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
2120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，求梁A 点与B 点的应力比和应力幅是多少？
解：
（1）A 点：
应力比：2180
0.667120
σρσ=
=-=- 应力幅：2max min 12080200/N mm σσσ=-=+= （2）B 点：
应力比：12200.167120
σρσ=
== 应力幅：2max min 20120100/N mm σσσ=-=-+= 2.7指出下列符号意义：
(1)Q235AF (2)Q345D (3)Q390E
(4)Q235D
答：
（1）Q235AF ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级A （无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢）
（2）Q345D ：屈服强度2345/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200
C 时纵向冲击功34k A J =）的特殊镇静钢（低
合金钢）
（3）Q390E ：屈服强度2390/y f N mm =、质量等级E （要求提供-400
C 时纵向冲击功27k A J =）的特殊镇静钢（低
合金钢）
（4）Q235D ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200
C 时纵向冲击功27k A J =）的特殊镇静钢（碳
素结构钢）
2.8根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号：
（1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量Q>500KN 的中级工作制吊车，应选用何种规格钢材品种？
（2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-100
C ，问选用何种钢材？ 答：（1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用，可选Q235
D 、Q345D 等；（2）要求满足低温可焊性条件，可选用Q235BZ 等。
2.9钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？
答：主要机械性能指标：屈服强度y f 、极限强度u f 以及伸长率5δ或10δ，其中，屈服强度y f 、极限强度u f 是强度指标，而伸长率5δ或10δ是塑性指标。
2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？
答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷，而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫。 第四章
第五章
5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑?
5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2
215/d f N mm =.求轴
心受压稳定系数?及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2
310/d f N mm =,则各为多少?
解答:
查P335附表3-6,知I16截面特性,2
6.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm ===
柱子两端较接,
1.0
x y μμ==
故柱子长细比为
1.02600
39.665.7
x x x
l
i μλ?=
=
=,
2600 1.0137.618.9y y y l i μλ?===
因为x y
λλ<,故对于Q235
钢相对长细比为
137.6
1.48
λπ
==
=
钢柱轧制, /0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4(a)知为不b 类截面。
故由式5-34b 得
()
223212?ααλλλ?=
++-?? ()
2210.9650.300 1.48 1.482 1.48?=+?+??
? 0.354=
(或计算
137.6
λ=,再由附表4-4查得0.354?=)
故得到稳定临界荷载为
20.35426.1110215198.7crd d N Af kN
?==???=
当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。
由式5-34b 计算得0.257?= (或由166.7
λ=,查表得0.257?=)
故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN
?==???=
5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235.
5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的.
5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值
2
205/d f N mm
=,承受轴心压力设计值3000kN (包括自重).如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是
否安全.
图5-26 题5.5 解答:
截面特性计算: 对a)截面:
32394
11
2(5002020500260)8500 1.436101212x I mm =???+??+??=? 3384
11
2205005008 4.167101212y I mm =???+??=?
2250020500824000A mm =??+?=
244.6x i mm
=
=
131.8y i mm ==
对b)截面:
32384
11
2(4002540025212.5)104009.575101212x I mm =???+??+??=? 3384
11
22540040010 2.667101212y I mm =???+??=?
24002524001024000A mm =??+?=
199.7x i mm
==
105.4y i mm ==
整体稳定系数的计算: 钢柱两端铰接,计算长度
10000ox oy l l mm
==
对a)截面:
10000
40.88
244.6ox x x l i λ=
== 1000075.87131.8ox y y
l i λ=== 对b)截面:
10000
50.08
199.7kx x x l i λ=
== 1000094.88105.4ox y y l i λ===
根据题意,查P106表5-4(a),知钢柱对x 轴为b 类截面,对y 轴为c 类截面.
对a)截面: 对x 轴
:
40.88
0.440
x λπ
==
=
()
2
23212x x x x ?ααλλλ?=
++-??
(
)2
2
10.9650.30.440.4420.44?=
?+?+-???
0.895=
(或计算
40.88
λ=,再由附表4-4查得
0.896
x
?)
对y 轴
:
25.87
0.816
y λπ
=
=
=
(
)2
23212y y y y ?ααλλλ?=
++??
()22
10.9060.5950.8160.81620.816?
=
?+?+???
0.604=
(或计算
75.87
λ=,再由附表4-5查得
0.604
y
?)
故取该柱的整体稳定系数为0.604?= 对b)截面,同理可求得0.852x ?=,0.489y ?=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489?=
整体稳定验算: 对a)截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ?==??=<不满足。
对b)截面 0.489240002052405.88 3000 crd N kN kN =??=<不满足
。
5.6 一轴心受压实腹柱,截面见图5-27.求轴心压力设计值.计算长度08x l m =,04y l m =(x
轴为强轴).截面采用焊
接组合工字形,翼缘采用I28a 型钢.钢材为Q345,强度设计值
2
310/d f N mm =.
5.7 一轴心受压缀条柱,柱肢采用工字型钢,如图5-28所示.求轴心压力设计值.计算长度030x l m =,015y l m =(x
轴
为虚轴),材料为Q235,
2
205/d f N mm =
.
图5-28 题5.7
解答:
截面及构件几何性质计算
截面面积:2
286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:
4
1659.9I cm =
绕虚轴惯性矩: 2
4
1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=
绕实轴惯性矩:
4
22171443428y I cm =?=
回转半径
:
55.07x i cm
=
== 15.88y i cm =
长细比:
3000
54.48
55.07ox x x l i λ=
== 150094.4615.88oy y y l i λ===
缀条用L75?6,前后两平面缀条总面积
2
128.79717.594x A cm =?=
由P111表5-5
得：56.85ox λ===
构件相对长细比,因
ox y
λλ<,只需计算
y
λ
:
94.46
1.014y λπ
=
=
=
查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面：
()
2210.9650.32?λλλ?
=++??
0.591=
(或计算
94.46λ=,再由附表4-4查得0.591?=)
故轴的压力设计值为
20.591172.14102052085.6crd d N Af kN
?==???=
5.8 验算一轴心受压缀板柱.柱肢采用工字型钢,如图5-29所示.已知轴心压力设计值2000N kN =(包括自重),计
算长度020x l m =,010y l m =(x
轴为虚轴),材料为Q235, 2205/d f N mm =,2125/vd f N mm =
.
图5-29 题5.8 解答:
一、整体稳定验算
截面及构件几何性质计算:
截面面积:2
286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:
4
1659.9I cm =
绕虚轴惯性矩: 2
4
1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=
绕实轴惯性矩:
4
22171443428y I cm =?=
回转半径
:
55.07x i cm
=
== 15.88y i cm =
长细比: 2000
36.3255.07ox x x l i λ=== 100062.9715.88oy y
y l i λ===
缀板采用303001100mm ??。 计算知
1/6
b K K >，由P111表5-5
得
46.40
ox λ===
(其中
180
28.882.77λ=
=)
构件相对长细比: 因
ox y
λλ<,只需计算
y
λ
:
62.97
0.677y λπ
=
=
=
查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面
()
2210.9650.30.791
2?λλλ?
=++=??
(或计算62.97λ=,再由附表4-4查得0.791?=)
故
20.791172.14102052791.34crd d N Af kN
?==???=，满足。
二、局部稳定验算:
1)单肢截面板件的局部稳定
单肢采用型钢,板件不会发生局部失稳.
2)受压构件单肢自身稳定 单肢回转半径
1 2.77i cm
=
长细比满足：
01max 18028.880.50.562.9731.49
2.77a i λλ=
==<=?=,且满足140λ<
故单肢自身稳定满足要求.
3)缀板的稳定
轴心受压构件的最大剪力
:
2max
172.14102054151685V N ??===
缀板剪力:
1
415161100
2075821100a T V N c ==?=
缀板弯矩:
71
415161100 1.14210222a M V N mm ==?=?
缀板厚度满足:
1100
3027.5 40b t mm =≥
=，故只作强度验算:
722
21.1421025.4/ 205/303006d
M N mm f N mm W
σ?===<=?
22207581.5
1.5 3.5/ 125/30030vd b T N mm f N mm bt τ==?=<=?
故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知,该缀板柱满足要求.
5.9 有一拔杆,采用Q235钢,
2
215/d f N mm =,如图5-30所示,缀条采用斜杆式体系.设考虑起吊物时的动力作用
等,应将起重量乘以1.25,并设平面内、外计算长度相等.问60θ=?时,拔杆最大起重量设计值为多少?
第六章
6.1 工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形。梁上均布荷载（包括梁自重）4/q kN m =，
跨中已有一集中荷载090F kN =，现需在距右端4m 处设一集中荷载1F 。问根据边缘屈服准则，1F 最大可达多少。设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm ，分布长度为120mm 。钢材的设计强度取为2
300/N mm 。另在所有的已知荷载和所有未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。
图6-34 题6.1
解：
（1）计算截面特性
2250122800812400A mm =??+?=
339411
250824(2508)800 1.33101212x I mm =
??-?-?=? 633.229102x x I
W mm h ==?
32501240640082001858000m S mm =??+??= 31250124061218000S mm =??=
（2）计算0F 、1F 两集中力对应截面弯矩
()210111
412901263422843
F M F kN m =??+??+?=+?
()1118128
248489012824424333
F M F kN m =?-??+???+?=+?
令10M M >，则当1147F kN >，使弯矩最大值出现在1F 作用截面。 （3）梁截面能承受的最大弯矩
63.22910300968.7x M W f kN m ==??=?
令0M M =得：1313.35F kN =；令1M M =得：1271.76F kN = 故可假定在1F 作用截面处达到最大弯矩。 （4）
a ．弯曲正应力
6
1max 68
(244)1033003.22910
x x F M W σ+?==≤? ① b.剪应力
1F 作用截面处的剪力11111
22412449053()22
33V F F kN ??=??-?+?+=+ ???
311max
925310185800031.33108
m x F V S I t τ?
?+?? ???
==≤?? ② c.局部承压应力
在右侧支座处：()
3
12244510
330081205122120c F σ??++? ??
?
=≤?+?+? ③ 1F 集中力作用处：()
3
11030081205122120c F σ?=≤?+?+? ④
d.折算应力
1F 作用截面右侧处存在很大的弯矩，剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力。
正应力：1400
412
x x M W σ=
? 剪应力：31111925310121800031.33108
x F V S I t τ?
?+?? ???
==??
局部承压应力：()
3
11081205122120c F σ?=?+?+?
联立①-⑤解得：1271.76F kN ≤
故可知1max 271.76F kN =，并且在1F 作用截面处的弯矩达到最大值。
6.2 同上题，仅梁的截面为如图6-35所示。
6.3 一卷边Z 形冷弯薄壁型钢，截面规格1606020 2.5???，用于屋面檩条，跨度6m 。作用于其上的均布荷载垂直于地面， 1.4/q kN m =。设檩条在给定荷载下不会发生整体失稳，按边缘屈服准则作强度计算。所给荷载条件中已包含分项系数。钢材强度设计值取为2
210/N mm 。
6.4 一双轴对称工字形截面构件，一端固定，一端外挑4.0m ，沿构件长度无侧向支承，悬挑端部下挂一重载F 。若不计构件自重，F 最大值为多少。钢材强度设计值取为2
215/N mm 。
图6-37 题6.4
解：
（1）截面特性计算
220010225065500A mm =??+?=
()337411
20027020062507.54101212
x I mm =
??-?-?=? 337411
2102002506 1.33101212
y I mm =???+??=?
117.09x i =
=
49.24y i ==
（2）计算弯曲整体稳定系数
按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数
111400010
0.74200270
l t b h ε?=
==? 查表B.4，由于荷载作用在形心处，按表格上下翼缘的平均值取值：
()10.210.670.74 2.940.650.74 1.582b β=?+?+-?=
400081.249.24
y λ==
截面为双轴对称截面，0b η=
则24320235
]b b b x y y Ah W f ?βηλ=??
2
7270
5500270432023521.580] 3.333 1.023581.2
7.5410
??=??
??=>? 取0.282
' 1.070.9853.333
b ?=-
= （3）F 最大值计算
由,,
400022x x
b b h h M F f I I ?????
=≤，解得30.02F kN =。 6.5 一双轴对称工字形截面构件，两端简支，除两端外无侧向支承，跨中作用一集中荷载480F kN =，如以保证构件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度l 的上限是多少。设钢材的屈服点为2
235/N mm （计算本题时不考虑各种分项系数）。
图6-38 题6.5
解：依题意，当
1
1
13.0l b <时，整体稳定不控制设计，故长度需满足13.04005200 5.2l mm m ≥?==。
（1）截面特性计算
240020212001230400A mm =??+?=
339411
400124038812007.68101212
x I mm =
??-??=? 338411
220400120012 2.13101212
y I mm =???+??=?
502.6x i =
=
83.7y i =
（2）整体稳定计算
按《钢结构设计规范》附录B 公式B.5-1近似计算梁的整体稳定系数：
2
1.0744000235
y y
b f λ?=-
? ①
又有 y y
l
i λ=
②
由整体稳定有2b x h
M f I ??
≤?，即142
b x h Fl I f ??≤ ③ 联立①-③解得：12283l mm ≤ 故可取max 12.28l m =。
（注：严格应假定长度l ，再按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数，然后验算③式，通过
不断迭代，最终求得的长度为所求） 第七章压弯构件
7.1 一压弯构件长15m ，两端在截面两主轴方向均为铰接，承受轴心压力1000N kN =，中央截面有集中力
150F kN =。构件三分点处有两个平面外支承点（图7-21）
。钢材强度设计值为2
310/N mm 。按所给荷载，试设计截面尺寸（按工字形截面考虑）。
解：选定截面如下图示：
图1 工字形截面尺寸
下面进行截面验算： （1）截面特性计算
()23002026502021420540A mm =??+-??= 339411
300650286610 1.45101212
x I mm =
??-??=? 63/325 4.4810x x W I mm ==?
337411
220300610149.01101212
y I mm =?
??+??=? 53/150 6.0110y y W I mm ==?
266.2x i mm =
66.2y i mm =
（2）截面强度验算
36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810
x M N N mm f N mm A W σ??=+=+=<=? 满足。 （3）弯矩作用平面内稳定验算 长细比15000
56.3266.2
x λ=
= 按b 类构件查附表4-4
，56.368.2=，查得0.761x ?=。
2257222.061020540' 1.20101.1 1.156.3
EX
x EA N N ππλ???===??? 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：
371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1
mx
EX N N β?=-?=-?=??， 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 36
36171000100.98562.5100.7612054010001010.8
1.05 4.481010.8' 1.2010mx x
x x x EX
M N A
N W N β?γ???+=+
??
???
?-???-? ? ? ??????
22189.54/310/N mm f N mm =<= ，满足。
（4）弯矩作用平面外稳定验算
长细比5000
75.566.2
y λ==，按b 类构件查附表4-4，
75.591.5==，查得0.611x ?=。 弯矩作用平面外侧向支撑区段，构件段有端弯矩，也有横向荷载作用，且端弯矩产生同向曲率，取 1.0tx β=。
弯矩整体稳定系数近似取2275.5345
1.07 1.070.884400023544000235
y
y
b f λ?=-
?=-?=，取截面影响系数 1.0η=。 362261100010 1.0562.5101.0222.4/310/0.61120540 4.48100.88
tx x y b x M N N mm f N mm A W βη?????+=+?=<=??? 满足。
（5）局部稳定 a.
翼缘：15077.1510.720b t -==<=（考虑有限塑性发展）
，满足要求。 b.腹板
腹板最大压应力：3620max
6100010562.510610
166.6/205406504.4810x h N M N mm A W h σ??=+?=+?=? 腹板最小压应力：3620min
6100010562.51061069.2/205406504.4810
x h N M N mm A W h σ??=-?=-?=-? 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6
σσασ-+=
==
[
[
061043.6160.52516 1.420.556.32562.614w w h t αλ==<++=?+?+=，满足。 由以上验算可知，该截面能满足要求。
7.2 在上题的条件中，将横向力F 改为作用在高度10m 处，沿构件轴线方向，且有750mm 偏心距，图7-22，试设计截面尺寸。
7.3 一压弯构件的受力支承及截面如图7-23所示（平面内为两端铰支支承）。设材料为Q235（2235/y f N mm =），计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。 解：
（1）截面特性计算
23001223761010960A mm =??+?=338411
300400290376 3.15101212x I mm =??-??=? 63/200 1.5810x x W I mm ==?
169.6x i mm =
= （2）截面强度验算
362268001012010148.9/215/10960 1.5810
x M N N mm f N mm A W σ??=+=+=<=?，满足。 （3）弯矩作用平面外的稳定验算 长细比12000
70.8169.6
x λ=
=，按b 类构件查附表4-4
，70.870.8，查得0.746x ?=。 2256
222.061010960' 4.04101.1 1.170.8
EX
x EA N N ππλ???===??? 弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用，也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率，取：
2180
0.650.350.650.350.417120
mx M M β=+?
=-?= 取截面塑性发展系数 1.05x γ=，
36
3616800100.417120100.7461096080010
10.8 1.05 1.581010.8' 4.0410mx x
x x x EX M N
A
N W N β?γ???+=+
??????-???-? ? ? ??????
22133.6/215/N mm f N mm =<=，满足。
故可知，该截面强度和平面内稳定均得到满足。
7.4 某压弯缀条式格构构件，截面如图7-24所示，构件平面内外计算长度029.3x l m =，018.2y l m =。已知轴压力（含自重）2500N kN =，问可以承受的最大偏心弯矩x M 为多少。设钢材牌号为Q235，N 与x M 均为设计值，钢材强度设计值取2
205/N mm 。 解：
（1）截面特性计算
63I a ：215459A mm =849.4010x I mm =?，741.7010y I mm =?，264.6x i mm =，33.2y i mm =
12510L ?：2243.73A mm =，最小回转半径min 24.6i mm =
格构截面：
221545930918A mm =?=
()
721042 1.701015459900 2.5110x I mm =??+?=? 73/900 2.7910x x W I mm ==?
901.0x i mm =
由于截面无削弱，失稳破坏一般先于强度破坏，故这里不考虑强度破坏的问题。 （2）平面内整体稳定 虚轴方向长细比2930032.5901.0
ox x x l i λ=
==
换算长细比52.6ox λ== 按b 类构件查附表4-4，查得0.845x ?=，取弯矩等效系数 1.0mx β=。
2257
222.061030918' 2.07101.1 1.152.6
EX
x EA N N ππλ???===??? 根据平面内整体稳定计算公式有：
11'mx x
x x x EX M N
f A
N W N β??+≤??- ?
?
? ①
（3）单肢稳定
单肢最大压力：max 21800
x
M N N =
+
② 最大受压分肢弯矩平面内长细比：11800
54.233.2x λ==
最大受压分肢弯矩平面外长细比：118200
73.8246.6
y λ==
11y x λλ>，按轴心受压构件查附表4-4得稳定系数10.728y ?=
根据轴心受压构件稳定计算公式：max
1y N f A
?≤ ③ (4)缀条稳定
由缀条稳定计算公式看出，斜缀条的受力与所求x M 无关，这里不作考虑
因此，由①计算得2741x M kN m ≤?，由②③计算得1902x M kN m ≤?，取1902x M kN m =?。
第八章 连接的构造与计算
钢结构基本原理复习总结 一．填空题 1、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次数。 2、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、 Z向收缩率和冲击韧性。 3、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 4、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 5．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 6、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 7．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 9.钢材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。
．角焊缝的最小计算长度不得小于和 单个普通螺栓承压承载力设计值，式中表示侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜。
33．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 二．简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。 2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 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。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度fy作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的fu/fy≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以fy作为强度极限的可靠安全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（fp=(0.7~0.8)fy），又因为钢材开始屈服时应变小（εy≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？
第二章钢结构的材料（仅供参考） 一、选择题 1、碳含量在（）范围内的碳素钢的可焊性最好。 A.0.12%~0.15% B.0.10%~0.15% C.0.12%~0.20% D.0.10%~0.20% 2、下列不属于钢材中的有害化学成分的是（）。 A.硫 B.磷 C.硅 D.氧、氮 3、在钢材的力学性能指标中，既能反应钢材塑性又能反应钢材冶金缺陷的指标是（）。 A.屈服强度 B.冲击韧性 C.冷弯性能 D.伸长率 4、下列钢结构的破坏属于脆性破坏的是（）。 A.轴压柱的失稳破坏 B.疲劳破坏 C．钢板受拉破坏 D.螺栓杆被拉断 5、大跨度结构应优先选用钢材，其主要原因是( )。 A.钢结构具有良好的装配性 B.钢材的韧性好 C.钢材接近均质等向体，力学计算结果与实际结果最符合 D.钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 6、钢材的设计强度是根据确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服强度 D. 抗拉强度 7、钢材的伸长率 用来反映材料的。 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 8、钢材的三项主要力学性能指标为。 A. 抗拉强度、屈服强度、伸长率 B. 抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长率 D. 冷弯性能、屈服强度、伸长率 9、在构件发生断裂破坏前，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 10、以下关于应力集中的说法中正确的是。 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 11、钢材在低温下，冲击韧性。 A. 提高 B. 下降 C. 不变 D. 可能提高也可能下降 12、钢材经历了冷作硬化之后。 A. 强度提高 B. 塑性提高 C. 冷弯性能提高 D. 可焊性提高 13、下列因素中与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 A.钢材的屈服点的大小 B.钢材含碳量 C.负温环境 D.应力集中 14、钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420是根据材料命名的。 A.屈服强度 B.设计强度 C.抗拉强度 D.含碳量 15、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 二、填空题 （1）假定钢材为理想的弹塑性体，是指屈服点以前材料为。 （2）如果钢材具有性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局部超载而发生突然断裂。 （3）碳对钢材性能的影响很大，一般来说随着含碳量的提高，钢材的塑性和韧性逐渐。（4）钢材的硬化，提高了钢材的，降低了钢材的。 （5）应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处受到约束。 （6）符号L125×80×10表示。 （7）随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为时效硬化。 （8）钢结构除容器类结构外，可以划分为两大类，即和。 （9）钢结构用钢的含碳量一般不大于。
钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。 第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（205℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（205℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速 度逐渐施加荷载）。 9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解 释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力=F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。 10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。 15、解释名词：抗拉强度 抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。 16、解释名词：伸长率 伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比 为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。 17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。 钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。 18、解释屈强比的概念及意义。 钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强
中南大学现代远程教育课程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=，式中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。 23．钢材的伸长率指标是通过___________________试验得到的。 24．计算构件的正常使用极限状态，应使拉,压杆满足条件__________________ 25．普通螺栓靠螺栓承压和抗剪传递剪力，而高强螺栓首先靠被被连接板件之间的______________传递剪力。 26．当实腹梁腹板高厚比满足y w y f t h f 235 17023580 0≤<时，为保证腹板的局部稳定应设置__________________
第八章钢结构工程试题及答案 一、填空题： 1.在钢结构构件的零件放样中, 样板和样杆是下料、制弯、铣边、制孔等加工的依据。 2.在制作样板和样杆时，要增加零件加工时的加工余量，焊接构件要按工艺需要增加焊 接收缩量。高层建筑钢结构按设计标高安装时，柱子的长度还必须增加荷载压缩的变形量。 3. 钢材切割下料方法有气割、机械剪切和锯切等。 4. 气割所使用的氧气纯度对氧气消耗量、气割速度和质量起决定性的影响。 5. 钢材的矫平可分为冷矫和热矫的方法。 6. 钢材边缘加工分刨边、铣边和铲边三种。 7. 钢结构的连接方法有焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接等，目前应用最 多的是焊接和高强螺栓连接。 8. 药皮焊条手工电弧焊的电源按电流可分为交流、直流两种，以及交直流两用的特殊 形式。手工电弧焊电源按其使用方式分类有单站式和多站式。 9. 焊接材料选用的原则有：等强度原则、等韧性原则、等成分原则和工作条件。 10. 焊接工艺参数有电源极性、弧长与焊接电压、焊接电流、焊接速度、运条方式和 焊接层次。 11. 高强度螺栓从外形上可分为大六角头高强度螺栓（即扭矩型高强度螺栓）和扭剪型高 强度螺栓两种。高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈总称为高强度螺栓连接副。 12. 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时，宜按先栓后焊的方式施工。 13. 大六角头高强度螺栓连接副一般采用扭矩法和转角法紧固。 14. 多层及高层钢结构工程上节钢柱安装时，上节钢柱就位后，按照先调整标高，再调整位 移，最后调整垂直度的顺序校正。 15. 上节钢柱安装与校正时，位移调整应使钢柱定位轴线从地面控制轴线直接引上，不得从 下层柱的轴线引上。 16. 国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB 8923—88）将除锈等级分成喷射 或抛射除锈、手工和动力工具除锈、火焰除锈三种类型。 17. 钢结构防腐涂装常用的施工方法有刷涂法和喷涂法两种。 18. 钢结构防火涂料按涂层的厚度分为两类：①B类，属薄涂型钢结构防火涂料，涂层厚度 一般为2mm～7mm，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，耐火极限一般为0.5h～2h，故又称为钢结构膨胀防火涂料。②H类，厚涂型钢结构防火涂料，涂层厚度一般为8mm～50mm，粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5h～3h，又称为钢结构防火隔热涂料。 19. 在焊接过程中焊条药皮的主要作用有：保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性能。 20. 高强螺栓摩擦面的处理一般有喷砂、喷丸、酸洗、砂轮打磨和钢丝刷清除等几 种方法。 二、选择题： 1．喷射或抛射除锈用字母“Sa”表示，分四个等，要求最高的是 D 。 1D、Sa3 A、Sa1 B、Sa2 C、Sa2 2 2．手工和动力工具除锈用字母“St”表示，要求最高的是 C 。 A、St1 B、St2 C、St3 D、St4
《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、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20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。
答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、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。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，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。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释
钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。 脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。 比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。 流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。 建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。 以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。 两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。
E43E50 E55 T50 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。 低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。 应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。 甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。 脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。 完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中
一、判断题（60道） 1. 当钢结构工程质量经有资质的检测单位检测鉴定达不到设计要求，但经原设计单位核定认可能够满足结构安全和施工功能的检验批，可予以验收。（√） 2. 水性无机富锌防锈底漆、酚醛漆、醇酸漆、聚氨醋漆、氟碳面漆不允许在10℃气温以下施工。（X）5℃ 3. 用锤击法消除中间焊层应力时，应使用圆头手锤或小型振动工具进行，不应对根部焊缝、盖面焊缝或焊缝坡口边缘的母材进行锤击。（√） 4.焊缝咬边总长度不得超过焊缝两侧长度的10%，，咬边深度不得超过0.5 mm。（X） 15% 5. 埋弧自动焊必须在设计焊缝端部80mm以外的引板上起、熄弧。(√) 6. 异种钢焊接时主要问题是熔合线附近的金属塑性下降。（X）韧性 7. 永久性普通螺栓应牢固、可靠，外露丝扣不应少于2扣。(√) 8. 施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。(√) 9. 高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、24h内应进行终拧扭矩检查。(X) 48h 10. 试件出厂时抗滑移系数不小于0.55，安装时不小于0.45。（√） 11. 钢桥出厂后，喷铝涂层的保质期应为6个月。（√） 12. 若冲击试验的每一组（3个）试样试验结果的平均值不低于规定值，且任一试验结果不低于规定值70%，则判为合格。（√） 13. 为了结构安全而对焊缝要求宁大勿小这种做法是正确的。（X）错误 14. 吊车梁和吊车桁架不应下挠。（√） 15. 焊接工艺评定所用的钢材、焊钉、焊接材料必须及实际工程所用材料一致并符合相应标准要求，具有生产厂出具的质量证明文件。(√) 16. 钢结构安装检验批应在进场验收和焊接连接、紧固件连接、制作等分项工程验收合格的基础上进行验收。（√） 17. 焊缝返修时，焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延100mm。（X）50mm 18. 垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高，并顺应力方向磨平。（√） 19. 紧固高强度螺栓，初拧应达到螺栓预拉力标准值的60%左右。（X）50% 20. 焊接时对一般缺损的钢构件,当构件的变形不影响其承载能力或正常使用时，可不进行处理。（√） 21.钢材的力学性能是影响钢材的焊接性和焊接接头安全性的重要因素之一，直接影响焊接工艺参数和工艺措施的制订。（X）化学成分 22.高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2-3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。（√） 23.刚性固定法在焊接变形控制的同时还会使焊接应力和裂纹倾向随之增大（√）
钢结构课后习题答案（仅供参考） 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 1000530.03232N 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 。 22196.691100.720.78160w 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 m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：11667 3720.720.78160 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 。
第二章 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σε-关系式。 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 σεα ε==? 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 = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E σf y C σF
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。
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 2160/w f f N mm = 123α= 213 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232 N N N KN α=- =?-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.032960.720.78160w w f f N l mm h f ≥==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.691100.720.78160 w 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== ?=， 11210006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑，
第七章 解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。 焊缝受力：110.65600390kN N K N ==?= 220.35600210kN N K N ==?= 所需焊缝计算长度，肢背：3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ?===???? 肢尖：3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ?===???? 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+?=，取240mm ； 肢尖： 2w2f22 156.326165.6mm l l h =+=+?=，取170mm 。 — 解：① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置： ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ?? ?????+? ? ??==???++???? 、 ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ???+??+????+?= ()2 y 2 3 4 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =??+????????+????+???+-=?? ??????? 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=
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σε-关系式。 tgα'=E' f 0f 0tgα=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 0σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5235 0.001142.0610y 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
《房屋钢结构》课程复习资料 一、填空题： 1.门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取，在雨水较多的地区取其中的较大值。 2.在设置柱间支撑的开间，应同时设置，以构成几何不变体系。 3.当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置系杆。 4.冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件，并利用其强度进行设计。 5.当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置。 6.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 7.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由确定。 8.梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度L ox= L，在屋架平面外的 计算长度L oy= L，其中L为杆件的几何长度。 9.拉条的作用是。 10.实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是。 11.屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是。 12.设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接 应采用焊缝。 13.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于。 14.桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取之间的距离。 15.能承受压力的系杆是系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是系杆。 16.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于个。 17.吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即、和。 18.门式刚架的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于，横向不大于， 超过规定则需设置。 19.高层建筑一般由荷载控制设计，大跨度结构一般由荷载控制设计。 20.压型钢板组合楼板中，钢梁上翼缘通长设置栓钉连接件，主要目的是保证楼板和钢梁之间能可靠地传 递。 21.钢屋架的外形主要有、和三种形状。 22.螺栓球节点的球径由、和等决定。 23.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 24.屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于。 二、不定项选择题： 1.梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足( )的要求。 [ ] A.等稳定 B.等刚度 C.等强度 D.计算长度相等 2.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间 [ ] A.垫板数不宜少于两个 B.垫板数不宜少于一个 C.垫板数不宜多于两个 D.可不设垫板 3.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据( )来选定的。 [ ] A.支座竖杆中的内力 B.下弦杆中的最大内力 C.上弦杆中的最大内力 D.腹杆中的最大内力 4.槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢(檩托)上？ [ ] A.一个普通螺栓 B.两个普通螺栓 C.安装焊缝 D.一个高强螺 5.十字交叉形柱间支撑，采用单角钢且两杆在交叉点不中断，支撑两端节点中心间距(交 叉点不作为节点)为L.,按拉杆设计时，支撑平面外的计算长度应为下列何项所示？ [ ] A.0.5L B.0.7L C.0.9L D.1.0L 6.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于 [ ] A.120m B.80m C.60m D.40m 7.门式刚架的柱脚，当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用( )柱脚。 [ ] A.铰接 B.刚接 C.刚接或铰接
钢结构设计原理题库 一、 单项选择题 (在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未 选均无分) 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同 情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢 背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k