗剪承載力設計值：（3分）Nvb=0.9nfμP=0.9×2×0.45×125＝101.25kN（3分）蓋板一側螺栓能傳遞的荷載為：N1=16Nvb=1620kN被連接板所能承擔的軸力為：（3分）N2=Af=16×420×215＝602000N=1444.8kN（3分）連接板的橫截面尺寸大于被連接板橫截面，且采用相同的鋼材，故不必計算連接板的承載力。危險截面凈截面面積An=16×（420-4×21.5）＝5344mm2（3分）在危險截面處，對于被連接板（1－0.5n1/n）N3=Anf（3分）∴（1分）故該連接所能承受的最大軸力為：N=1313.1kN（1分）3、已知一焊接工字形截面梁，承受靜力荷載，梁某截面彎矩設計值720KN.m，剪力設計值500KN，該截面集中力設計值F=200KN，沒有加勁肋，沿梁跨度方向支承長度150mm，鋼材Q235B，鋼材的強度設計值f=215N/mm2，fv=125N/mm2，γX=1.05，，毛截面慣性矩Ix=181812cm4，截面的最大面積矩S=2509.4cm3，上翼緣對中和軸的面積矩S1=1709.4cm3，驗算梁截面強度AAF150Ado=20用于連接-14x300-14x300-10x800AF150Ado=20用于連接-14x300-14x300-10x800A3、解：（2分）（2分）（3分）（3分）（3分）（3分）（2分）（2分）已知如圖雙肢槽鋼格構式軸心受壓綴條柱，軸心壓力設計值N=1900KN（包括柱身等構造自重），所有鋼材均選用Q235B，f=215N/mm2，計算長度l0x=l0y=6000mm，，柱截面無削弱。（2[32b的截面面積A=2×55.1=110.2cm2，iy=12.1cm；分肢對自身1-1軸的慣性矩I1=336cm4，回轉半徑i1=2.47cm，Zo=2.16cm，b=320mm；單根綴條角鋼L45×4的截面面積A1=3.49cm2；imin=0.89cm，]，試驗算1）柱的整體穩(wěn)定與單肢穩(wěn)定；2）求斜綴條的受力大小。303540450.9360.9180.8990.878505560650.8560.8330.8070.780707580850.7510.7200.6880.65511bxxZ0yyl1α11bxxZ0yyl1α4、解：一、1）繞實軸整體穩(wěn)定的驗算：剛度滿足。查表得到：(1分)滿足要求。(2分)2）繞虛軸的剛度和整體穩(wěn)定驗算：繞虛軸慣性矩：繞虛軸回轉半徑：(1分)長細比：(1分)換算長細比剛度滿足。(1分)查表得到：(1分)滿足要求。(2分)3）單肢的穩(wěn)定驗算：所以分肢穩(wěn)定滿足規(guī)范要求(2分)二、(1分)(1分)工字形柱8F345200工字形柱8F345200200501．解：力系分解：水平軸心力：(1分)剪力：(1分)彎矩：(1分)角焊縫有效截面的幾何特征：面積：(1分)慣性矩：(1分)抵抗矩：(1分)在水平軸心力作用下：(1分)在彎矩作用下：(1分)在剪力作用下：(1分)所以：(1分)VM35351308080180t=22mm6、如圖所示兩個工字形梁通過端板使用高強螺栓連接，計算高強螺栓連接的強度能否滿足要求。采用10.9級高強螺栓承壓型連接，螺栓直徑20mm，有效面積Ae=2.45cm2，，VM35351308080180t=22mm．解：最上排螺栓為受力最大螺栓，所受拉力和剪力分別為：拉力：(1分)剪力：(1分)(2分)(2分)(2分)所以滿足要求(1分)滿足要求(1分)7、已知6m跨簡支梁采用雙軸對稱截面，梁的上翼緣承受如圖所示均布荷載作用，試通過梁的強度和整體穩(wěn)定計算，來確定此梁所能承受的荷載設計值q。(可忽略自重)q6000200t=6mmt=12mmt=12mm400yxxy（提示：鋼材Q235B級，，，。截面特性：，，，，，，，，）q6000200t=6mmt=12mmt=12mm400yxxy3．解：梁端最大剪力，跨中最大彎矩：(1分)(2分)(2分)(2分)(1分)(2分)所以3203203203206868I36ay3203203203206868I36