钢结构设计原理第五章习题参考答案

钢结构习题答案单元4、5单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对⾼强度螺栓连接，构件接触⾯的处理⽅法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂⽆机富锌漆（3）喷砂丸后⽣⾚锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的⼲净轧制表⾯4-2 C级螺栓宜⽤于沿其杆轴⽅向受拉的连接，哪些情况下可⽤于受剪连接？（1)承受静⼒荷载或间接承受动⼒荷载结构中的次要连接（2)承受静⼒荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件⽤的安装连接4-3对直接承受动⼒荷载的普通螺栓受拉连接应采⽤哪些能防⽌螺帽松动的有效措施？应采⽤双螺母或其他能防⽌螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等⽅法。

4-4⼤型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较⼤⽔平⼒处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截⾯的形状保持不变，横隔的间距不得⼤于柱截⾯长边尺⼨的9倍和8m。

4-5试述轴⼼受压柱与梁的铰接连接的两种⽅法？⼀种是梁⽀承于柱顶，另⼀种是梁连接于柱的侧⾯。

4-6试述柱脚的作⽤？使柱⾝的内⼒可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。

4-7按柱脚与基础的连接⽅式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴⼼压⼒和剪⼒，刚接柱脚除传递轴⼼压⼒和剪⼒外，还要传递弯矩。

4-8试述靴梁在柱脚中所起的作⽤？靴梁通过底部焊缝将压⼒传给底板，靴梁成为放⼤的柱端，不仅增加了传⼒焊缝的长度，也将底板分成较⼩的区格，减⼩了底板在反⼒作⽤下的最⼤弯矩值，厚度减薄。

4-9试述抗剪键的作⽤及采⽤的材料？剪⼒通常由底板与基础表⾯的摩擦⼒传递。

当此摩擦⼒不⾜以承受⽔平剪⼒时，应在柱脚底板下设置抗剪键。

抗剪键可⽤⽅钢，短T型钢或H型钢做成。

4-10次梁与主梁的连接形式有⼏种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上⾯，⽤螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构⾼度⼤，其使⽤常受到限制。

第5章 受弯构件14. 一简支梁，梁跨为7m,焊接组合工字形对称截面150mm 450mm 18mm 12mm ×××（图5-57），梁上作用有均布恒载（标准值，未含梁自重）17.1kN/m ，均布活荷载6.8kN/m ，距梁端2.5m 处，尚有集中恒荷载标准值60kN ，支承长度200mm ，荷载作用面距离钢梁顶面为120mm ，钢材抗拉强度设计值为2215N/mm ，抗剪强度设计值为2125N/mm ，荷载分项系数对恒载取1.2，对活载取1.4。

试验算钢梁截面是否满足强度要求（不考虑疲劳）。

解：截面积2A=1501824141210368mm ××+×=334150450138414323046144mm 1212××=−=x I3x W 1440000mm 2==xI h梁自重 32-67850kg/m 10368mm 10=81.4kg/m=0.814kN/m ××简支梁承受的均布恒载荷载标准值k (0.814+17.1)kN/m=17.9kN/m q =均布线荷载设计值y 1.217.9+1.4 6.8=31kN/m q =××集中荷载设计值y 1.26072kN p =×=（1）验算该简支梁的抗弯强度按y xx nx y ny+γW γW M M f ≤计算，取y 0M =。

集中恒荷载作用处有2x 317 4.512.572 2.531 2.5290.1kN m 272M ×=×+××−××=⋅ 跨中处2x 317 4.513.572 3.531 3.5721279.9kN m 272M ×=×+××−××−×=⋅受压翼缘的宽厚比：w 1b-t b 15012= 3.8t 2t 36−==取x 1.05γ=截面模量6y 22xx nx y ny 290.110+192.3N/mm 215N/mm 1.051440000γγ×==<=×M M f W W （满足） （2）验算抗剪强度 支座处剪力最大且317 4.572108.546.3154.8kN 27V ×=+×=+= 320715018(2079)20712840294mm 2S =××++××=322v w 154.810840294=33.5N/mm 125N/mm 32304614412VS f It τ××==<=×（满足） （3）局部承压强度集中力沿腹板平面作用于梁上翼缘，该荷载作用处未加加劲肋，应验算该处腹板计算高度上边缘的局部承压强度。

第五章 轴心受力构件5.1 验算由2635L ⨯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，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：查型钢表2635L ⨯角钢，221.94, 2.82,215/,6.142x y i cm i cm f N mm A cm ====⨯ 确定危险截面如图1—1截面净截面面积2(6.1420.5)210.28n A cm =-⨯⨯=验算强度： 322227010262.65/215/10.2810n N N mm f N mm A ⨯==>=⨯ （说明截面尺寸不够） 验算长细比：[]0300154.63501.94x x l i λλ===<= 所以，刚度满足要求需用净截面面积322701012.56215n N A cm f ⨯≥== 改用2755L ⨯角钢，22.32,3.29,7.412x y i cm i cm A cm ===⨯此时净截面面积22(7.4120.5)212.8212.56n A cm cm =-⨯⨯=> （满足强度要求）[]030091.183503.29y y l i λλ===<= （满足刚度要求） 5．2 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5．30所示。

钢板轴心受拉，N ＝135KN （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：（1）验算钢板1—1截面的强度：A n =40×2－3×2.2×2＝66.8cm 2（2）2－2截面虽受力较小，但截面消弱较多，尚应进行验算。

钢构造设计原理习题及参考答案1单项选择题1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？〔〕A、最大高度B、最小高度C、等强高度D、经济高度答案：C2.焊接的优点不包括〔〕。

A、直接连接方便简单B、节省材料C、构造刚度大，提高焊接质量D、最大化表达钢材料性能答案：D3.轴心压杆计算时满足〔〕的要求。

A、强度，刚度B、强度，刚度，整体稳定C、强度，整体稳定，局部稳定D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D4.对关于钢构造的特点表达错误的选项是〔〕。

A、建筑钢材的塑形和韧性好B、钢材的耐腐蚀性很差C、钢材具有良好的耐热性和防火性D、钢构造更适合于高层建筑和大跨构造答案：C5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是〔〕。

A、截面平均应力不超过钢材强度设计值B、截面最大应力不超过钢材强度设计值C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D6.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，"钢构造设计标准"采用的准则为净截面〔〕。

A、最大应力到达钢材屈服点B、平均应力到达钢材屈服点C、最大应力到达钢材抗拉强度D、平均应力到达钢材抗拉强度答案：B7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？〔〕A、屈服点B、抗拉强度C、伸长率D、线胀系数答案：D8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进展手工焊接时，焊条应采用〔〕。

A.E55型B.E50型C.E43型D.E60型答案：C9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用〔〕是比拟合理的措施。

A、加厚翼缘B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋C、增加横向加劲肋的数量D、加厚腹板答案：B10.最大弯矩和其他条件均一样的简支梁，当〔〕时整体稳定最差。

A、均匀弯矩作用B、满跨均布荷载作用C、跨中集中荷载作用D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，〔〕。

14.对直接承受动力荷载作用的正面角焊缝其强度设计值增大系数取（ B ） A.0 B.1 C.1.22 D.1.5
15.受轴心力作用的等肢角钢，采用侧面角焊缝连接时，其角钢背的内力分配系数为( A ) A. 0.70 B. 0.65 C. 0.75 D. 0.25
16.焊接残余应力一般不影响( A ) A.静力强度 B.疲劳强度
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号
.cc
A.三级抗压
B.三级抗拉
C.三级抗剪
D.一、二级抗压
11.对接焊缝采用斜焊缝时，当焊缝轴线与作用力方向间的夹角满足以下哪个条件时，对三级焊缝质 量可不必计算（ A ） A.tgθ≤1.5 B.tgθ>1.5 C.θ=90° D.θ=75°
5.结构的重要性系数是根据结构的( D )分别取 1.1、1.0、0.9。
C.建筑面积的大小
二、 多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填 在题干的括号内。)
1.和其它结构相比，属于钢结构的特点的是（ ABDE ） A.塑性和韧性好 D.具有不渗漏特性 B.具有可焊性 C.耐热性能差
其中当h0tw170235受压翼缘扭转受到约束如连有刚性铺板制动板或焊有钢轨时或h0tw150235受压翼缘扭转任何情况下h0tw均不应超过2502353梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋
注：以下所有图中未注明的尺寸单位均为 mm。
第一章 概述
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号 内。 ） 1.钢结构计算中，实际内力和力学计算结果最符合的原因是（D）

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2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数ϕ及其稳定临界荷载.如改用Q345钢2310/d f N mm =,则各为多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,26.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm === 柱子两端较接, 1.0x y μμ== 故柱子长细比为 1.0260039.665.7x x xli 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137.61.48λπ=== 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()223212ϕααλλλ⎡=++⎢⎣ ()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48⎡=+⨯+⎢⎣⨯ 0.354=(或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354ϕ=)故得到稳定临界荷载为20.35426.1110215198.7crd d N Af kN ϕ==⨯⨯⨯=当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。

由式5-34b 计算得0.257ϕ= (或由166.7λ=,查表得0.257ϕ=)故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN ϕ==⨯⨯⨯=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2205/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:32394112(5002020500260)8500 1.436101212x I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⨯ 3384112205005008 4.167101212y I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯ 2250020500824000A mm =⨯⨯+⨯=244.6x i mm ==131.8y i mm==对b)截面:32384112(4002540025212.5)104009.575101212x I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⨯ 33841122540040010 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: 1000040.88244.6ox x x l i λ=== 1000075.87131.8ox y y l i λ=== 对b)截面: 1000050.08199.7kx 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:40.880.440x λπ===()223212x x x x ϕααλλλ⎡=++⎢⎣()2210.9650.30.440.4420.44⎡=⨯+⨯+-⎢⨯⎣0.895=(或计算40.88λ=,再由附表4-4查得0.896xϕ)对y 轴:25.870.816y λπ===()223212y y y y ϕααλλλ⎡=++⎢⎣()2210.9060.5950.8160.81620.816⎡=⨯+⨯+⎢⨯⎣0.604=(或计算75.87λ=,再由附表4-5查得0.604yϕ)故取该柱的整体稳定系数为0.604ϕ=对b)截面,同理可求得0.852x ϕ=,0.489y ϕ=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489ϕ= 整体稳定验算:对a)截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ϕ==⨯⨯=<不满足。

1."建筑钢构造设计"复习提纲 "钢构造设计原理"第九章单层厂房钢构造1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些(P305、317) 各有什么作用答⑴柱间支撑分为上柱层支撑和下柱层支撑*吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成局部承当并传递单层厂房钢构造纵向水平力。

柱间支撑作用①组成坚强的纵向构架保证单层厂房钢构造的纵向刚度②承受单层厂房钢构造端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等在地震区尚应承受纵向地震作用并将这些力和作用传至根底③可作为框架柱在框架平面外的支点减少柱在框架平面外的计算长度⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成屋盖支撑作用①保证屋盖形成空间几何不变构造体系增大其空间刚度②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载如风荷载、吊车制动力、地震力等并将其传至屋架支座③为上、下弦杆提供侧向支撑点减小弦杆在屋架平面外的计算长度提高其侧向刚度和稳定性④保证屋盖构造安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置可能考作图题3、檩条有哪些构造型式是什么受力构件需要验算哪些工程P317319答构造形式实腹式和桁架式檩条通常是双向弯曲构件需要验算强度、整体稳定、刚度。

4、设置檩条拉条有何作用如何设置檩条拉条答作用为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形减小My以及增加抗扭刚度设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度课件如何设置当檩条的跨度4~6 m时宜设置一道拉条当檩条的跨度为6m以上时应布置两道拉条。

屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系或设斜拉条和撑杆。

Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。

当檐口处有圈梁或承重天沟时可只设直拉条并与其连接。

5、压型钢板根据波高的不同有哪些型式分别可应用于哪些方面(P323)答高波板波高>75mm适用于作屋面板中波板波高50~75mm适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板波高<50mm适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系(P327)答普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。

（4）角钢端板与柱翼缘采用10.9级M20高强度螺栓摩擦型连接，板件接触面喷砂后涂无机富锌漆。试设计此连接：①采用承托承受竖向力；②取消承托。
36、图示牛腿承受荷载设计值F＝220kN，通过连接角钢和8.8级M22高强度螺栓摩擦型连接与柱相连。构件钢材为Q235B，接触面喷砂后涂无机富锌漆。
1）试验算连接强度是否满足设计要求。
35、习题28的连接中：
（1）角钢与连接板连接采用4.6级、C级普通螺栓M22，孔径为23.5mm。试设计此连接，并验算角钢的强度。
（2）角钢端板与柱翼缘采用4.6级、C级普通螺栓M22连接，试设计此连接：①采用承托承受竖向力；②取消承托。
（3）角钢与连接板连接采用8.8级M22高强度螺栓摩擦型连接，孔径为24mm，板件接触面喷砂后涂无机富锌漆。试设计此连接，并验算角钢的强度。
34、Q235B钢板承受轴心拉力设计值N＝1 350kN，采用M24、4．6级C级普通螺栓(孔径25.5mm)拼接如图3-96所示。试验算：(1)螺栓强度是否满足；(2)钢板在截面1、截面1齿状、截面2处的强度是否满足；(3)拼接板的强度是否满足；(4)采用8．8级M20高强度螺栓承压型连接，试验算螺栓、钢板和拼接板的强度是否满足。
30、习题29的连接中，如将焊缝②和焊缝③改为对接焊缝，按三级质量标准检验，试求该连接所能承受的最大荷载F。
31、单槽钢牛腿与柱的连接如图所示，三面围焊角焊缝采用hf＝8mm(水平焊缝)和hf＝6mm
(竖焊缝)。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。试根据焊缝强度确定该牛腿所能承受的最大静力荷载设计值F。
(1)采用侧面角焊缝；
(2)采用三面围焊缝，取hf＝6mm。
28、计算27题中连接板和翼缘板间的角焊缝：

我国《钢结构设计规范》规定，承重结构应按下列二类极限状态进行设计：(1)承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆；(2)正常使用极限状态包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。
式中N——轴心拉力或轴心压力
An——构件的净截面面积
n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；
n1——所计算截面上高强度螺栓数目；
f——钢材的抗拉或抗压强度设计值。
上式括号内数值小于1，这表明所计算截面上的轴心力N已有一定程度的减少。对比普通螺栓受剪连接构件开孔截面的净截面强度的计算公式：
钢结构设计原理习题集及答案(2011-09-28 10:53:54)
标签：a格极限状态焊缝构件承载力教育分类：试卷题库
钢结构设计原理习题集及答案
第一章绪论
练习题
一、简答题
1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音
综上所述，无论是从焊条等焊接材料的消耗和焊接速度、焊接残余应力，或是从焊缝的相对强度，角焊缝都以选用小焊脚尺寸为宜。因此，当焊件的焊接长度较富余，在满足最大焊缝长度的要求下，采用小而长比大强度螺栓的较普通螺栓的小？
答：摩擦型高强度螺栓的受剪连接传力特点不同于普通螺栓。后者是靠螺栓自身受剪和孔壁承压传力，而前者则是靠被连接板叠间的摩擦力传力。一般可认为摩擦力均匀分布于螺栓孔四周，故孔前传力约为0.5。因此，构件开孔截面的净截面强度的计算公式为：
应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构

单元4 钢结构构造复习思考题4-1 对高强度螺栓连接，构件接触面的处理方法有哪些？（1）喷砂丸（2)喷沙丸后涂无机富锌漆（3）喷砂丸后生赤锈（4)钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面4-2 C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，哪些情况下可用于受剪连接？（1)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接（2)承受静力荷载可拆卸结构的连接（3)临时固定构件用的安装连接4-3对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用哪些能防止螺帽松动的有效措施？应采用双螺母或其他能防止螺母松动的有效措施，如：弹簧垫圈，螺杆和螺帽焊死等方法。

4-4大型实腹式柱或格构式柱应在哪些位置设置横隔？横隔的间距有什么要求？除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部设置横隔（及加宽的横向加劲肋），以增加杆件的抗扭刚度，保证截面的形状保持不变，横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。

4-5试述轴心受压柱与梁的铰接连接的两种方法？一种是梁支承于柱顶，另一种是梁连接于柱的侧面。

4-6试述柱脚的作用？使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。

4-7按柱脚与基础的连接方式不同，柱脚分为哪两类，有何不同？分为铰接和刚接两种，铰接柱脚只传递轴心压力和剪力，刚接柱脚除传递轴心压力和剪力外，还要传递弯矩。

4-8试述靴梁在柱脚中所起的作用？靴梁通过底部焊缝将压力传给底板，靴梁成为放大的柱端，不仅增加了传力焊缝的长度，也将底板分成较小的区格，减小了底板在反力作用下的最大弯矩值，厚度减薄。

4-9试述抗剪键的作用及采用的材料？剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。

当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键。

抗剪键可用方钢，短T型钢或H型钢做成。

4-10次梁与主梁的连接形式有几种？有何不同？有叠接和平接两种，叠接是将次梁直接搁在主梁上面，用螺栓或焊缝连接，构造简单，但需要的结构高度大，其使用常受到限制。

平接是使次梁顶面与主梁相平或略高,略低于主梁顶面，从侧面与主梁的加劲肋或腹板上专设的短角钢或支托相连接。

第一章绪论1．选择题（1）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（2）按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑。

A. 荷载效应的基本组合B. 荷载效应的标准组合C. 荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合D. 荷载效应的频遇组合2．填空题（1）某构件当其可靠指标 减小时，相应失效概率将随之。

（2）承载能力极限状态为结构或构件达到或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。

（3）在对结构或构件进行极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。

3．简答题（1）钢结构和其他建筑材料结构相比的特点。

（2）钢结构的设计方法。

第二章钢结构的材料1．选择题（1）钢材的设计强度是根据确定的。

A. 比例极限B. 弹性极限C. 屈服点D. 极限强度（2）钢结构设计中钢材的设计强度为。

A. 强度标准值B. 钢材屈服点C. 强度极限值D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数（3）钢材是理想的体。

A. 弹性B. 塑性C. 弹塑性D. 非弹性（4）钢结构中使用钢材的塑性指标，目前最主要用表示。

A. 流幅B. 冲击韧性C. 可焊性D. 伸长率（5）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（6）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。

A. 达到屈服应力时B. 达到极限应力时C. 试件塑性变形后D. 试件断裂后（7）钢材的三项主要力学性能为。

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（8）钢材的剪切模量数值钢材的弹性模量数值。

A. 高于B. 低于C. 相等于D. 近似于（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。

钢结构设计原理第五章习题参考答案钢结构设计原理第五章习题参考答案P196：5-7解：（一）计算截面参数222000101000240015mm A =?+??=493310924.3121000390121030400mm I x ?=?-?= 4833106.11210100021240015mm I y ?=?+??= 3610295.4250500105.50740015mm S c ?=??+??=3610045.35.50740015mm S b ?=??=（二）梁自重计算单位长度梁自重标准值：m KN g k /727.15.7810220006=??=- 单位长度梁自重设计值（因题意不明，假设2.1=G γ）m KN g /07.2727.12.1=?=（三）抗弯强度验算计算位置：危险截面：跨中截面，危险点：a 点跨中截面弯矩： m KN M /73.104381307.25.24002max =?+?= 296max /215/47.130********.305.11073.1043mm N f m N W M nx x x ==== γσ抗弯强度满足要求。

（四）抗剪强度验算计算位置：危险截面：支座截面，危险点：c 点支座截面剪力：KN V 46.4131307.221400max =??+= P a2963max /26.451010924.310295.41046.413mm N It VS w ===τ （五）局部承压强度验算计算位置：因支座支承情况不明，故计算集中力作用截面b 点。

223/215/320)15550(10104000.1mm N f mm N l t F z w c ==?+== ψσ 局部承压强度满足要求。

（六）折算应力验算计算位置：集中力作用截面b 点集中力作用截面弯矩：m KN M .22.102725.207.25.246.4132=?-?= b 点由弯矩产生的正应力：296/66.12450010924.305.11022.1027mm N W M nx x x ===γσ 集中力作用截面剪力：KN V 29.4085.207.246.413=?-=b 点由剪力产生的剪应力：2963/68.311010924.310045.31029.408mm N It VS w ===τ 折算应力验算：212222222/5.2362151.1/71.28468.31332066.12432066.124 3mm N f mm N c c =?==?+?-+=+-+βτσσσσ 折算应力满足要求。

y
fy 235
166.7
,查表得 0.257 )
Ncrd Af d 0.257 26.11102 310 208.0kN
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
1 1 I x 2 ( 500 203 20 500 2602 ) 8 5003 1.436 109 mm4 12 12 1 1 I y 2 20 5003 500 83 4.167 108 mm4 12 12
A 2 500 20 500 8 24000mm2
fy E
0.02386
可恢复弹性应变： y c 0.00114 （3） C 点： 卸载前应变： F
c f y
E'
0.025 0.035 0.06
卸载后残余应变： c
c
E
0.05869
可恢复弹性应变： y c 0.00131 2.3 试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的 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 曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力 f y 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 曲线基本无变 化；当 f y 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 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 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 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。

5.1一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上，设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为 2.0kN/m 2，活荷载的标准值为20kN/m 2。

试选择次梁截面，钢材为Q345钢。

解：平台板与次梁连牢，所以不必计算整体稳定。

假设次梁自重为m kN 1，次梁间距为3m ，故次梁承受的线荷载标准值为：()mm N 67m kN 67320130.2k ==⨯++⨯=q 线荷载设计值为：[可以判定是活载起控制作用，故恒载分项系数为1.2，活载分项系数为1.3]： ()m kN 4.863.13202.1130.2=⨯⨯+⨯+⨯=q 最大弯矩设计值：m kN 8.38864.86818122x ⋅=⨯⨯==ql M 根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为： 36x x nx cm1194)31005.1/(108.388)/(=⨯⨯==f r M W 选用HN 446199812⨯⨯⨯，3x 1217cm W =验算强度： 跨中无孔眼削弱，此nx W 大于3nx cm 1194=W 。

由于型钢的腹板较厚，一般不必验算抗剪强度；若将次梁连于主梁的加劲肋上也不必验算次梁支座处的局部承压强度。

其他截面特性：4X 27146cm I =，自重65.1㎏/m=0.651kN m ，小于假设自重，不必重新计算抗弯强度。

由附表2，验算刚度：()k 2.030.65120366.651kN m 66.651N mm q =⨯++⨯==在全部荷载标准值作用下：()[]33T k 34x T 66.65160005538438420610271001011294250v q l l EI v l ⨯=⋅=⨯⨯⨯⨯=<=在可变荷载标准值作用下：Q Q 12031129466.651323300v v l l ⎡⎤⨯⎣⎦=⨯=<= 5.3 图5.54(a)所示的简支梁，其截面为不对称工字型[图5.54(b)]，材料为Q235-B 钢；梁的中点和两端均有侧向支撑；在集中荷载（未包括梁自重）F =160kN （设计值）的作用下，梁能否保证稳定性？解：该简支梁的稳定性系数b ϕ应按附3.1计算y b 21y x 2y b b 2354.41.4320f h t W Ah ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ηλλβϕ该梁的跨度中点有侧向支撑m 61=l ，且主要承受集中荷载的作用，查附表3.1，得75.1b =β；()()4333y cm 8.23361018.080301121=⨯+⨯+⨯=I 2cm 1048.080110130=⨯+⨯+⨯=Acm 74.41048.2336y y ===A I i 6.12674.4600y 1y ===i l λ 964.0101121301121301121333211b =⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+=I I I α截面不对称影响系数b η（加强受压翼缘）()()7424.01964.028.0128.0b b =-⨯⨯=-=αη求形心，设形心到上翼缘外边缘的距离为d ，则： d⨯=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯1045.81110418.0805.0130cm 2.33=∴d ()()()4232323x cm934405.0811*******1418.080808.01215.0130130121=+-⨯⨯+⨯⨯+-⨯⨯+⨯⨯+-⨯⨯+⨯⨯=d d d I 上翼缘：3x 1x cm 28102.3393440===d I W 下翼缘：x13X x2cm 8.19148.489344082W d I W <==-=()2352356.05.27424.0824.416.12612810821046.126432075.12354.41.432022yb 1y x12y b b >=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=f h t W Ah ηλλβϕ得：由bb 282.007.1ϕϕ-='∴0.1957.05.2282.007.1b <=-='ϕ 梁单位长度自重标准值（钢材重量集度为 77kN/m 3）： m kN 8.010104774k =⨯⨯==-A q ρmkN 3.4971216041122.18.081418122x ⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯=+=Fl ql M236x1b x N/mm 9.184102810957.0103.497=⨯⨯⨯='W M ϕ2mm N 215=<f故梁可以保证其整体稳定性。

钢结构原理与设计 部分答案参考答案 1~3省略 没有计算 4.1解：kN N N N QK Q GK G 420315324.1315312.1=⨯⨯+⨯⨯=+=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 35.11185200104203=⨯⨯=≥ 故取mm t 12=。

4.2解：k k k QK Q GK 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=⨯-=tl Nf 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 mmt h f f 6.982.12.174.4105.15.1min 1max 1趾部尺寸()()⎪⎩⎪⎨⎧=-=-≤=⨯=≥mm t h mmt h f f 7~62~182~174.4105.15.1min2max 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 QK Q GK G 4.2481809.04.11801.02.1=⨯⨯+⨯⨯=+=γγ按角钢背与趾部侧面角焊缝力分配系数可知:等边角钢力分配系数3.01=b e 7.02=be对角钢趾部取力矩平衡得: 21Ne b N =kN N N be 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。