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钢结构设计原理测试题库 一、填空题 1、钢结构计算的两种极限状态是 和 。 2、钢结构具有、、、、、、、等特点。 3、钢材的损伤形式有 和 。 4、影响钢材性能的主要因素有、、、、、、、。 5、影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6、建筑钢材的主要力学性能指标有、、、。 7、钢结构的连接方式有、、。 8、角焊缝的计算长度不应小于，也不应小于。 当侧面角焊缝承受静载荷时，其计算长度不应大于 。 9、普通螺栓剪力连接中，有五种可能的失效形式，即、、、、、。 10、高强螺栓预紧力设计值与 和 有关。 11、轴向压杆可能的屈曲形式有、、、。 12、轴压构件的稳定系数与、、有关。 13、提高钢梁整体稳定性的有效途径是、。 14、影响钢梁整体稳定性的主要因素有、、、、。 15、对于焊接组合工字钢，翼缘的局部稳定性常采用该方法来保证，而腹板的局部稳定性则常采用该方法来解决。 二、问答 1、钢结构有哪些特点？ 2、钢结构的合理应用范围是什么？ 3、钢结构的材料性能要求有哪些？ 4、钢材的主要力学性能指标有哪些？ 每个人都做了什么测试？ 5、影响钢材性能的主要因素有哪些？ 6.什么是钢材疲劳？ 影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7、选择钢材时通常应考虑哪些因素？ 8、钢结构的连接方式有哪些？ 各自的优点和缺点是什么？ 9. 焊缝可能存在哪些缺陷？ 10.焊缝的质量等级是多少？ 各自的具体检验要求是什么？ 11、对接焊缝的结构要求是什么？ 12.角焊缝的计算假设是什么？ 角焊缝的主要施工要求是什么？ 13、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什么影响？ 降低焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 14、剪切连接中普通螺栓连接与摩擦型高强螺栓连接在力传递和失效模式方面有什么区别？ 15、螺栓的布置有哪些结构要求？ 1/2716.普通螺栓剪力连接可能会出现哪些类型的损坏？ 在具体设计过程中，计算出要防止哪些形式的损坏？ 哪些是可以通过结构性措施来预防的？ 如何预防呢？ 17、高强度螺栓的8.8级和10.9级是什么意思？ 18.轴压杆的屈曲形式有哪些？ 19. 在考虑实际轴压杆的临界力时，应考虑初始缺陷的哪些影响？ 20、计算格子型轴压构件的整体稳定性时，为什么需要采用虚轴换算长细比？ 21. 钢梁失去整体稳定性意味着什么？ 影响钢梁整体稳定性的主要因素有哪些？ 提高钢梁整体稳定性的有效措施有哪些？ 22、什么是钢梁局部稳定性损失？ 如何校核组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定性？ 23、受压弯曲构件的整体稳定性计算与轴压构件的整体稳定性计算有何不同？ 24、压弯构件的局部稳定计算与轴压构件的局部稳定计算有何不同？ 三、计算题 1、实验计算如图所示牛腿与立柱连接的对接焊缝强度。
载荷设计值F=220kN。 钢Q235，F W2焊条E43，手工焊，无弧板，焊缝质量三级。 相关强度设计值=215N/mm，cfw2=185N/mm。 （假设剪力全部由腹板上的焊缝承受）t2。 试计算如图所示钢板与柱翼缘连接角焊缝的强度。 已知N=390kN（设计值），与焊缝夹角为60。钢材Q235，焊条E43，手工焊。 相关强度设计值fw=160f2N/mm。 2 / 27 3、设计双角钢拉杆与节点板之间角焊缝的计算长度L=?，L=?12w2 已知：采用三面环绕焊：h=6mm，f=160N/ mm，N=529kN（静载设计值）ff 4、设计矩形拼接板与板之间采用三边环焊连接的平缝。 轴向拉力N=1250kN，（静载设计值），钢材Q235，焊条E43，手工焊接。 相关强度设计值=215N/mm，w2f=160N/mm。 图中所示尺寸以毫米为单位。 （焊缝实际长度L取整数，单位为cm） fW23/27 5、设计矩形拼接板与板用普通螺栓连接的平缝。 （如图所示，单位为mm）。 已知轴b2b2中心拉力设计值为N=600KN，相关强度设计值为：=130N/mm、=305N/mm、=215vc2N/mm。
粗螺栓d=20mm，孔径d=21.5mm。 02 6.图1为采用M20普通螺栓的钢板拼接接头。 钢材材质为Q235，=215N/mm。 试计算关节b2 b2所能承受的最大轴向力的设计值。 螺栓M20，孔径21.5mm，=130N/mm，=305N/mm。 vc4/27 7、上述拼接接头若更换为10.9级M20摩擦型高强螺栓，应用钢丝刷清除接触面上的浮锈。 接头所能承受的最大轴向力的设计值可以提高多少？ 已知高强螺栓预紧力设计值为P=155kN，接触面抗滑移系数为0.3。 8、计算图中所示连接的承载力设计值N。 螺栓 M20，孔 21.5mm，材料 Q235A2 b2 b2 已知：= 215N/mm，=130 N/mm，= 305 N/mm。 vc 9. 尝试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。 已知荷载设计值F=60KN，螺栓M20，孔径b2 b2 21.5mm，=130N/mm，=305 N/mm .vc5/272 10、两端铰接轴压柱，高9.6m，钢材Q235，强度设计值=215 N/mm，利用如图所示的截面，尺寸单位为mm，计算其能承受的外部载荷的设计值N？ 注：①不含自重②稳定性系数：727374757677787980 0.739 0.732 0.726 0.720 0.714 0.707 0.701 0.694 0.6886 / 2711 已知一端、两端铰接，轴受压。 板式格构柱长10.0m，截面为2个I32a组成，两肢片间距离为300cm，如图所示，尺寸单位为mm。
求柱的最大长细比。 注：I32a 的横截面积 A 为 67cm2。 转动惯量 I =11080cm4yI =460cm4X1 12、如图所示为两根简支梁的截面。 其横截面积相同，跨度均为12m，跨间无侧向支撑点。 布载荷的大小也相同，均作用在梁的上翼缘上。 钢材材质为Q235。 尝试比较梁的稳定性系数，并说明哪一个的稳定性更好？ 13、简支梁计算图如下。 截面采用普通工字钢I50a，材质为Q235。 除两端支撑可防止梁端截面扭转外，跨内无侧向支撑点。 试压整体稳定荷载的大小P（设计值，不含自重）=2。已知：①钢材强度设计值f 215N/mm7/274343②I的I50a=46470cm，W=1860cm，I= 1120cm，W=142cmxxyy ③总体稳定系数：b 上翼缘集中荷载作用 0.5，上翼缘均布荷载作用 0.44 14.求钢梁处于最大均布荷载设计值（含自重）图片可以承受。 据了解，该梁截面为热轧普通工字钢。 I45a，其截面特性为：243A=102cmI=32240cmw=1430cm ，截面不弱化。
总体稳定系数=0.44.b8/27 15、如图所示的拉弯构件间接承受动荷载。 横向均布荷载设计值为8kN/m。 截面为I22a，无弱化。 试确定拉杆所能承受的最大轴向拉力的设计值。 已知：23 A 42cm，W309cm拼接短梁翼缘与柱之间的对接焊缝最大应力，i 8.99cm，=215 N/mm2。 xx 16、轧制工字钢I36a（材料Q235）制成的10m长两端铰接柱，轴压设计值为650kN，腹板平面均布荷载设计值为q=6.24kN/m。 试算一下这个弯柱在弯矩作用平面内的稳定性是否得到保证？ 需要设置多少个横向中间支撑点才能保证弯矩作用平面外的稳定性？ 已知：23 A 76.3cm，W875cm，i 14.4cm，i 2.69cm拼接短梁翼缘与柱之间的对接焊缝最大应力，=215 N/mm2。 xxy《钢结构设计原理》复习题参考答案 1、填空题 1、承载力极限状态、正常使用极限状态 2、重量轻、强度高、材质均匀、韧性和塑性好、程度高组装式，工期短，密封性好，耐热但不防火，易生锈。 9/27 3． 塑性破坏、脆性破坏 4. 化学成分、钢材缺陷、冶炼、浇注、轧制、钢材硬化、温度、应力集中、残余应力、重复加载 5. 应力集中、应力幅（对于焊接结构）或应力比（对于非焊接结构） -焊接结构）、应力循环次数 6. 屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 7. 焊接连接、铆钉连接、螺栓连接 8.8h、40mm60 hff 9. 螺栓被剪断，孔壁被剪断挤压、构件拉开、端部钢板剪切、螺栓弯曲损坏 10、螺栓材料、螺栓有效面积 11、屈曲屈曲、扭转屈曲、弯曲屈曲12. 残余应力、初弯和初偏心、长细比 13、加强受压翼缘，增加侧向支撑点 14、荷载类型、荷载作用点位置、梁截面形式、侧向支撑点位置及距离、梁端支撑条件15、限制宽厚比，设置加强筋2，答题○○ 1、钢结构具有以下特点： 1、钢材强度高，结构重量轻。 2、钢材内部组织比较均匀，具有良好的塑性和韧性。 3、钢结构装配化程度高，施工周期短。 4、钢材可用于制造密封要求高的结构。 结构 ○○ 5 钢结构耐热，但不耐火 6 钢结构易生锈，维护成本高。
○○○ 2、钢结构合理应用范围： 1、重型厂房结构 2、大跨度房屋屋面结构 3、高层及多层建筑 4、轻型钢结构 5、塔桅结构 6、板材及壳体结构 7. 桥梁结构 8. 移动结构 ○○ 3. 钢结构材料性能要求： 1. 较高的抗拉强度 f 和屈服点 f 2. 良好的塑性、韧性和 uy○ 抗疲劳能力 3. 良好的加工性能 10/ 27 4.钢材的主要力学性能指标有屈服点、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、冷弯性能。 屈服点、抗拉强度和伸长率通过静态单向均匀拉伸试验获得； 冷弯性能通过冷弯试验来体现； 冲击韧性是通过在冲击试验中破坏样品来测量的。 ○○○○ 5.影响钢材性能的主要因素有： 1.化学成分 2.钢材缺陷 3.冶炼、浇注、轧制 4.钢材材质 ○○○○ 加工硬化 5.温度 6.应力集中 7.残余应力 8、重复加载 6、在连续、重复的加载下，当应力低于钢材的抗拉强度，甚至低于屈服点时，钢材就会断裂而失效。 这种现象称为钢材的疲劳或疲劳失效。 影响钢材疲劳的主要因素是应力集中、应力幅（对于焊接结构）或应力比（对于非焊接结构）以及应力循环次数。 ○○○○ 7. 选用钢材时通常考虑的因素有： 1. 结构的重要性 2. 荷载特性 3. 连接方式 4. 结构的工作 ○ 使用环境温度 5. 结构的受力特性 8. 有以下三种钢结构常用的连接方法：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接。
○○焊接的优点： 1、无需钻孔，省工省时； 2.可直接连接任何形状的元件，连接结构方便； ○3。 具有良好的气密性和水密性，结构刚性高，综合性能好。 ○○焊接的缺点： 1、焊缝附近有热影响区，材料变脆； 2、焊接残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形改变结构的形状和尺寸； 3、焊接裂纹一旦出现，很容易扩大。 铆钉连接的优点：塑性和韧性良好，传力可靠，连接质量易于检验。 铆钉连接的缺点：由于需要在构件上钻孔，导致构件截面被削弱； 铆接工艺复杂，技术要求高。 螺栓连接的优点：具有铆钉连接的优点，塑性、韧性好，传力可靠。 安装拆卸方便，可多次重复使用，连接变形小。 9、焊缝中可能存在的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物、烧穿、咬边、未焊透、电弧坑和焊缝毛刺。 10.焊接质量分为三个等级。 三级质量检验仅检查所有焊缝的外观缺陷和几何尺寸，可见缺陷和几何偏差必须符合三级资质标准的要求； 二级质量检验不仅检查外观，满足二级质量合格标准，20%的焊缝需要进行超声波或放射线检验，以满足B级检验和III级要求。 一级质量检验除了检查外观并满足一级资质标准外，还需要使用超声波或放射线对焊缝进行100%的检测。 ，满足B级检验II级资质要求； （参见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001） 11、对接焊缝的结构要求为： 11 / 27 ○ 1 一般对接焊缝多采用熔透焊缝。 只有当板材较厚、内力较小、承受静载荷时，才可采用未完全焊接的对接接头。
○2 为保证对接焊缝质量，可根据焊件厚度将焊缝边缘加工成不同形式的坡口。 ○ 3 起弧和落弧处容易产生焊接缺陷，必须使用起弧板。 然而，使用引弧板的结构很复杂。 因此，除承受动载荷外，一般不采用引弧板。 相反，对接焊缝的焊缝长度减少 2t（t 是较小焊件的厚度）。 ○ 4 对于变厚（或变宽）板材的对接，应在板材的一侧（一侧）或两侧（两侧）切出坡度小于○1：2.5的斜面，以避免应力专注。 5 钢板纵横向对接焊时，焊缝可采用十字形或T形接头。 采用T形十字时，交叉点之间的距离不应小于200mm。 ○○ 12. 角焊缝的计算假设为： 1. 损伤沿有效载荷面； 2、应力均匀分布在损伤表面。 13、钢材在焊接过程中，焊缝及附近区域会形成不均匀的温度场，导致高温区产生拉应力，低温区产生相应的压应力。 在没有外部约束的情况下，焊件中的拉应力和压应力是自平衡的。 这种应力称为焊接残余应力。 随着焊接残余应力的产生，还会产生不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。 12 / 27○○焊接残余应力的影响： 1、对于塑性好的材料，对静强度无影响； 2、降低构件的刚度； ○○○ 3、降低部件的稳定承载能力； 4、降低结构的疲劳强度； 5 低温条件下承载，加速构件脆性破坏。
焊接残余变形的影响：如果变形超过施工验收规范的允许范围，将影响结构的安装、正常使用和安全承载； 因此，必须纠正过度的残余变形。 减少焊接残余应力和变形的方法： ○ 1 合理设计：选择合适的焊脚尺寸，焊缝布置尽可能对称，进行合理的焊接工艺设计，选择合理的焊接顺序。 2 正确施工：在制造过程中，采用防变形和局部加热的方法； 严格按照焊接工艺进行焊接，避免随意性； 尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊时避免仰焊。 14、普通螺栓连接中的剪力螺栓连接是依靠螺栓的抗剪力和孔壁的承压来传递外力的。 当剪力螺栓连接达到极限承载力时，可能会发生螺栓被剪切、孔壁被挤压、构件被拉开、构件端部被剪切和螺栓弯曲五种形式的破坏。 高强度螺栓连接中剪力螺栓连接时，拧紧螺母使螺钉产生预紧力。 同时，被连接部件的接触面相互挤压，产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。 当摩擦力刚刚被克服、构件开始滑动时，是承载能力的极限状态。 15、螺栓布置的结构要求： ○ 1 应力要求：端距限制——防止孔端钢板剪切，≥2do； 螺丝孔中距限制——下限是防止孔间板材破裂，即保证≥3do，上限≥3do，防止板材间翘曲。 ○2 结构要求：防止板材翘曲后受潮而腐蚀
