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钢结构设计原理题库答案一、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)1D2C3A4B5A6B7C8B9C10D11A12A13B14D15C16D17D18C19C20A21C22B23D24B25C26A27D28A29A30A31D32B33A34D35C36A37B38B39D40C41A42D43A44C45C46B47A48B49A50D二、判断改错题（题意正确者，打ˇ即可；题意错误者，先打×，然后将错误处改正确）1．√。2．×;无应力比（也可以换成钢板厚度）。3．×;…同时满足时…。4．×;…塑性低于侧焊缝。5．×;…残余应力的影响。6．×;…Nvb=0.9nfμ(P-1.25Nt)。7．×;…更有可能发生脆性破坏。8．×;…不可能会发生疲劳破坏。9．×;…无显著效果。10．×;…摩擦型高强度螺栓连接除外。11．√。12．×;…承载能力极限状态。13．×;除钢梁外…。14．√。15．×;…越有可能发生螺栓杆受剪皮坏。16．×;…弹性阶段、弹塑性阶段、全塑性阶段。17．×;…钢梁翼缘板通过限制宽厚比…。18．×;…由刚度条件…。19．√。20．√。三、简答题1.答：极限状态法按预定功能划分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。2.答：因为在较高应力状态下，混凝土的泊松比大于钢材泊松比，这样钢管对其内的混凝土形成横向“套箍作用”。3.答：（1）有强化阶段作为安全储备；（2）不致产生工程中不允许的过大变形；（3）实测值较为可靠；（4）可以近似沿用虎克定律。4．答：因为不同标距的试件测出的伸长率大小不同。5．答：（1）采用性能较好的钢材；（2）减少应力集中程度；（3）采用较薄厚度的钢板组成构件。6．答：钢材因加工等原因使其强度提高，塑性降低的现象。7．答：应力集中会导致三向同号受力，与单向受力相比，三向同好受力更容易发生脆性断裂。8．答：钢材应力达到或超过其屈服强度，破坏前有明显变形给以预兆，破坏不突然。9．答：（1）钢材本身的质量；（2）应力集中程度；（3）应力比；（4）应力循环次数；（5）应力幅。10．答：钢板厚度越大，因应力集中引起（三向同号受力中）板厚方向的应力就越大，主剪应力就越小，正应力就越有可能起控制作用，所以钢板越厚，越有可能发生度如何影响钢脆性断裂。11．答：各级焊缝的抗压强度没有明显差异，可抗拉、抗剪就不同了。试验表明一、二级焊缝的实际强度高于母材强度，规范取母材强度；三级焊缝的拉、剪强度低于母材强度，规范专门规定了其取值。12．答：一、二及三级焊缝质量控制。13．答：（1）同时满足：①保证焊缝质量（焊缝为一、二级）；②采用引弧板（保证焊缝的有效截面）。（2）采用斜焊缝，且焊缝的长度方向与受力方向的夹角的正切小于等于1.5。14．答：焊脚尺寸过小，施焊时冷却速度过快而产生淬硬组织；焊脚尺寸过，会使母材形成“过烧”现象。15．答：（1）侧焊缝长度过小，焊件局部加热严重，且起落弧应力集中相互影响。所以，规范规定侧焊缝长度不小于8hf和40mm。（2）侧面角焊缝的长度过长，焊缝有效截面上剪应力沿其长度方向的应力分布严重不均匀，规范规定，侧焊缝长度不超过60hf，如超过，超过部分不计算其承载力。16．答：焊接残余应力对钢构件的静力强度无影响；焊接残余应力对钢结构的疲劳、刚度、稳定等其他方面都不利。17．答：因为栓孔圆心截面已通过摩擦力将部分力传递走了。18．答：（1）采用宽展的截面以增加惯性矩；（2）增加约束以减少计算长度。19．答：因为考虑了残余应力的影响。20．答：不能明显提高。简单从整体稳定计算公式来看，似乎整体稳定与钢材强度设计值f成正比，但稳定系数φ却随钢材强度等级的提高而降低。21．答：（1）等稳定原则（对“细长柱”，局部稳定临界应力不低于整体稳定临界应力）；（2）局部稳定临界应力足够大（对“粗短柱”，局部稳定临界应力不低于0.95倍钢材屈服强度。22．答：（1）增加腹板厚度使其满足宽厚比的限制要求；（2）设置纵向加劲肋；（3）任其局部失稳。23．答：根据绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定分肢之间的距离。24．答：因为稳定系数是按弹性计算的，当b0.6时，说明钢梁在弹塑性阶段整体失稳，所以要用b代替b。25．答：翼缘主要抵抗弯矩产生的应力，从提高抗弯来看，愿意增加翼缘厚度使其满足宽厚比限制要求；对腹板，它主要抵抗剪力产生的剪应力，它一般不起控制作用，另一方面，腹板高度对抗弯至为重要，换句话说，腹板高而薄，以增加板厚来保证其局部稳定不经济，通常是设置加劲肋。六、计算题1．某简支梁，钢材为Q235，跨度为l＝12m，承受均布静力荷载设计值q＝69kN/m，施工时因腹板长度不够，需要在跨度方向离左支座3.5m处设对接焊缝，焊缝质量Ⅲ级，手工焊，焊条E43型，试验算该对接焊缝是否满足强度要求。已知wtf＝185N/mm2，wvf＝125N/mm2。解：（1）焊缝截面内力计算支座反力：11691241422RqlkN剪力：414693.5172.5VkN弯矩：214143.5693.51026.4.2MkNm（2）焊缝截面特性参数计算惯性矩：32941810002280165082.9781012xImm面积矩：66632801650885002502.276101.0103.27610Smm631280165082.27610Smm（3）焊缝强度验算由于只要求对焊缝强度进行验算，所以，无需计算截面上下边缘的最大弯曲正应力。焊缝最大弯曲正应力（翼缘与腹板交界处），有622191026.410500172.3/185/2.97810wtxMyNmmfNmmI36229172.5103.2761023.7/125/2.978108wvwVSNmmfNmmIt2112.27623.716.5/3.276SNmmS222222113172.3316.5174.7/1.11.1185204/wtNmmfNmm焊缝强度满足要求。2．下图所示为双角钢组成的T形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。角钢为2L110×10，节点板厚度10mmt，钢材为Q235，E43型手工焊（wf160MPaf）。静力N＝660kN，焊缝正边尺寸f8mmh（在最大最小焊缝正边尺寸之间）。试计算所需肢背、肢尖焊缝长度w1l、w2l。图3.30例题3.3附图【解】（1）计算肢背、肢尖焊缝受力110.7660462NkNkN220.3660198NkNkN（2）计算肢背、肢尖焊缝长度31114621022282742220.78160wwffwefNllhhmmhf32211981022281272220.78160wwffwefNllhhmmhf取lw1=280mm,lw2=130mm。焊缝长度满足最大最小长度要求，验算从略。3．下图所示一牛腿钢板两边用角焊缝与钢柱连接，其尺寸如图所示。钢材为Q235，手工焊，E43焊条（wf160MPaf），焊脚尺寸fh＝10mm。假设e＝100mm，试计算该连接能承受的最大静力荷载设计值？解：（1）内力计算焊缝所受内力有N、M=Ne=100N（2）焊缝有效截面参数计算220.720.710(220210)2800wfwAhlmm22331120.720.710(220210)93.31066wfwWhlmm（3）各内力产生的应力计算2800ffNNA310093.310933fwMNNW（4）计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N由角焊缝基本计算公式，有221601.229332800NN解之，得N≤168.7×103N=168.7kN故计算该连接能承受的最大静力荷载设计值N=168.7kN。4．一连接构造图如下图所示。两块A板用三级对接焊缝（已知wtf＝185N/mm2，wvf＝125N/mm2）与立柱焊接，B板与A板用8个直径为d＝22mm预拉力P＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接。构件材料为Q235。试计算焊缝连接所能承受荷载设计值F。（提示：由于只要求计算焊缝连接的承载力设计值，螺栓连接的情况不管）解：(1)对接焊缝所受内力剪力V＝F，弯矩M＝250F(2)抗弯强度确定F364121038091.4510mm12I625019018591.4510MFyI≤所以6318591.451035610N356kN250190F≤(3)抗剪强度确定F3319021019036110mm2S363611012591.451020VSFIb≤所以63312591.45102063310N633kN36110F≤最后得焊缝连接的承载力设计值为F＝356kN。5．验算下图所示角焊缝连接的强度。已知：静力荷载作用力设计值F＝500kN，e=100mm，hf=10mm，钢材为Q235，焊条为E43型，2/160mmNfwf。解：（1）焊缝内力计算竖向轴心力V=Fsin450=353.55kN水平轴心力H=Fcos450=353.55kN弯矩M=He=353.55×0.1=35.36kN.m（2）各内力在焊缝截面最不利处产生应力计算MPaAVwf46.6653201055.353)102400(107.021055.35333MPaAHwHf46.66MPaWMwMf95.1043369331036.35)102400(107.06121036.35626（3）焊缝强度验算wfffMfHffMPa43.15546.6622.195.10446.662222安全。6．某轴心受压柱，设计内力N=2000kN,l0x=6m(强轴),l0y=3m（弱轴）,钢材Q345（f=310N/mm2），采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面，截面无削弱。试验算其强度和刚度（[λ]=150）。解：（1）截面几何特性2808.02522.125cmA43311345)252.244.2725(121cmIx4333126)8.0252252.1(121cmIycmix91.118011345cmiy25.68031264.5091.11600x4825.6300y（2）强度验算因截面无削弱，所以223/310/25010080102000mmNfmmNAN（强度安全）（3）刚度验算150][4.50),max(yx（刚度通过）7．一连接构造图如下图所示。两块A板用三级对接焊缝与立柱焊接，B板与A板用8个直径为d＝22mm预拉力P＝190kN的摩擦型高强度螺栓连接，摩擦系数为＝0.35，构件材料为Q235。试计算螺栓连接所能承受荷载设计值F。（提示：由于只要求计算螺栓连接的承载力设计值，焊缝连接的情况不管。扭矩作用下，最不利螺栓的受力计算公式为：1122()TxiiTyNxy，1122()TyiiTxNxy）解：（1）螺栓所受内力剪力V＝F，扭矩T＝155F（2）最不利一个螺栓所受剪力计算10.125VVNFn22222()8354(50130)87400iixy11221301550.230587400()TxiiTyFNFxy1122351550.062187