钢结构设计原理(问题详解)

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l1b1中，l1是 b1 。 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h0tw 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b1t(100.1)中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

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235，其fy实用文档

mxMxf中，其中，W1x代表 。 xAxW1x(10.8NN'Ex)(A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩

(B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (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he的取值为 。

(A)0.7hf (B)4mm (C)1.2hf (D) 1.5hf 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＝1．22

b9、单个螺栓的承压承载力中,[Ncdtfcb]，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 。

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(A)直接承受动力荷载 (B)承受反复荷载作用的结构的连接

(C)冷弯薄壁型钢结构的连接 (D)承受静力荷载或间接承受动力荷载的连接 11、计算格构式压杆对虚轴x轴的整体稳定性时，其稳定系数应根据( )

查表确定。

(A)x (B)ox (C)y (D)oy 12、实腹式轴压杆绕x,y轴的长细比分别为x,y，对应的稳定系数分别为

x,y， 若x＝y，则 。

(A) x>y (B) x=y (C) x<y (D)需要根据稳定性分类判 13、轴心受力构件的正常使用极限状态是 。

(A)构件的变形规定 (B)构件的强度规定 (C)构件的刚度规定 (D)构件的挠度规定 14、对长细比很大的轴压构件，提高其整体稳定性最有效的措施是 。

(A)增加支座约束 (B)提高钢材强度 (C)加大回转半径 (D)减少荷载 15、梁的最小高度是由 控制的。

(A)强度 (B)建筑要求 (C)刚度 (D)整体稳定 16、为了提高梁的整体稳定性， 是最经济有效的办法。 (A)增大截面 (B)增加侧向支撑点，减少l1

(C)设置横向加劲肋 (D)改变荷载作用的位置 17、在梁的整体稳定计算中，'b＝l说明所设计梁 。

(A)处于弹性工作阶段 (B)不会丧失整体稳定 (C)梁的局部稳定必定满足要求 (D)梁不会发生强度破坏 18、工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为 。

h0h0h0 (A)≤(25+0.1)235fy； (B) ≤80235fy；(C)≤170235fy

twtwtw(D)当0≤a0≤1．6时，

h0≤(16a0+0.5+25) 235fy； twh0≤(48a0+0.5-26.2) 235fy； tw当1．6文案大全

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其中，a0maxmin

max19、弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行 和缀材的计算。

(A)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性、单肢稳定性

(B)弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性

(C)弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外稳定性 (D)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性

20、算梁的整体稳定性时，当整体稳定性系数b大于 时，'b应以

(弹塑性工作阶段整体稳定系数)代替b。 (A)0.8 (B)0.7 (C)0.6 (D)0.5

三、 简答题：（共20分）

1、写出实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取哪些措施？（5分）

2、简述普通螺栓的五种破坏形式，其中哪几种破坏形式通过构造保证，如何保证，哪几种破坏形式通过计算保证？（5分） 3、简述影响钢材力学性能的主要因素。（5分） 4、简述钢材选用的原则。（5分）

四、 计算题（共30分）

1、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，已知：荷载设计值N＝300kN，螺栓M20，孔径21.5mm，10.9级，摩擦面的抗滑移系数μ=0.5，高强螺栓的设计预拉力P=155kN。不考虑螺栓群长度对螺栓强度设计值的影响。（10分）

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2、一工字形截面梁绕强轴承受静力荷载，截面尺寸如图，无削弱。当梁某一截面所受弯矩设计值M=400kN·m、剪力设计值V=580kN时，试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。已知钢材为Q235-B。（10分）

3、验算如图所示轴心受压柱的强度、整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。已知轴向荷载设计值为N=1500kN，Q235-B级钢，f=215N／mm2，截面绕x轴为b类截面、绕y轴为c类截面，截面无任何削弱。（10分）

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一、填空题（每空1分，共10分）

1、塑性破坏； 2、对接；3、刚度（长细比）；4、弯曲失稳（屈曲）、扭转失稳（屈曲）、弯扭失稳（屈曲）；5、梁受压翼缘的自由长度，梁受压翼缘宽度；6、60hf；7、80235fy。 二、单项选择题（每题1分，共25分）

1.B 2.A 3. C 4.C 5.A 6. C 7. A 8. C 9. D 10. D 11. B 12. D 13. C 14. A 15.C. 16.B 17.B 18. D 19. D 20. C

三、简答：（共25分）

1、实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式：

235h0≤ (25+0.5)，当腹板局twfy部稳定不满足要求时，可采取三种措施：①加大腹板厚度tw；②加加劲肋，减小腹板高度h0；③计算时取有效截面。

2、普通螺栓的五种破坏形式：①螺栓杆被剪坏；②螺栓杆或板件挤压破坏；

③板件端部剪坏；④板件被拉断；⑤螺栓杆受弯破坏。其中③⑤通过构造保

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证，③通过端距≥2d0，⑤通过板叠厚度≤5d，其中d为螺栓直径，d0为螺栓孔径，①②④通过计算保证。

3、①化学成分的影响：包括碳，硅，锰及一些有害元素硫，磷，氧，氮等。

②冶金缺陷的影响：如偏析，非金属夹杂，裂纹，分层。③浇注和轧制过程的影响：脱氧程度不同制成的钢材质量不同，轧制程度也影响钢材的力学性能。④钢材硬化的影响：钢材硬化会降低其塑性和韧性，对钢材不利，硬化可有三种：时效硬化，应变硬化（冷加工硬化），应变时效。⑤温度的影响：⑥应力集中的影响。

4、①结构的类型和重要性。重要结构选用质量较高钢材。②荷载性质，动荷

载下选用好钢材。③连接方法，焊接选用较好钢材。④结构的工作温度和环境，低温，腐蚀性强的情况下选用质量好钢材。⑤受力性质。如受较大拉力的结构选用好钢材。 四、计算题 1. 解：

螺栓群形心O处的内力有：

33轴心拉力TN300180kN；（1分）

55剪力V44N300240kN；（1分） 55弯矩MTe1807.0/2630kNcm （1分）

在N、M作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为：

N1My1T180630(6.57.0/2)36.53kN（2分） n2yi282[23.522(3.56.5)2]文案大全

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一个螺栓所受到的剪力为：NvV24030kN（1分） n8一个高强螺栓受拉承载力设计值：Ntb0.8P0.8155124kN（1分）

b一个高强螺栓受剪承载力设计值：Nv0.9nfP0.910.515569.75kN

（1分）

所以高强螺栓同时承受拉剪时：全。（2分） 2. 解：

A2202501130cm2

NvN13036.530.721 此连接安NvbNtb69.75124（0.5分）

（1分）

Ix1503122220262496.7cm4

Sx2022612512.51352.5cm3 （0.5分） S1220261040cm3（0.5分）

W1x496.7272388.8cm3（0.5分）

截面边缘纤维最大正应力：

MxW1x400106/(1.052388.8103)159.5N/mm2f205N/mm2 满足要求；（2分） 腹板截面最大剪应力：

VSx5801031352.510322 121.6N/mmf125N/mmv4Ixtw496.71010求；（2分） 腹板上边缘处：

满足要

M500400106正应力：1155.1N/mm2（1分） 4Ix2496.710文案大全

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VS158010310401032剪应力：1（1分） 93.5N/mm4Ixtw496.71010折算应力：

12312155.12393.52224.2N/mm21.1f1.1215236.5N/mm2

所以此处的折算应力也满足要求。（1分） 3. 解：

A250.82251.490cm2；（1分）

Ix0.8253/122251.4(12.50.7)213238.5cm4；（1分）

Iy250.83/1221.4253/1236.9cm4；（1分）

ixIxA13238.59012.13cm;iyIyA36.9906.37cm（1分）

xloxix60012.1349.46；绕x轴属b类截面，所以查表得x0.859（1

分）

yloyiy3006.3747.10；绕y轴属c类截面，所以查表得y0.793（1分）

N1500103所以210.2Nmm2f215Nmm2整体稳定满足要求（1

yA0.7939000分）

截面无削弱，故强度自然满足。（1分）

h0tw250/831.25250.5250.549.4649.73（1分） b1t（250-8）/2/148.100.1100.149.4614.95（1分）

所以局部稳定也能满足要求。

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