《房屋钢结构》作业参考答案
第1章轻型钢结构的范畴、结构种类和布置
1.简述单层轻型钢结构房屋的结构组成。
答：单层轻型钢结构房屋一般采用门式刚架、屋架和网架为主要承重结构。其上设檩条、屋面板（或板檩合为一体的太空轻质屋面板），其下设柱（对刚架则梁柱合一）、基础，柱外侧有轻质墙架，柱的内侧可设吊车梁。
2.简述单层门式刚架结构的适应范围。
答：门式刚架结构通常用于跨度为9-36m，柱距为6-12m，柱高为4.5-9m的单层工业房屋或公共建筑(超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)。设置桥式吊车的起重量不宜大于20t、属于中、轻级工作制的吊车（柱距6m时不宜大于30t）；设置悬挂吊车时起重量不宜大于3t。
3.简述屋架结构的适应范围。
答：当房屋跨度较大、高度较高或承重柱采用混凝土构件时，宜采用屋架结构。目前大量应用的压型钢板有檩体系和太空轻质大型屋面板无檩体系多采用平坡的轻质梯形钢屋架。
4.简述网架结构的适应范围。
答：当房屋跨度较大，其平面尺寸长短边之比接近1或不超过2时，宜采用网架结构。
5.门式刚架结构如何分类？
答：（1）按跨数分类：有单跨、双跨和多跨；
（2）按坡度数分类：有单坡、双坡和多坡
（3）按构件体系分类：有实腹式与格构式；
（4）按截面形式分：有等截面和变截面；
（5）按结构选材分：有普通型钢、薄壁型钢和钢管。
6.简述门式刚架结构的梁柱构件截面型式及连接方法。
答：截面实腹式刚架构件的截面一般为工字形（或称H形）；格构式刚架的截面为矩形或三角形。
门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，柱脚与基础可采用刚接。
变截面与等截面相比，前者可以适应弯距变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计变截面。
7.简述门式刚架的几何尺寸：刚架的跨度、刚架的计算高度、刚架屋面的坡度。
答：（1）刚架的跨度：取横向刚架柱轴线间的距离L（柱轴线为通过变截面小端的中心线），宜为9-36m。边柱宽度不等时，应外侧对齐。
（2）刚架的计算高度：取横梁纵轴线与框架柱纵轴线的交点至柱脚底面处的距离。一般宜为4.5-9m,必要时可适当加大。（框架梁的轴线，取通过变截面梁单元中最小端截面中心处平行于框架梁上翼缘的纵向轴线）。
（3）刚架屋面的坡度：在1/8-1/20间（长尺寸压型金属屋面板或卷材屋面）及1/4-1/6间（短尺寸压型金属板屋面或石棉瓦屋面）。挑檐长度宜为0.5-1.2m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。8.简述在结构布置时，如何确定门式刚架的间距？
答：刚架的合理间距（柱距）应综合考虑使用要求、刚架跨度、檩条的合理跨度及荷载条件确定。一般宜为6m ，亦可采用7.5m 或9m ，最大可采用12m ；门式刚架跨度较小时，也可采用4.5m 。有时，为小柱距布置支撑的方便，亦可在大柱距中插入个别小柱距，如12m+6m 的混合柱距。 在建筑物山墙处，一般仍设置端刚架，也可用山墙横向墙架柱并增设压顶斜梁以代替端刚架，以简化结构布置并降低用钢量。
9.简述门式刚架轻型房屋的构件和围护结构设置温度伸缩缝的条件和做法。
答：门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于300m ；横向不大于150m 。超过规定则需设伸缩缝。
伸缩缝有两种做法：（A ）设置双柱；（B ）在檩条相连的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩。
10.简述门式刚架轻型房屋的柱间支撑、屋盖横向支撑和系杆的布置原则。
答：在房屋（或每个温度区段或分期建设区段）的端部第一或第二个开间，设置柱间支撑；柱间支撑的间距一般取30-45m ，当房屋较长时，应在中部增设柱间支撑；当房屋宽度大于60m 时，内列柱宜适当设置柱间支撑；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。
在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑（沿刚架横梁上表面）。
在边柱柱顶、屋脊、及多跨刚架的中柱柱顶，应沿房屋全长设置刚性系杆；若端部支撑设在端部第二开间，在第一开间的相应位置应设置刚性系杆。
第2章 门式刚架设计
1.简述门式刚架柱顶侧移的限值及不满足时的措施。
答：门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的1/60。不满足时，可采用下列措施之一：
（1）加大柱或梁截面； （2）改铰接柱脚为刚接柱脚；
（3）把多跨刚架中的个别摇摆柱改为上端与梁刚接。
2.简述工字形截面梁、柱板件的宽厚比限值和利用屈曲后强度的意义。
答：工字形截面（采用三块板焊成）受弯构件中腹板以受剪为主，翼缘以抗弯为主。增大腹板的高度，可使翼缘的抗弯能力发挥更为充分。然而，在增大腹板高度的同时如果随它的厚度增大，则腹板耗钢量过多，也不经济。因而，充分利用板件屈曲后的强度是比较合理的。 （1）梁、柱板件的宽厚比限值（图2-1）
图2-1 梁、柱截面尺寸
受压翼缘板：
y f t b 235151≤ 腹板： y
w w f t h 235
250≤
3.简述门式刚架斜梁腹板横向加劲肋的设置位置。
答：梁腹板应在与中柱连接处、较大固定集中荷载处和梁翼缘转折处设置横向加劲肋；其他部位是否设置中间加劲肋，由计算确定；但《规程》规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，梁腹板横向加劲肋的间距a 宜取w w h h 2 。 4.简述门刚架斜梁截面设计要点。
答：当斜梁坡度不超过1：5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。
实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支撑点的间距。当斜梁两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支撑点间最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的y f /23516倍。 5.简述隅撑的设置要点。
答：腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑（山墙处刚架仅布置在一侧）作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上，见图2-2。
图2-2隅撑的连接
隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的y f /23516倍。 6.门式刚架斜梁与柱的连接常用那些形式？如何确定端板厚度？
答：门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。
端板的厚度t 可根据支撑条件按公式计算，但不应小于16mm ，和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。
7.设计题——刚架柱设计
图2-3所示单跨门式刚架，柱为楔形柱，梁为等截面梁，截面尺寸及刚架几何尺寸如图所示，材料为Q235B.F 。已知楔形柱大头截面的内力： M 1=198.3KN.m ，N 1=64.5kN ，V 1=27.3kN ；柱小头截面内力：N 0=85.8kN ，V 0=31.6kN 。试验算该刚架柱的整体稳定是否满足设计要求。
图2-3 刚架几何尺寸及梁柱截面尺寸
（a ）刚架几何尺寸；（b ）梁、柱大头截面尺寸；（c ）柱小头截面尺寸 [解]：（1）计算截面几何特性：
刚架梁及楔形柱大头、小头截面的毛截面几何特性计算结果见表1-3 构件名称 截面 A
(mm 2) I x
(
×
104mm 4)
I y (×
104mm 4)
W x (×
103mm 3)
i x mm
i y mm
刚架梁 2-2 6800 40375 1068 1311 243.1 39.6 刚架柱
1-1 6800 40375 1068 1311 243.1 39.6 0-0 4880
7733
1067
52.25
125.9
46.8
（2）楔形柱腹板的有效宽度计算 ①
大头截面：
腹板边缘的最大应力
2
34
61/8.1566800105.6410
40375300103.198mm N =?+???=σ 23
4
62/9.1376800105.6410
40375300103.198mm N -=?+???-=σ 腹板边缘正应力比值
879.08
.1569
.13712-=-==
σσβ 腹板在正应力作用下的凸曲系数
()
()()
βββσ++-++=
11112.0116
2
2
k
()()()
879.01879.01112.0879.0116
2
2
-+++-=
=21
与板件受弯、受压有关的系数 )
/(2351.28/1σγλσ
ρR w
w k t h =
66.0)
8.156087.1/(235211.286
/600=???=
≤0.8
大头截面腹板全部有效。 ②小头截面：
腹板压应力 2100/6.174880
85800
mm N A N ===σ ,1=β 0.420216
2
=++=
σk 24.0)
6.1708
7.1/(23541.286
/280=???=ρλ 0. 8, =1,故小头截面腹板全截面有效。
⑶楔形柱的计算长度
柱的线刚度 54797736810403754
11=?==h I K e 梁的线刚度 170656
.1182912104037524
02=???==
s I K b ψ K 2/K 1=17065/54797=0.31
19.010407351077334
4
10=??=c c I I
查表得柱的计算长度系数γμ=1.22
柱平面内的计算长度γμ=ox l h=1.22×7368=8986mm
柱平面外的计算长度根据柱间支撑的布置情况取其几何高度的一半mm l oy 3684= ⑷楔形柱的强度计算
柱腹板上不设加劲肋，k =5.34,偏于安全地按最大宽度计算
17.134
.5376/600/23537/=?=
=
y
w
w w f k t h τλ
腹板屈曲后抗剪强度设计值
2/4.95125)]8.017.1(64.01[)]8.0(64.01[mm N f f v w v =?-?-=--='λ
柱腹板抗剪承载力设计值
kN f t h V v w w d 4.343104.9566003=???='=-
V 1=27.3kN 0.5V d
36
6
6111106800
10311.15.6410
21510311.1/???-???=-=-e e e N e
A NW M M
=269.4kN.m M=198.3kN.m N
e M
柱大头截面强度无问题，小头截面积虽小，但弯矩为零，强度也无问题。 ⑸楔形柱平面内稳定计算 4.719
.1258986===
x ox x i l λ
查GB 50017规范附表得 743.0=γ?x
kN EA N x e Exo 17694
.711.148801006.21.12
52202=????=?='πλπ 等效弯矩系数 0.1=mx β
γγ?β?x Ex
mx e x N N M A N )/(1[001
00'-+
66
310311.1743.017698.851103.1984880743.0108.85????
?
???-
?+
??= 2
/6.1809.1565.23mm N =+= f=215N/mm 2
⑹楔形柱平面外稳定计算
需要对柱上、下段分别计算。假定分段处的内力为大头和小头截面的平均值，即M=99.15kN.m ，N=75.15kN,腹板高度也是大小头的平均值440mm,可以算得分段处截面几何特性：A=5840mm 2,I y =1067104mm 4,=y i 42.7mm 和W x =891103mm 3。下面计算上段的平面外稳定性，此段的小头在分段处 3.867
.423684
0==
=
y y y i l λ 查GB 50017规范得646.0=y ?
mm i y 5.50)3/64.2468200(1282002
/130=???
?
???????+??='
柱的楔率 =d 1/d 0-1=616/456-1=0.35,不大于0.268h/d 0及6.0
26.18
200456
368435.0023.01023.010=????+=+=f s A lh γ
μ 01.15.50/368435.000358.01/00358.010=??+='+=y w i l γμ
9.915
.50368426.10=?='=yo s
y i l μλ 梁整体稳定系数 ???
?
???
??? ?
?+???? ??=y y w s x y b f h t W h A 2354.443202
00040
002
0λμμλ?γ
44.24564.489.9101.1260.189100045658409.9143202
4
2=??
?
????+??? ?????= 0.6
γ?b 修正后95.044
.2282
.007.1=-='b ?
等效弯矩系数
因上柱段两端弯曲应力相差不多，取
t =1.0
6
6
3110010311.195.0103.1985840646.01015.75???+??='+e b
t e y W M A N ?β? =19.9+159.2=179.1N/mm 2 f=215N/mm 2
下段柱也满足要求，这里从略。
第3章 压型钢板设计
1.简述压型刚板的组成材料及适应范围。
答：（1）压型钢板是以冷轧薄钢板（厚度一般为0.4-1.6mm ）板基，经镀锌或镀锌后覆涂彩色涂层，再冷加工辊压成型的波型板材，具有承载和防大气腐蚀的能力。
（2压型钢板按表面处理方法分类 适用情况
镀锌钢板
仅适用于组合楼板。
彩色镀锌钢板
目前工程中应用最多的屋面板和墙面板。 彩色镀铝锌钢板
澳大利亚、韩国厂商推出的屋面板和墙面板，结合了锌的抗腐蚀性和铝的延展性。
2.答：（1）压型钢板的常用的截面形式为波型。
（2）压型钢板板型表示方法为：YX 波高-波距-有效覆盖宽度，板厚另外注明。 （3）压型钢板按波高可分为：
高波板——波高大于70mm ，适用于重载屋面板； 中波板——波高30-70mm ，适用于楼盖板及一般屋面板； 低波板——波高小于30mm ，适用于墙面板。
3.设计压型钢板要考虑的荷载一般有哪些？
答：（1）永久荷载：当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；当为双层压型钢板构造时（中间设置玻璃棉保温层），作用在板底（下层压型钢板）上的永久荷载除其自重外，还需要考虑保温材料和龙骨的重量。
（2）可变荷载：除需与刚架荷载计算类似，要考虑屋面活荷载或雪荷载、积灰荷载外，还需要考虑施工检修集中荷载，一般取1.0Kn ，当施工检修集中荷载大于1.0Kn ，应按实际情况取用。当按单槽口截面受弯构件设计屋面板时，需要按下列方法将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽方向上的线荷载（图3-1）。
图3-1 折算线荷载
pi
re b F q η
= 式中 re b —— 压型钢板的波距；
F —— 集中荷载；
re q —— 折算线荷载；
η—— 折算系数，由实验确定。无实验依据时，可取5.0=η。
（3） 风荷载：屋面板和墙板的风荷载体型系数，应按〈〈门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002〉〉采用。
4.压型钢板的挠度与跨度之比的限值为多少？
答：压型钢板的挠度与跨度之比，按GB 50018规范不应超过下列限值：
（a ）屋面板
屋面坡度<
201时 2501 屋面坡度≥ 201时 200
1
（b ）墙板 150
1
《规程》则对屋面板和墙板分别规定为1/150和1/100。
5.压型钢板长度方向的搭接的构造要求有哪些？
答：压型钢板长度方向的搭接端必须与支撑构件（如檩条、墙梁等）有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带，搭接长度不宜小于下列限值： 波高大于或等于70mm 的屋面板： 350mm 波高小于70mm 的屋面板
当屋面坡度101≤时： 250mm 当屋面坡度101>时： 200mm 墙面板 120mm 6.屋面压型钢板侧向连接的构造要求有哪些？
答：屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式、咬合式等不同连接方式。
当采用搭接式时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固，连接件应设置在波峰上，连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓。对于高波压型钢板，连接件间距一般为700-800mm ；对于低波压型钢板，连接件间距一般为300-400mm 。
当采用扣合式或咬合式时，应在檩条设置与压型钢板波型相配套的专用固定支座，固定支座与檩条采用自攻螺栓或射钉连接，压型钢板搁置在固定支座上。两片压型钢板的的侧边应确保扣合或咬合连接可靠。
7.墙面压型刚板之间的侧向连接构造要求有哪些？
答：墙面压型刚板之间的侧向连接宜采用搭接连接，通常搭接一个波峰，板和板的连接可设在波峰，亦可设在波谷。连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓或射钉。自攻螺钉直径d 为
0.80.3-mm ，板上孔径t t d d 27.00+=且d d 9.00≤，t t 为被连接板总厚度（mm ）。
第4章 檩条设计
1.檩条的常用截面形式有哪些?通常如何选型。
钢结构习题及答案 作业一： 验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m ，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8 ×12的Q235热轧中翼缘H 型钢，其受轴心力N=1000kN ，截面内有两个安装螺栓，孔径为d 0＝23mm （如图所示）。 解：(1) 截面特性 查型钢表得 HM294×200×8×12的截面特性 如下： A =73.03cm 2，i x =12.5cm ， i y =4.69cm (2) 验算强度 22n 1000000144.9/215/6903N N mm f N mm A σ===<=（满足） (3) 验算构件整体稳定 依题意可知：0x 9.0l m =，0y 3.0l m =， x 0x x 900012572l i λ===（a 类）查得0.829?= y 0y y 300046.964l i λ===（b 类）查得0.786?= 221000000174.2/215/0.7867303 N N mm f N mm A ?==<=?（满足） 经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。
作业二： 试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m ，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。 解： 第一种截面： (1) 算截面特性 244.6x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000040.9[]150244.6 x λλ==<=， 由max x 75.9λλ==查b 类截面得0.715?= (3) 验算局部稳定 1max 500812.3(100.1(100.175.9)17.6220b t λ-==<+=+?=?（满足） 0max 50062.5(250.5(250.575.9)62.958w h t λ==<+=+?=（满足） 故该截面柱承载力为3518kN 。 第二种截面： (1) 计算截面特性 199.7x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000050.07[]150199.8 x λλ==<=， 由max x 94.9λλ==查b 类截面得0.589?=
钢结构设计原理(专升本)阶段性作业2 总分: 100分考试时间:分钟 单选题 1. 采用摩擦型高强螺栓连接的两块钢板，如图所示，I－I危险截面所受的力为_____ 。 (4分) (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 参考答案：B 2. 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，_____采用E4 3焊条。(4分) (A) 不得 (B) 可以 (C) 不宜 (D) 必须 参考答案：B 3. 在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的_____ 。(4分) (A) 5倍 (B) 10倍 (C) 15倍 (D) 20倍 参考答案：A 4. 摩擦型高强度螺栓抗拉连接，其承载力_____。(4分) (A) 比承压型高强螺栓连接小 (B) 比承压型高强螺栓连接大 (C) 与承压型高强螺栓连接相同 (D) 比普通螺栓连接小
参考答案：B 7. 排列螺栓时，若螺栓孔直径为，螺栓的最小端距应为_____。(4分) (A) 1.5 (B) 2 (C) 3 (D) 8 参考答案：B 8. 如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足_____要求。 (4分) (A) 6≤h≤8~9mm
参考答案：A 11. 单个螺栓的承压承载力中,[]，其中∑t为_____。 (4分) (C) 与侧面角焊缝的计算式相同 (D) 取＝1．22 (1).对接 14. 当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝轴线的长度计算时应减去___(2)___ 。(4分) (1).参考答案:2t 15. 在受拉的螺栓连接中，普通螺栓所受拉力的大小不仅与外力有关，还与被连接板件的_ __(3)___ 有关。(4分) (1).刚度 (1).承受静力荷载 (2).参考答案:间接承受动力
钢结构理论与设计随堂练习题汇总 一、绪论 1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B ） A．密闭性好B．自重轻 C．制造工厂化D．便于拆装 2.钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（C ） A．制造工厂化B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性D．具有一定的耐热性 3.多层住宅、办公楼主要应用了（ C ） A．厂房钢结构B．高耸度钢结构 C．轻型钢结构D．高层钢结构 4.钢结构的主要结构形式有（ABCDE） A．框架B．桁架 C．拱架D．索 E．壳体F．管状 5.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，一垂直荷载作用为主。（）答题： . 错. 6.钢结构的各种形式只能单独应用，不能进行综合。（） 答题： . 错. 二、钢结构的材料·钢材单向均匀受拉时的力学性能 1.钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（B ） A．冷弯试验B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验D．疲劳试验 2.钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（B ）时的力学性能指标 A．承受剪切B．单向拉伸 C．承受弯曲D．两向和三向受力 3.钢材的抗剪强度设计值与钢材抗拉强度设计值f的关系为（C ） A．B． C．D． 4.钢材的设计强度是根据什么确定的？（ C ） A．比例极限B．弹性极限 C．屈服点D．极限强度 5.在钢结构构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到（ A ） A．最大应力B．设计应力 C．疲劳应力D．稳定临界应力 6.钢材的伸长率δ用来反应材料的（ C ） A．承载能力B．弹性变形能力 C．塑性变形能力D．抗冲击荷载能力 7.结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用什么表示？（ D ） A．流幅B．冲击韧性
作业一 三、简答题 1．钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？ 答：钢结构是采用钢板、型钢连接而成的结构，和其他材料的结构相比具有如下特点： （1）强度高，塑性和韧性好 钢材强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。但由于强度高，一般构件截面较小，受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。韧性好，适宜在动力荷载下工作，良好的吸能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。 （2）钢结构的重量轻 钢材容重大，强度高，建造的结构却比较轻。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量最多为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4。 钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，同时降低地基、基础部分的造价。 （3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，而且在一定的应力幅度内材料均为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢结构所用材料皆已轧制成各种型材，加工制作简便，准确度和精密度皆较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。钢结构由于螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。 （5）钢结构密闭性较好 钢结构的材料和连接（如焊接）的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构、如高压容器、油库、气柜和管道等。 （6）钢结构耐腐蚀性差 钢材容易腐蚀，对钢结构必须注意防护，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂刷油漆前应彻底除锈。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。
（7）钢材耐热但不耐火 钢材受热，当温度在200℃以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量降低不多。温度超过200℃后，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。 （8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。 2. 钢材“耐热不耐火”的含义是什么？规范对其有何规定 钢材耐热不耐火，长期经受100℃辐射热，强度没多大变化，具一定耐热性；但温度达150℃以上时，须用隔热层加以保护。钢材不耐火，火烧会导致软化甚至坍塌，重要结构必须注意采取防火措施 3. 钢结构设计须满足哪些功能要求？ 钢结构设计时北京活动房在规定使用期限内应满足下述三方面的功能要求。 （1）安全性安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下北京活动房承受可能出现的各种作用的能力北京活动房以及在偶然事件北京活动房如地震、飓风、爆炸等灾害时间发生时和发生后北京活动房仍能保持必要的整体性而不致倒塌的能力。 （2）适用性适用性是指结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的变形等。 （3）耐久性耐久性是指结构在正常维护条件下北京活动房随时间变化而仍能满足功能要求的能力。如应合理选择材料或采取防护措施以防止钢材的绣等。 常用钢结构工程的术语、符号有哪些？ 4. 时效硬化和人工时效各指什么 时效硬化：时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同。 5什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？ 答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。
按构造要求确定焊角高h f 为 h fmin =1.5t =1.5?10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm 取盖板截面为260?6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ???=21 查表1－4得f w t =160 N/mm 2
则 kN N 8.42631616022.167.026021=?????= 接缝一侧一条焊缝需要长度 ()mm f h N N L w t f W 57516067.0410975.40955057.043 1=+????-=+???-= 取L W =60mm.则盖板全长为： mm L L W 130********=+?=+?= 3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为m kN M ?=2500，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。（提示：剪力V 可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M I I M w w = ） 解：查得2/215mm N f w t =，2/215mm N f w c =，2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值 () 4237393605953601440006124021200.1121 cm I =+=???+??= 431440001200.112 1 cm I w =??= 21201120cm A w =?= 验算正应力 m kN M I I M w w ?=?== 9.486739360 1440002500
2 24 6/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=??==σ满足 验算剪应力 222 3 /125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=??==τ满足 验算折算应力 222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =?<=?+=+τσ 满足要求 3-4．图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴拉力设计值 kN N 300=，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。 (1) 支撑与节点板采用角焊缝相连，焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。 (2) 节点板与端板用两条角焊缝相连，试演算该连接焊缝强度。 解：查附表1-4得2/160mm N f w f = (1) 采用两边围焊，肢背、肢尖的受力为 kN N K N 2103007.011=?=?= kN N K N 903003.022=?=?= 据题设焊脚高度为 mm h f 81=，mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为
一、 填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连 接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。 5、梁整体稳定判别式11l b 中，1l 是 1b 。 6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时，对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题（每题2分，共40分） 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊， 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为y f t b 235) 1.010(1λ+≤，其中λ的含义为 。 (A)构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式
x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，其中，1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高 (C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要 的指标是 。 (A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度 7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。 (A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h 8、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时 。 (A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β＝1．22 9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑]，其中∑t 为 。 (A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ，b+d} (D)min{ a+c+e ， b+d} 10、承压型高强度螺栓可用于 。
《钢结构设计》作业及答案 1、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D ) A.Q345E B.Q345A C.Q345B D.Q345C 2、在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ A ）。 A. 不焊透的对接焊缝 B.焊透的对接焊缝 C.斜对接焊缝 D.角焊缝 3、梁的整体失稳属于第一类稳定问题，其失稳形式为( D )。 A.局部失稳 B.弯曲失稳 C.扭转失稳 D.弯扭失稳 4、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（ C ） A.钢材具有良好的耐热性 B.钢材具有良好的焊接性 C.钢结构自重轻而承载力高 D.钢结构的实际受力性能和力学计算最符合 5、某屋架，采用的钢材为，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（ D ）。 A.205 N/mm2 B.200N/mm2 C.235N/mm2 D.215 N/mm2 6、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时( A )。 A.与侧面角焊缝的计算式相同 B.要考虑正面角焊缝强度的提高 C.取βf=1.22 D.要考虑焊缝刚度影响 7、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ C ）。 A.被连接构件（板）的承压承载力 B.前两者中的较大值 C.A、B中的较小值 D.螺杆的抗剪承载力 8、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（ D ）基本保持不变。 A.韧性 B.塑性 C.抗拉强度和屈服强度 D.弹性模量 9、经济高度指的是（ D ）。 A.挠度等于规范限值时梁的截面高度 B.强度与稳定承载力相等时梁的截面高度 C.腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度 D.用钢量最小时梁的截面高度 10、对于承受均布荷载的单层翼缘板的焊接组合截面简支梁，跨度为l，当要改变截面时，宜变一次，且只改变翼缘板凳宽度，其最经济的改变截面的位置为（ A ）。 A.距支座l/6 B.距支座l/8 C.距支座l/4 D.距支座l/3 11、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（ D ）型焊条。 A.E55 B.E45 C.E50 D.E43 12、未焊透的对接焊缝计算应按（ B ）计算。 A.斜焊缝 B.角焊缝 C.对接焊缝 D.断续焊缝 13、双轴对称工字形截面偏压柱，压力作用在强轴平面内，一旦失稳将会发生（ C ）。 A.平面内失稳与平面外失稳同时发生 B.可能平面内失稳也可能平面外失稳 C.平面内失稳 D.平面外失稳 14、如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ C ）。
《钢结构》 作业一答案 一、 填空题 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性。 3.铁。 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6、y f 和u f ； 7、塑性变形能力和冶金质量； 8、S 和P ； 9、250℃； 10、残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大； 11、易腐蚀和耐热不耐火； 12、δ5和δ10； 13、不同温度下的冲击韧性指标； 14、采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能； 15、构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象； 16、高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面； 二、选择题 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 弹性阶段：OAE 段 p f 为比例极限， e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f 为屈服强度，y ε为屈服应变。（3）屈服阶段： CF 段。（4）强化阶段：FB 段 u f 为极限强度。（5）颈缩阶段：BD 段 t ε为拉断应变。 2.钢材的力学性能指标主要有屈服强度；抗拉强度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使钢材的强度提高，而塑性和韧性大大降低，这种变化称为时效硬化；钢材进入他塑性阶段以后，间歇重复加载将使弹性变形范围扩大，这就叫应变硬化。 4.简述钢材的应变硬化性能，并绘图说明。（5分） 构件在冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）过程中使钢材产生很大的塑性变形，产生塑性变形的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性。（4分）。
随堂练习提交截止时间：2017-12-15 23:59:59 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对8题。 1. 钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性 参考答案：C 2. 下列钢结构的特点说法错误的是( ) A．钢结构绿色环保 B．钢结构施工质量好，工期短 C．钢结构强度高、自重轻 D．钢结构耐腐蚀、耐热防火 参考答案：D 3. 大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装 参考答案：B 4. 多层住宅、办公楼主要应用了（） A．厂房钢结构 B．高耸度钢结构 C．轻型钢结构 D．高层钢结构 参考答案：C 5. 钢结构设计内容正确的顺序是（）。 A．确定选定的钢材牌号―结构选型和结构布置―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 B．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 C．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―确定荷载并进行内力计算―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 D．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―构件链接设计―确定荷载并进行内力计算―绘制施工图，编制材料表 参考答案：B 6. 钢结构设计用到的规范是( ) A．《建筑结构荷载规范》 B．《钢结构设计规范》 C．《钢结构工程施工质量验收规范》 D．以上有需要
参考答案：D 7. 钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（） A．冷弯试验 B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验 D．疲劳试验 参考答案：B 8. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（）时的力学性能指标 A．承受剪切 B．单向拉伸 C．承受弯曲 D．两向和三向受力 参考答案：B 9. 钢材的伸长率δ用来反应材料的（） A．承载能力 B．弹性变形能力 C．塑性变形能力 D．抗冲击荷载能力参考答案：C 10. 下列是钢的有益元素的是（） A. 锰 B 硫 C 磷 D 氢 参考答案：A 11. 下列是不影响钢材性能的钢材生产过程（） A. 炉种 B 浇筑前的脱氧 C 钢的轧制 D 钢筋的调直 参考答案：D 12. 复杂应力状态下钢材的屈服条件一般借助材料力学中的第（）强度理论得出。 A. 一 B 二 C 三 D 四 参考答案：D 13. 下列是钢材塑性破坏特征的是（） A. 破坏前的变形很小，破坏系突然发生，事先无警告，因而危险性大 B 破坏时的应力常小于钢材的屈服强度fy C 断口平直，呈有光泽的晶粒状 D 构件断裂发生在应力到达钢材的抗拉强度fu时 参考答案：D 14. 下列防止钢材脆断的措施中错误的是（） A. 焊接结构，特别是低温地区，注意焊缝的正确布置和质量 B 选用厚大的钢材
3.3试设计如图3-93 所示双角钢和节点板间的角焊缝连接，角钢截面为2L 890?，节点板厚10mm 。钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，承受轴心拉力设计值N =320kN 。（1）采用两侧焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（2）采用三面围焊，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（3）采用L 型焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = （1） 采用两侧焊缝 按构造要求确定焊脚尺寸 肢尖焊脚尺寸 fmax 8(1~2)6~7mm h =-=。 肢背焊脚尺寸 fmax 1.2 1.289.6mm h t ==?=。 取f 6mm h =， 肢背、肢尖焊缝受力 肢背、肢尖所需焊缝计算长度 实际焊缝长度1w1f 2166.726178.7mm l l h =+=+?=，取180mm 实际焊缝长度2w2f 271.42683.4mm l l h =+=+?=，取90mm （2）采用三面围焊 焊脚尺寸同两侧焊缝，取f 6mm h = 求端焊缝承载力 此时肢背、肢尖焊缝受力 则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为 实际焊缝长度1w1f 111.86117.8mm l l h =+=+=，取120mm 实际焊缝长度250mm l = 肢端的实际焊缝长度 （3）采用L 形角焊缝 由力的平衡 得到f38.6h mm ≥ 又f3=8.68h mm t mm =＞ 固不可用L 形围焊。 N δ=10 2∟90×8 N=320kN
3.4试设计图3-97 所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸f h 。钢材为F A Q ?235，焊条为E43型，牛腿承受静荷载设计值V =250kN 。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = 角焊缝所受外力设计值 弯矩=e=2500.2=50kN m M F ?? 剪力==250KN V F 试算法 （1）假设f 10mm h =，则焊缝的几何特性： 满足要求 （2）假设f 8mm h =，则焊缝的几何特性： 不满足要求。 x ’x ’ y 0 r =160 F =250kN 150 15 h r h 1 h f 20 300
《钢结构》作业参考答案 作业一 一、填空题： 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性 3.铁 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6.y f 和u f 7.塑性变形能力和冶金质量 8.S 和P 9.250℃ 10.残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大 11.易腐蚀和耐热不耐火 12.δ5和δ10 13.不同温度下的冲击韧性指标 14.采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能 15.构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象 16.高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面 二、选择题： 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题： 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 （1）弹性阶段：OAE 段 p f e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f y ε为屈服应变。 （3）屈服阶段：CF 段。 （4）强化阶段：FB 段 u f （5）颈缩阶段：BD 段 t ε 2.度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使 4.
5.根据给定的图形，简单说明温度对钢材性能的主要影响（5分）。 （a ） （b ） 答：（a ）图表示正温范围：随着温度的提高，钢材的强度降低。200 O C 以内变化不大，430-540O C ， 强度急剧下降， 600 O C 强度很低不能承载。（250 O C 附近有兰脆现象） （b ）图表示负温范围：负温范围强度提高，变形能力减小，材料转脆，对冲击韧性的影响十 分突出。（在T1和T2之间称为温度转换区，材料的由韧性破坏到脆性破坏是在这一区间完成的）。 作业二 一．填空题： 1.90 2.强度，刚度，稳定 3.弯曲，扭转，弯扭 4.较厚焊件的厚度 5.强度高，塑性和韧性好 6.单位剪切角γ1 换算长细比λx 0 二．选择题： 1.A 2.C 3．D 三．简答题： 1.答：格构式轴心受压构件绕虚轴发生弯曲失稳时，因为剪力要由比较柔弱的缀材负担，剪切变形 较大，导致构件产生较大的附加变形，它对构件临界力的降低是不能忽略的，经理论分析，用换算长细比λox 代替对x 轴的长细比λx ，就可以确定考虑缀才剪切变形影响的格构式轴心受压构件的临界力。 2.答：纵向残余应力——纵向残余应力使构件刚度降低，也降低稳定承载力。 初弯曲——由于残余应力的存在，初弯曲使截面更早进入塑性，降低稳定承载力。 初偏心——初偏心对稳定承载力的影响本质上同初弯曲。 杆端约束——杆端约束越强（如固定），承载力会越高。 3．答：（1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面选 择方法完全相同；（2）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离； （3）验算整体稳定性和分肢稳定性，包括对刚度的验算； （4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。 四．计算题： 1.解：（1）截面几何参数为： 3 90002508142502mm A =?+??=483310325.1)250242278250(12 1 mm I x ?=?-?= 4 731065.3250141212mm I y ?=???= mm A I i x x 3.121900010325.1/8=?==
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4）
钢结构设计 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。 8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。
11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采 用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。 20、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
产生焊接残余应力的主要因素之一是（）。 答案 C 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。 答案 B 钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（）。 答案 B 提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是（）。 答案 D 钢结构梁的计算公式中的（）。 答案 C 下列因素中（）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 答案 A 焊缝连接计算方法分为两类，它们是（）。 答案 C 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（）。 答案 B 钢材的剪切模量数值（）钢材的弹性模量数值。 答案 B 为提高轴心压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（）。 答案 B 为了（），确定轴心受压实腹式柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近。 答案 C 摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（）。 答案 C 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（）时，梁的整体稳定性最好。 答案 D 计算梁的（）时，应用净截面的几何参数。
下列陈述正确的是（）。 答案 D 与混凝土材料相比，大跨度结构应优先选用钢材 实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的主要是考虑（）。答案 A 在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分别为（）。 答案 C 钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算的内容为（）。 答案 D 高强度螺栓承压型连接可用于（）。 答案 D 钢结构设计中钢材的设计强度为（）。 答案 D 在压弯构件弯矩作用平面外稳定计算式中，轴力项分母里的是（）。 答案 B 钢材的伸长率用来反映材料的（）。 答案 C 钢材的三项主要力学性能（）。 答案 A 钢材的设计强度是根据（）确定的。 答案 C 钢材在低温下，强度提高，塑性______，冲击韧性下降。 答案 B 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止剪应力引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止( )引起的局部失稳最有效。 答案 B 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。
4-1解： kN N N N QK Q GK G 4203153 24.1315312.1=??+??=+=γγ 焊缝质量为三级，用引弧板施焊。查表得E43焊条的2/185mm N f W t =，Q235钢的2/215mm N f =。 mm bf N t W t 35.11185 200104203 =??=≥ 故取mm t 12=。 4-2解： k k k Q K Q G K G N N N N N N 36.18.04.12.02.1=?+?=+=γγ 焊缝质量为二级，2/215mm N f W t =未用引弧板施焊 mm l W 376122400=?-= t l N f W W t =，k W W t N t l f N 36.1== kN t l f N W W t k 3.71336 .11237621536.1=??== 4-4解： 1）焊脚尺寸f h
背部尺寸?????=?=≤=?=≥mm t h mm t h f f 6.982.12.174.4105.15.1min 1max 1 趾部尺寸()()?????=-=-≤=?=≥mm t h mm t h f f 7~62~182~174.4105.15.1min 2max 2 为方便备料，取mm h h h f f f 621===，满足上述要求。 2）轴心力N 的设计值 kN N N N Q K Q G K G 4.2481809.04.11801.02.1=??+??=+=γγ 按角钢背与趾部侧面角焊缝内力分配系数可知:等边角钢内力分配系数 3.01=b e 7.02=b e 对角钢趾部取力矩平衡得: 21Ne b N = kN N N b e N 52.744.2483.03.021=?=== kN N N N N 88.1734.2487.07.012=?==-= 3)焊缝长度。 当构件截面为一只角钢时，考虑角钢与节点板单面连接所引起的偏心影响， W t f 应乘以折减系数0-85。 角钢趾：mm h mm f h N l f W f f W 488130160 85.067.01052.7485.07.0311=>=????=?≥ 取mm l 1401= （mm h f 1422130=+，取10mm 的整数倍） 角钢背：mm h mm f h N l f W f f W 36060304160 85.067.01088.17385.07.0322=<=????=?≥ 取mm l 3202= （mm h f 3162304=+，取10mm 的整数）
钢结构第4章作业参考答案 4.1 验算由2L63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解：查表2228.12,215cm A mm N f == Θ有孔洞， ∴危险截面是孔洞所在的正截面 22102852021028.12mm A n =??-?=∴ 此截面能承受的最大轴力为： KN N KN f A N n 27002.2212151028][=<=?=?= ∴不满足要求 改用Q235，2L63×6，查得A=14.58cm 2，cm i cm i y x 98.2,93.1== 22125852021058.14mm A n =??-?=∴ 223 2156.214125810270mm N f mm N A N f n =<=?==∴实实际应力 长细比： 350][4.15593 .1300=<=== λλx x i l 350][7.10098 .2300=<=== λλy y i l
满足要求。 4.2 一块━400×20的钢板用两块拼接板━400×12进行拼接。螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题： （1）钢板1-1截面的强度够否？ （2）是否还需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？ （3）拼接板的强度够否？ 解：查表得t=20钢板220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f = (1)在1-1截面， 20厚钢板266802022320400mm A n =??-?= 22023 2051.2026680101350mm N f mm N A N n =<=?=∴ 12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =??-?= 21223 2154.1688016 101350mm N f mm N A N n =<=?=∴
华南理工大学钢结构设计习题 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。 8、柱头的传力过程为 N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。 11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采 用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。 20、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。