习题参考答案
题：欧拉临界荷载的推证（一端固定，一端自由）；
解：由构件x 处截面的力矩平衡，得到方程)()(''y P x h P EIy -+-=δα，
可进行数学推导，求得欧拉临界荷载值。
EI
P Ph x EI
P -EI
P ''δ
αα++
=+
y ，令EI
P k
2
=
，则δ
αα2
222
k h k x k -k ''++=+y ；显然
平衡方程即为二阶常系数非齐次线性方程的求解。 齐次方程求解：0k ''2
=+y ，令rx
e
y =，便可解得ki r ±=，故通解为
sinkx
A coskx A y 21+=。
方程的特解求解：有0x
222e
)x (k h k x k -?δαα=++，其中)x (?为一次多项
式，由于0不是特征方程的根，可令21
B B
y +=x ，代入方程得
δ
αα2
2
2
212
)(k h k x k B x B k ++-=+，则α
-=1
B ，δ
α+=h B 2。于是可
得方程的全解为：δ
αα++-+=h x sinkx A coskx
A y 21。
边界条件：?
??=+-=????=-=++?==k A h A kA h A y y /)
(000)0(')0(2121αδααδα；
所以：22
sinkh coskh )(y(h)δααα
δαδ++-++-==h h k
h ，将方程进行变换便
可得到h k
αα
δ-=
tankh 2
，即得证P84中的式（4-4b ）。
当2kh
π=时，自由端位移2
δ趋近于无穷大，即构件失稳，则欧拉临
界荷载为2
22
2
E 4h
)2h
(
k EI
P ππ=
==，即22
E 4h
EI P π=
。
4.9题：要求按照等稳定条件确定焊接工字型截面轴心压杆腹板的高厚比。钢材为Q235，杆件长细比为100=λ，翼缘有火焰切割和轧制边两种。计算结果请与规范规定作对比。
解： 轴心压杆的弹性模量修正系数为，
.18287.0)10206/(235))10206/(2351000248.01(1001013.0/)/0248.011013.03
3
2
2
2
2
≤=?????-??=-=E
f E f y y λλη（
由表4-4，翼缘为火焰切割边的焊接工字型截面的强弱轴均为b 类截面，而翼缘为轧制边的焊接工字型截面的弱轴为c 类截面，故由杆件长细比查附表17-2和17-3得轴心受压构件的稳定系数分别为0.555和0.463。故翼缘为火焰切割边的焊接工字型截面轴心压杆腹板高厚比为，
75
235)
5.025(20.82]
235
555.0)3.01(1210
2068287.043.1[
]
)1(1243.1[
5
.02
3
2
5
.0min 2
2
0=+>=??-????=-?=y
y
w
f f E t h λπ
?νπη；
局部稳定性：
13
235
23513
23513
06.916
2
/)10300(1==<≈-=
y
f t
b
翼缘为轧制边的焊接工字型截面轴心压杆腹板高厚比为，
75
235)
5.025(00.90]
235
463.0)3.01(12102068287.043.1[
]
)1(1243.1[
5
.02
3
25
.0min 2
2
0=+>=??-????=-?=y
y
w
f f E t h λπ?νπη；
局部稳定性：
13
235
23513
23513
75.520
2
/)10240(1==<=-=
y
f t
b
注意：本题等稳定条件为板件的临界应力和构件的临界应力相等，而
不是前面所述的关于x 和y 等稳定系数。
4.18题：如图所示两焊接工字型简支梁截面，其截面积大小相同，跨度均为12m ，跨间无侧向支承点，均布荷载大小相同，均作用于梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较说明何者稳定性更好。
解： 均布荷载作用，受弯构件的弯扭失稳，计算其整体稳定性。 （1）、梁的跨中最大弯矩：2
max
8
1M
ql
=
；梁的几何特征参数如下：
mm
l l l y x 12000000===；2
21600101200216300
mm
A =?+??=；
4
9
3
3
10989.4)12002901232
300(12
1mm
I x ?=?-?=
；
3
69
10099.81232
2
10989.42mm
h I W x x ?=??=
=
；mm
A I i x x
6.48021600
10989.49
=?=
=；
4
7
33
1021.7)101200230016(12
1mm
I y ?=?+??=
；
3
57
10807.4300
2
1021.72mm
h I W y y y ?=??=
=
；mm
A I i y y
8.5721600
1021.77
=?=
=
；
61.2078
.57120000≈=
=
y
y y i l λ；
梁的整体稳定系数b ?，52
.01232
3001612000111≈??=
=
h
b t l ξ
，758
.013.069.0=+=ξβb
，
2928
.0235
235]0)1232
4.41661.207(
1[10
099.832212160061
.2074320758.0235]
)4.4(
1[43202
6
2
2
1
2
≈?
+??+????
?=++=y
b y x
y
b
b f h
t W Ah
ηλλβ?；
m
kN f W M
x b ?≈???=≤85.50921510099.82928.06
max
?，
mm
N m kN l
q /33.28/33.2812
85.5098M 82
2
max
max =≈?=
=
。
（2）、梁的跨中最大弯矩：2
max
8
1M
ql
=；梁的几何特征参数如下：
mm
l l l y x 12000000===；2
21600101200
220240mm
A =?+??=；
4
9
3
3
10013.5)12002301240
240(12
1mm
I x ?=?-?=
；
3
69
10086.81240
2
10013.52mm
h I W x x ?=??=
=
；
4
7
3
3
10618.4)101200224020(12
1mm
I y ?=?+??=
；
3
57
10848.3240
2
10618.42
mm
h I W y y y ?=??=
=
；
mm
A
I i y y 2.4621600
10618.47
=?==
；74
.2592
.46120000≈==
y
y y
i l λ；
求整体稳定系数b ?，807
.01240
2402012000111≈??=
=
h
b t l ξ
，
795.0807.013.069.0=?+=b β，
2120
.0235
235]0)1240
4.42074.259(
1[10
086.812402160074
.2594320795.0235]
)4.4(
1[43202
6
2
2
1
2
≈?
+??+????
?=++=y
b y x
y
b
b f h
t W Ah
ηλλβ?；
m
kN f W M
x b ?≈???=≤42.35120510086.82120.06
max
?，
mm
N l
q /52.1912
42
.3518M 82
2
max
max ≈?=
=
。
由以上计算结果，可比较得出第一种截面类型的稳定性更好。
4.19题：一跨中受集中荷载工字型截面简支梁，钢材为Q235B .F ，设计荷载为P=800kN ，梁的跨度及几何尺寸如图所示。试按以下两种要求布置梁腹板加劲肋，确定加劲肋间距。①不利用屈曲后强度；②利用屈曲后强度。
解：结构受横向荷载作用，故按受弯构件的板件稳定复核计算。 ①不利用屈曲后强度：
梁翼缘的宽厚比：13
23513
7.10202
/)12440(1
=<=-=
y
f t
b ；
梁的腹板高厚比：y
w
y
f t h f 235150
3.13312
160023580
0<==
<（受压翼缘扭转
未受到约束），故应按计算配置横向加劲肋，但不必配置纵向加劲肋。 在集中荷载和支座荷载作用处配置支承加劲肋，其余处配置横向加劲肋，其间距为mm a 2000=（225.15.00
≤=≤
h a ）
。 2
36800220440121600mm A =??+?=，故简支梁的自重标准值为，
m
kN g k /889.25.7810
368006
≈??=-，设计集中荷载为800kN ，故可忽略
自重荷载的影响，当然也可考虑自重的影响。
4
10
3
3
10
564.1)16004284061404(12
1mm
I x ?≈?-?=
；
3
710
10790.11640
2
10
564.12
mm
h I W x x ?≈??=
=
；
腹板区格A 的局部稳定验算： 区格A 左端的内力：kN
l 400V =，m
kN l ?=0M ；
区格A 右端的内力：kN
r
400V =，m
kN r
?=?=8002400M ；
近似地取校核应力为：2
7
6/95.4110
907.110
800mm
N W M
x
r
≈??=
=
σ
，
2
3
0/83.2012
160010
400mm
N t h V w
l ≈??=
=
τ；
由于简支梁的受压翼缘扭转未受到约束，
25
.1871.0235
153
12/160085.0<≈=
2 /77.201205)]85.0871.0(75.01[)]85.0(75.01[mm N f b cr =?-?-=--=λσ； 2 .1157.1235 ) /(434.541/8.02 00<≈+= s f a h t h λ， 2 /72.94120)]8.0157.1(59.01[)]8.0(59.01[mm N f v s cr =?-?-=--=λτ； 0.1092.0)72 .9483.20( )77 .20195.41( )( )( 2 2 2 ,2 <=+=++ cr cr c c cr ττσσσσ。 通理可做腹板区格B 的局部稳定验算， 腹板区格B 的局部稳定验算： 区格B 左端的内力：kN l 400V =，m kN l ?=800M ； 区格B 右端的内力：kN r 400V =，m kN r ?=?=16004400M ； 近似地取校核应力为：2 7 6 /93.6210 907.1210)1600800(2mm N W M M x r l ≈???+= += σ ， 2 3 0/83.2012 160010 4002 /)(mm N t h V V w r l ≈??= += τ； .1146.0)72 .9483.20( )77 .20193.62( )( )( 2 2 2 ,2 <=+=++ cr cr c c cr ττσσσσ。 支承加劲肋的设计： ②利用屈曲后强度： 4 10 3 3 10 564.1)16004284061404(12 1mm I x ?≈?-?= ； 3 710 10790.11640 2 10 564.12 mm h I W x x ?≈??= = ； m kN mm N f h A M f f ?=??≈????==292310923.220581020440229 1； 05.1=γ（截面塑性发展系数） ，871 .0235 153 /0≈=y w b f t h λ； 983 .0)85.0871.0(82.01)85.0(82.01≈-?-=--=b λρ； ()997.010 564.1212 800)983.01(121110 3 3≈????-- =-- =x w c e I t h ρα； m kN f W M x e eu ?=????==50.409220510907.1997.005.17 γα； 利用腹板屈曲后的强度，故可试取mm a 4000=，0.15.2/0 >=h a ， ()() 330.1235 235 4000 /1600434.54112 /1600235 /434.541/2 2 00≈?+= += y w s f a h t h λ； kN f t h V s v w u 82.1997330 .1120 1216000≈??= = λ； 区格A 左截面的局部稳定验算： f l M M <=0；kN V l 400=； 136.0182.19975.04002 <≈?? ? ??-? kN V r 400=；f r M m kN M 136.0182.19975.04002 <≈?? ? ??-? 计算支座加劲肋时，由于8 .0330.1>=s λ，需考虑水平力H 的影响。 2.1330.1>=s λ，2 22 /62.7433.1/1201.1/1.1mm N f s v cr ≈?==λτ； N h a t h V h a N H w w cr u s 1521621) 1600/4000(1)16001262.741082.1997() /(1)()/(12 3 2 02 0=+???-?=+-=+=τ； 封头肋板所需截面积为(假定mm e 200=)， mm ef H h A e 8.11133205 200161521621160036130≈????= = 。 钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案 第三章钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 确定焊脚尺寸： ，， 内力分配： 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为，取310mm。 ， 则实际焊缝长度为，取 120mm。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取， 内力分配：， 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为: ，取390mm。 ， 则实际焊缝长度为: ，取260mm。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。 焊脚尺寸： 焊缝截面的形心： 则 （1）内力分析：V=F，（2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 T引起的应力： V引起的应力： （4） 3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。 （1）内力分析：V=F=98KN， （2）焊缝截面参数计算：取 焊缝截面的形心： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩，剪力V=374KN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 （1）内力分析：V=374KN， （2）焊缝截面参数计算： 验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。 解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364 x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 400 71.45.6 l i λ===， 翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。 图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。承受轴心力设计荷载值N =1300kN ，钢材为 Q235。已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A =40cm 2，i y =，i x1=，I x1=218cm 4 ，y 0=， 1-21 y y x 1 x 1 x 260 缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A 1=。试验算该柱的整体稳定性是否满足 解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7m l l == 22 4x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ???? ????=+-=+-=???? ? ????????????? x 11.1cm i = == 0x x x 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9 l i λ=== 0x 65.1λ=== 格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。 由0x 65.1λ=，b 类截面，查附表得0.779?=， 整体稳定验算： 3 2 130010208.6MPa 215MPa 0.77924010N f A ??==<=??? 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。 某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为8m 。承受压力设计荷载值N =600kN ，弯矩100kN m M =?，缀条采用∟45×5，倾角为45°，钢材为Q235，试验算该柱的整体稳定性是否满足 已知：I22a A=42cm 2，I x =3400cm 4，I y1=225cm 4 ； [22a A=，I x =2394cm 4，I y2=158cm 4 ； ∟45×5 A 1=。 解：①求截面特征参数 截面形心位置： 1231.826 112mm 260112148mm 4231.8 x x ?= ==-=+， 24231.873.8cm A =+= 钢结构试卷 3、偏心压杆在弯矩作用平面内得整体稳定计算公式 x1 (10.8') mx x x x Ex M f A W N N β N ?γ +≤ -中，其中，代表。 (A)受压较大纤维得净截面抵抗矩(B)受压较小纤维得净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维得毛截面抵抗矩(D)受压较小纤维得毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证得基本力学性能内容应就是。 (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、随着钢材厚度得增加，下列说法正确得就是。 (A)钢材得抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材得抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高 (C)钢材得抗拉、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)得钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要得指标就是。 (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、直角角焊缝得有效厚度得取值为。 (A)0、7 (B)4mm (C)1、2 (D) 1、5 8、对于直接承受动力荷载得结构，计算正面直角焊缝时。 (A)要考虑正面角焊缝强度得提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝得计算式相同 (D)取＝1．22 9、单个螺栓得承压承载力中,[]，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。 (A)直接承受动力荷载 (B)承受反复荷载作用得结构得连接 (C)冷弯薄壁型钢结构得连接 (D)承受静力荷载或间接承受动力荷载得连接 11、计算格构式压杆对虚轴x轴得整体稳定性时，其稳定系数应根据查表确定。 (A) (B) (C) (D) 12、实腹式轴压杆绕x,y轴得长细比分别为,，对应得稳定系数分别为,，若＝，则。 (A) > (B) = (C) < (D)需要根据稳定性分类判别 2013年钢结构基础知识测试题 一、填空题 15分 1、现行钢结构设计规范采用的是概率极限状态设计方法。结构的极限状态可以分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两种。 2、我国在建筑结构中主要采用的钢材是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。 3、在门式钢架轻型钢结构中，通常在柱顶、屋脊等钢架转折处，沿房屋全长方向设置刚性系杆。 4、轴心受力构件是通过控制构件的长细比来保证构件的刚度要求的。受弯构件是通过限制构件的挠度来保证构件的刚度要求的。 5、在多跨刚架局部需抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁和托架。 6、焊接结构选用焊条的原则是计算焊缝金属强度宜与母材强度相等。当Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用与较低强度母材相适应的E43型。 7、梁整体失稳的方式为弯扭失稳。 8、验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时计算公式中的长细比为两主轴方向长细比的较大值。 9、Q235钢不能用于主要的焊接承重结构，原因在于不能保证钢材中的含碳量。 10、梁、柱和支撑构件是轻型厂房结构中主要承重构件。 11、主梁与次梁的连接按是否传递弯矩，可分为刚接和铰接。 12、门式钢架柱脚按是否设计有吊车可分为铰接和刚接。 13、型钢按照制作方式可分为热轧型钢和焊接型钢两种。 14、当檩条跨度大于4米时，应在檩条间跨中位置设置拉条。当檩条跨度大于6米时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。 15、拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的构件为止，所以需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。 二、选择题 20分 1、钢材的抗拉强度fu与屈服点fy的比值fu/fy反映的是钢材的（ A ） 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 2、为提高轴心受压构件的整体稳定，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（ B ） A．尽可能集中于截面的形心处 B．尽可能远离形心 C．任意分布，无影响 D．尽可能集中于截面的剪切中心 3、普通螺栓用于需要拆装的连接时，宜采用（C) A、A级螺栓 B、B级螺栓 C、C级螺栓 D、D级螺栓 4、焊接的残余应力对构件的（ B ）无影响。 A．变形 B．静力强度 C．疲劳强度 D．整体稳定 5、结构中通常使用的钢材，一般使用（B） A高碳钢 B低碳钢 C中碳钢 D各种含碳量的钢材 6、为了提高梁的整体稳定性，（ B ）是最经济的有效办法。 A．增大截面 B．增加侧向支撑点，减少L 第四章 4.7 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 f y 235N mm 2 的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。E 206 103 N mm2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的 4.8某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑［性体，屈服强度为f y 235N mm2，弹性模量为 E 206 103N mm2，试画出o cry -人无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 L - F 「 一 - i y 解：由公式 cr 以及上图的弹性模量的变化得cr - 曲线如下: 2 ) (2/3) f 构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 截面的平均应力 二者合并得O cry - A y 的关系式 3 4 2 % (0.027 y 3)% 3 o cry 1 0 画图如下 4.10验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为 边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为 N=1500KN 。 全截面对y 轴的惯性矩|y 2tb 【12，弹性区面积的惯性矩 I ey 2t kb 〔12 2 E l ey cry 2_ -~ y 1 y 2 E ~~2- y 3 / 2t kb 12 2tb 3 12 2btf y 2kbt cr 0.5 2bt 0.3k 2)f y Q235钢，翼缘为火焰切割 I I kb ‘ b 入 250 解：已知N=1500KN ,由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度l ox=1200cm，对弱轴的计算长度l oy =400cm。抗压强度设计值 (1)计算截面特性 215 N mm2。 毛截面面积 截面惯性矩 截面回转半径(2) 柱的长细比 2 A 2 1.2 25 0.8 50 100cm l x 0.8 503 12 2 1.2 25 25.6247654.9cm4 3 ? 4 I y 2 1.2 25/12 3125cm i x lx/A 1247654.9/100 12 21.83cm t12. 12 i y l y..A 3125100 5.59cm x l x,i x 1200 21.83 55 y l y . i y 400 5.59 71.6 (3)整体稳定验算 从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b类截面，由附表得到x 0.833，对弱轴屈曲时也属于b类截面，由附表查得y 0.741。 N.. ( A) 1500 103. 0.741 100 102202.4 f 215 N mm2 经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。 4.11 一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示，杆长为 12m，设计荷载N=450KN，钢材为Q235钢，试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定 性是否满足？ 1．体现钢材塑性性能的指标是（ ） A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．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 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( )来保证的。 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（ ） A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（ ） A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ ） A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（ ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ ）。 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ ） A. 强度越低 B. 塑性越好 C. 韧性越好 D. 内部构造缺陷越少 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（ ）指标。 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 11. 钢材脆性破坏同构件（ ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（ ） A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．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 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（ ）的厚度。 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直线变为曲线，这时发生的是（ ）。 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 钢结构考试试题 一、填空题（每空1分，共40分） 1、我公司生产车间日常管理的七项指标为进度、质量、安全、现场管理、设备管理、成本控制、工时分配。 2、轻钢抛丸和冠县厂区的抛丸机的洞口尺寸大体为多少： 宽度X高度1.2mX1.8m。 3、我公司规定进入生产车间必须穿带劳保鞋、安全帽、反光马甲。 4、公司采用的手工焊接方法为：二氧化碳气体保护焊。 5、公司的人才理念为：以人为本、尊重人才、重视人才。 6、车间级班前会的组织人员为：工段长。 7、车间生产计划由制造工艺部负责制定，材料由物资部负责采购。 8、公司加工室内厂房大体有8万平方米，年生产吨位大体为10万吨。 9、主要焊接工艺参数为焊接电流、电弧电压、焊接速度。 10、常见的连接形式有焊接连接、螺栓连接、铆钉连接。 11、钢材的五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 12、钢材牌号Q235B，其中235表示屈服强度，B表示质量等级为B级。 13、焊缝质量检测项目包括：内部缺陷、外观缺陷、焊缝尺寸。 14、性能等级为4.6级和4.8级的C级普通螺栓连接，4.6级的安全储备更大。 二、判断题(每题2分，共20分) 1 、焊剂使用前必须进行烘干（√）。 2、100×80×8表示不等边角钢的长边宽为100mm，短边宽80m，厚8mm（√）。 3、钢材越厚压缩比越小，因此厚度大的钢材不但强度较小，而且塑性、冲 击韧性和焊接性能也较差（√）。 4、碳的含量对钢材性能的影响很大，一般情况下随着含碳量的增高，钢材的塑性和韧性逐渐增高（×）。 5、塑性变形是不能恢复的，因而塑性破坏比脆性破坏更危险（×）。 6、钢结构在轧制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊轧次数多，其性能优于厚板（√）。 7、栓接是钢结构中使用最广泛的连接方法（×）。 8、钢号为Q235-A·b的钢其性能好于钢号为Q235-D·F的钢（×）。 9、与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有强度高、自重大的特点（×）。 10、硅和锰是钢中的有益元素（√）。 三、选择题(每题2分，共20分) 1、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A、密封性好 B、自重轻 C、制造工厂化 D、便于拆装 2、以下关于应力集中的说法中正确的是（B）。 A、应力集中降低了钢材的屈服强度 B、应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制 C、应力集中产生异号应力场，使钢材变脆 D、应力集中可以提高构件的疲劳强度 钢结构计算题精品答案 第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.69 1100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 1．体现钢材塑性性能的指标是（ C ）P11 A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( B )。P4 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 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。P108 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（C ）P154 A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（D ）P92 A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ C ）P64 A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（C ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ C ）。P123 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ A ）P23 A. 强度越低 B. 塑性越好 C. 韧性越好 D. 内部构造缺陷越少 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。P12 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 11. 钢材脆性破坏同构件（ D ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（B ）P49 A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（C ）P64 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 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（A ）的 厚度。P31 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直线变为曲线，这时发生的是（D ）。P79 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 16．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。 第四章 4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？ 答：①残余应力对稳定系数的影响； ②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响； 4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？ 答：主要影响因素： ①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好； ③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳； 采取措施： ①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度； ③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。 4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。 答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。 4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。 解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 1200 5521.8 l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===， 翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。 第四章 4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。 解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364 x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 400 71.45.6 l i λ===， 翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。 4.13图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。承受轴心力设计荷载值N =1300kN ，钢材为Q235。已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A =40cm 2，i y =10.9cm ，i x1=2.33cm ，I x1=218cm 4，y 0=2.1cm ，缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A 1=4.29cm 2。试验算该柱的整体稳定性是否满足？ 解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7m l l == 22 4x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ???? ????=+-=+-=???? ? ???????????? ? x 11.1cm i = == 0x x x 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9 l i λ=== 0x 65.1λ=== 格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。 由0x 65.1λ=，b 类截面，查附表得0.779?=， 整体稳定验算： 3 2 130010208.6MPa 215MPa 0.77924010N f A ??==<=??? 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。 4.15某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为8m 。承受压力设计荷载值N =600kN ，弯矩100kN m M =?，缀条采用∟45×5，倾角为45°，钢材为Q235，试验算该柱的整体稳定性是否满足？ 已知：I22a A=42cm 2，I x =3400cm 4，I y1=225cm 4； [22a A=31.8cm 2，I x =2394cm 4，I y2=158cm 4； ∟45×5 A 1=4.29cm 2。 中南大学考试复习题及参考答案 《钢结构》 一、填空题 1． 钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_________________________、 _______________________、 。 2．影响疲劳强度最主要的因素是 、 、 。 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________、_________________、 _____________________须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括_____________ 、_______________、_____________ 、 ______________。 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时， ______________________不能忽略，因而绕虚轴的长 细比λx 要采用____________________。 6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 、 、 。 7．当构件轴心受压时，构件可能以 、 和 等形式丧失稳定而破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____极限状态，柱子长细比的验算属于______极限状态，梁截面按弹性设计属于______极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括____________、_________、 、 _____________和__________________。 10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有 ， ， 。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于 （失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的 和 指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数βf ＝ ；但对直接承受动力荷载的结构，应取βf ＝ 。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有 和 。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为l ，则屋架下弦杆在 屋架平面内的计算长度应取 。 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N 力之间的夹角θ满足 条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x λμλ= ，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数 μ=1γ代表 ，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的 翼缘时，梁整体稳定性较高。 21.梁的整体稳定系数b φ大于0.6时，需要' b φ代替b φ，它表明此时梁已经进入 阶段。 22．当b ?大于______________时，要用' b ?代替b ?，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 钢结构试题及答案 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 塑性破坏 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 对接 、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 刚度 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 弯曲屈曲 、 扭转屈曲 和 弯扭屈曲 。 5、梁整体稳定判别式11l 中， 1l 是 梁受压翼缘的自由长度 ， 1b 是 梁受压翼缘的宽度 。 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 60f h 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 80235y f 时，对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题（每题1分，共25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 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的-关系式。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力 1.体现钢材塑性性能的指标就是( ) A.屈服点 B 、 强屈比 C 、 延伸率 D 、 抗拉强度 2.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 3.对于受弯构件的正常使用极限状态就是通过控制 ( )来保证的。 A.稳定承载力 B.挠跨比 C.静力强度 D.动力强度 4、 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关( ) A 、框架在荷载作用下侧移的大小 B 、框架柱与基础的连接情况 C 、荷载的大小 D 、 框架梁柱线刚度比的大小 5、 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ就是考虑( ) A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6、 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接( ) A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7.为保证格构式构件单肢的稳定承载力,应( )。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8.梁的纵向加劲肋应布置在( )。 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9.同类钢种的钢板,厚度越大( ) A 、 强度越低 B 、 塑性越好 C 、 韧性越好 D 、 内部构造缺陷越少 10、 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外,还需( )指标。 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 11、 钢材脆性破坏同构件( )无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12.焊接残余应力不影响构件的( ) A.整体稳定 B.静力强度 C.刚度 D.局部稳定 13.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 14.直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤,则1t 、2t 分别为( )的厚度。 A.1t 为厚焊件,2t 为薄焊件 B.1t 为薄焊件,2t 为厚焊件 C.1t 、2t 皆为厚焊件 D.1t 、2t 皆为薄焊件 15、理想轴心受压构件失稳时,只发生弯曲变形,杆件的截面只绕一个主轴旋转,杆的纵轴由直线 变为曲线,这时发生的就是( )。 A.扭转屈曲 B.弯扭屈曲 C.侧扭屈曲 D.弯曲屈曲 16.对于受弯构件的正常使用极限状态就是通过控制 ( )来保证的。 A.稳定承载力 B.挠跨比 C.静力强度 D.动力强度 第四章 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 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。3 20610mm E N =?2 （由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。 解：由公式 2cr 2E πσλ =，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下： 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2 y f 235N mm =，弹性模量为 3 20610mm E N =?2 ，试画出 cry y σ-λ— — 无 量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 f y y f (2/3)f y (2/3)f y x 解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 全截面对y 轴的惯性矩 3 212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3 212ey I t kb = ()3 2223 223 2212212ey cry y y y y I t kb E E E k I tb πππσλλλ=?=?= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y y cr y btf kbt kf k f bt σ-??= =- 二者合并得cry y σ-λ— — 的关系式 cry cry 342 cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。 0.6f y f y λ σ 0.2 0.40.60.81.0cry ) 钢结构计算题精品答案 第三章 钢结构的连接 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图）。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： ; 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为: mm h mm l f w 48086060388283721=?=<=?+='，取390mm 。 22333 2480.720.76160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， : 则实际焊缝长度为: mm h mm l f w 48086060260262481=?=<=?+='，取260mm 。 试求图所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸8f h mm =，130e cm =。 焊脚尺寸：8f h mm = 焊缝截面的形心：0205 205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6 x mm ?? ?==?+?? 则2 5.6 20545.6162.22 e mm =+-= （1）内力分析：V=F ， 12()(300162.2)462.2T F e e F F =?+=?+= ] （2）焊缝截面参数计算： 32841 5.6511.22205 5.6(250 2.8) 2.091012 X I mm = ??+???+=? 22 742055.6511.245.62205 5.6(162.2) 1.41102 y I mm =??+???-=?钢结构习题答案
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