钢结构设计原理(答案) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN2一、 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11l 中，1l 是 1b 。

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0w h t ≤ 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yf 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1003、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 βNϕγ+≤-中，其中，1x W 代表 。

3(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 (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e h 的取值为 。

(A)f h (B)4mm (C)f h (D) f h8、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 β＝1．229、单个螺栓的承压承载力中,[bb c c N d t f =•∑]，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 λ (B)ox λ (C)y λ (D)oy λ412、实腹式轴压杆绕x,y 轴的长细比分别为x λ,y λ，对应的稳定系数分别为x φ,y φ， 若x λ＝y λ，则 。

(A) x φ>y φ (B) x φ=y φ (C) x φ<y φ (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1l(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 φ＝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 。

(A)w t h 0≤(25+λy f 235； (B) w t h 0≤80y f 235；(C)wt h 0≤170y f 235(D)当0≤0a ≤1．6时，wt h 0≤(160a +λ+25) y f 235； 当1．6<0a ≤时，wt h 0≤(480a +λ y f 235； 其中，maxminmax 0σσσ-=a19、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。

5(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 φ大于 时，'b φ应以(弹塑性工作阶段整体稳定系数)代替b φ。

(A) (B) (C) (D)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 ，级，摩擦面的抗滑移系数μ=，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）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 。

（106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 ／mm 2，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） 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、60f h ；7、235y f 二、单项选择题（每题1分，共25分）3. C 6. C 7. A 8. C 9. D 10. D 11. B 12. D 13. C 14. A . 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：w t h 0≤ (25+yf 235) ，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取三种措施：①加大腹板厚度w t ；②加加劲肋，减小腹板高度0h ；③计算时取有效截面。

72、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通过构造保证，③通过限制端距≥2d 0，⑤通过限制板叠厚度≤5d ，其中d 为螺栓直径，d 0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：轴心拉力3330018055T N kN ==⨯=；（1分）剪力4430024055==⨯=V N kN ；（1分） 弯矩1807.0/2630M Te kN 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：11222180630(6.57.0/2)36.53282[2 3.52(3.5 6.5)]i My T N kN n y ⨯+=+=+=∑⨯⨯+⨯+（2分） 一个螺栓所受到的剪力为：240308v V N kN n ===（1分） 一个高强螺栓受拉承载力设计值：0.80.8155124b t N P kN ==⨯=（1分）8一个高强螺栓受剪承载力设计值：0.90.910.515569.75bv f N n P kN μ=⋅⋅=⨯⨯⨯=（1分）所以高强螺栓同时承受拉剪时：13036.530.72169.75124v b b v t N N N N +=+=< 此连接安全。

（2分） 2. 解：22202501130A cm =⨯⨯+⨯=（分）3241501222202664496.7=⨯+⨯⨯⨯=x I cm （1分）32022612512.51352.5x S cm =⨯⨯+⨯⨯= （分） 31220261040S cm =⨯⨯=（分） 3164496.7272388.8==x W cm （分）截面边缘纤维最大正应力：6322140010/(1.052388.810)159.5/205/==⨯⨯⨯=<=x x M W N mm f N mm σ 满足要求；（2分）腹板中央截面最大剪应力：33224580101352.510121.6/125/64496.71010⨯⨯⨯===<=⨯⨯x v x w VS N mm f N mm I t τ 满足要求；（2分） 腹板上边缘处：正应力：621450040010155.1/264496.710⨯=⋅==⨯x M N mm I σ（1分） 剪应力：3321145801010401093.5/64496.71010⨯⨯⨯===⨯⨯x w VS N mm I t τ（1分） 折算应力：所以此处的折算应力也满足要求。

（1分） 3. 解：92250.8225 1.490A cm =⨯+⨯⨯=；（1分）3240.825/12225 1.4(12.50.7)13238.5x I cm =⨯+⨯⨯⨯+=；（1分）334250.8/122 1.425/123646.9=⨯+⨯⨯=y I cm ；（1分）12.13; 6.37======x y i cm i cm （1分）60012.1349.46x ox x l λ===；绕x 轴属b 类截面，所以查表得0.859x =ϕ（1分）3006.3747.10===y oy y l i λ；绕y 轴属c 类截面，所以查表得0.793y ϕ=（1分）所以322150010210.22150.7939000y N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯整体稳定满足要求（1分）截面无削弱，故强度自然满足。