钢结构考试简答填空

2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和减少侧向支承点间的距离（或增加侧向

支承点）

3.高强度螺栓预拉力设计值与 螺栓材质 和 螺栓有效面积 有关。

4.钢材的破坏形式有 塑性破坏和 脆性破坏 。

6.高强度螺栓预拉力设计值与 性能等级 和 螺栓直径有关。

7.角焊缝的计算长度不得小于8hf ，也不得小于 40mm ；其计算长度不宜大于 60hf 。

8.轴心受压构件的稳定系数φ与 钢号 、截面类型 和 长细比有关。

10.影响钢材疲劳的主要因素有应力集中，应力幅或应力比，应力循环次数

11.纯弯曲的弯矩图为 矩形，均布荷载的弯矩图为 抛物线，跨中央一个集中荷载的弯矩图

为三角形。

13.钢结构设计的基本原则是 技术先进，经济合理，安全适用，确保质量

14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为 普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝

15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为热轧型钢和 冷弯薄壁型钢；组合截面可分为

实腹式组合截面和 格构式组合截面

16.影响钢梁整体稳定的主要因素有 荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支

承点的位置和距离，梁端支承条件

1．钢结构设计中，承载能力极限状态的设计容包括：静力强度、动力强度、稳定

3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_螺栓杆被剪断、板件被挤压破坏 、板件净截面强度不

够 须通过计算来保证。

4．梁的强度计算包括_弯曲正应力、剪应力、 局部压应力、折算应力

5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时，单位剪切角γ1不能忽略，因而绕虚轴的长细比要

采用换算长细比λ

6提高轴心受压构件临界应力的措施有加强约束、减小构件自由长度、提高构件抗弯能力

8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_承载能力_极限状态，柱子长细比的验算属于_正

常使用_极限状态，梁截面按弹性设计属于_承载能力_极限状态。

9．螺栓抗剪连接的破坏方式、螺栓剪断、孔壁承压破坏、板件拉断、螺栓弯曲、板件剪坏

10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 上 翼缘密铺铺板。

13．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度

和伸长率都一样，只是它们的 化学成分和 冲击韧性指标有所不同。

15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被 冲剪破坏。

16．轴心受拉构件计算的容有 强度和刚度

20．当荷载作用位置在梁的 下翼缘时，梁整体稳定性较高。

22．当b ?大于__0.6时，要用'

b ?代替b ?，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。

24．计算构件的正常使用极限状态，应使拉,压杆满足条件_λ=[λ]___

25．普通螺栓靠螺栓承压和抗剪传递剪力，而高强螺栓首先靠被被连接板件之间的摩擦力

传递剪力。

28.冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。

30.轴心受压构件单轴对称截面饶对称轴失稳时；发生弯扭屈曲。

31.焊接组合梁截面高度的确定应考虑三种参考高度，是指由建筑要求确定的最大梁高；由

用钢量最少， 确定的经济梁高；由刚度要求确定的最小梁高。

32钢结构设计规（GBJ17—88）运用概率理论的设计方法可称近似概率极限状态设计法。

3．引起梁受压翼缘板局部稳定的原因是（ 弯曲压应力 ）。

6． 格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（格构式柱可能发生较大的剪切变形 ），

因此以换算长细比x 0λ代替x λ。

11 .当无集中荷载作用时，焊接工字形截面梁翼缘与腹板的焊缝主要承受(水平剪力 )。

面的轴心受压构件，当构件绕对称轴失稳时发生 弯扭 屈曲，而双轴对称工字形截面失稳

时一般发生 弯曲 屈曲。

9.8.8级和10.9级，其中10.9中10表示 抗拉强度不小于1000Pa ，0.9表示 屈强比为0.9。 10.需要进行计算避免的抗剪螺栓的破坏形式有 剪切和承压 。

11.轴心受压构件需要验算强度、刚度、 整体 和 局部破坏

12．压弯构件可能发生的失稳形式有 弯矩作用平面稳定性破坏和弯矩作用平面外的稳定性

破坏

22.应力集中将会导致构件发生__脆性_____破坏。

1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？

答：螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是材料的屈强比（f y /f u ）。8.8级

为：f u ≥800N/mm 2，f y /f u =0.8；

1、钢结构的疲劳破坏有什么特点？ 特点有：是一种低应力水平下的突然破坏，（3）属于

一种脆性破坏；其断口不同于一般脆性断口，可分为裂纹源、裂纹扩展区和断裂区；（2）

该类型破坏对缺陷十分敏感。

1．简述双肢格构式轴心受压杆件的截面选择步骤。

1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面

选择方法完全相同；（2）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离；（3）验算整体稳定性和

分肢稳定性，包括对刚度的验算；（4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。

4．拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与会什么有关？

防止在运送、安装过程中由重力等其它因素作用而产生过大的变形，由限制拉杆长细比λ的

办法来验算，即[]λλ<。拉杆容许比细比与载荷性质如静载、动载有关。

5．化学成分碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响?

碳含量增加，强度提高，塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。

硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。

7．轴心受压构件的整体失稳承载力和哪些因素有关？

构件不同方向的长细比λ、截面的形状和尺寸、材料的力学性能、 残余应力的分布和大小、

构件的初弯曲和初扭曲 、荷载作用点的初偏心 、构件的端部约束条件、构件失稳的方向等。

8．简述压弯构件作用平面外失稳的概念？

弯矩作用平面外稳定的机理与梁失稳的机理相同，即在压力和弯矩作用下，发生弯曲平面外的侧移与扭转，也叫弯扭屈曲。

10．焊缝的质量标准分为几级？应分别对应于哪些受力性质的构件和所处部位。

焊缝的质量标准分为三级。角焊缝和一般对接焊缝采用三级即可，与钢材等强度的受拉受弯对接焊缝则应用一级或二级，须对焊缝附近主体金属作疲劳计算的横向对接焊缝用一级，纵向对接焊缝和翼缘连接焊缝用二级。

7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？

答：在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。

9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？

答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。

高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。

10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？

答：格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）。

12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？

答：局部稳定性属于平板稳定问题，应使用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹板的宽厚比所保证的。确定限值的原则：组成构件的板件的局部失稳应不先于构件的整体稳定失稳，或者两者等稳。轴心受压构件中，板件处于均匀受压状态；压弯构件中，板件处于多种应力状态下，其影响因素有板件的形状和尺寸、支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种应力的联合作用），弹性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题。

15.对接焊缝的构造有哪些要求？

答：①一般的对接焊多采用焊透缝，只有当板件较厚，力较小，且受静载作用时，可采用未焊透的对接缝。

②为保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同，将焊口边缘加工成不同形式的坡口。

③起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂，因此除承受动力荷载外，一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t为较小焊件厚度）。

④对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免应力集中。

9.压弯构件组合截面设计的相关步骤？

根据构造要求或设计经验初步选定截面尺寸而后进行各项验算，不满足要求时则作适当调整后再重新计算，知道全部满足要求。（1）试选截面，尺寸、（2）强度及稳定验算。

16.焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形

的方法有哪些？

答： 焊接残余应力的影响：①对塑性较好的材料，对静力强度无影响；②降低构件的刚度；

③降低构件的稳定承载力；④降低结构的疲劳强度；⑤在低温条件下承载，加速构件的脆性

破坏。焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规所容许的围，将会影响结构的安装、

正常使用和安全承载；

减少焊接残余应力和变形的方法：①合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对

称、进行合理的焊接工艺设计，选择合理的施焊顺序。②正确施工：在制造工艺上，采用反

变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊，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。

2、影响梁整体稳定性的因素有哪些？如何提高梁的整体稳定性？

答：影响因素有：荷载类型与荷载作用位置、受压翼缘侧向支撑点间距、截面类型与截面尺

寸比例、支座约束性质、残余应力与梁的几何缺陷影响、钢材强度等级。

提高 梁的整体稳定性可以考虑如下一些措施：（1）增加侧向支撑（2）采用闭合箱形截面

（3）增大梁截面尺寸（4）增加梁两端约束

双轴对称截面：弯曲或弯扭屈曲；

单轴对称：绕对称轴——弯扭屈曲；绕非——弯曲屈曲。

无对称：弯扭屈曲。 弯扭失稳临界力低于弯曲失稳临界力。

5. 计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用几种强度计算准则？并简述各准

则的容。我国钢结构规对于一般构件采用哪一准则作为强度极限？

答：计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用三种强度计算准则。

（1）截面边缘纤维屈服准则：当构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服时，即认为

构件达到了强度极限。（2）全截面屈服准则：这一准则以构件最大受力截面形成塑性铰为

强度极限。（3）部分发展塑性准则：这一准则以构件最大受力截面的部分受压区和受拉区

进入塑性为强度极限。 我国钢结构规对于一般构件采用部分发展塑性准则作为强度极限。

6、为何要规定角焊缝的最小计算长度和侧面角焊缝的最大计算长度？

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。 （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。

7。实腹式压弯构件设计中需进行哪些验算？

强度以及稳定验算：截面强度，弯矩作用平面外的稳定，弯矩作用平面的稳定，板件的局部

稳定，挠度验算。

8.实腹式（单、双）压弯构件的整体失稳形式？

压弯构件的整体失稳可能为弯矩作用平面（弯矩通常绕截面强轴作用）时的弯曲屈曲，但当

构件在垂直于弯矩作用平面的刚度不足时，也可发生因侧向弯曲和扭转使构件发生弯扭屈

曲，即弯矩作用平面外失稳。在计算其稳定性计算时，除要考虑轴心受压时所需考虑的因素

外，还需考虑荷载类型及其在截面上的作用点位置、端部及侧向支承的约束情况等。平面失

稳计算中，引入等效弯矩系数mx β，截面考虑塑性发展，对于实腹式压弯构件，计算公式为

f N N W M A N EX x x x mx x ≤-+)

/8.01(1γβ?。平面外失稳计算，同样引入等效弯矩系数tx β，计算

公式为f W M A N x

b x tx y ≤+1?β?。

2、如图所示悬伸板，采用直角角焊缝连接，钢材为Q235，焊条为E43型。手工焊，已知：

斜向力F 为250kN ，160=w f f N/mm 2，试确定此连接焊缝所需要的最小焊脚尺寸。

2．解：

2000.240M kN m kN m =?= 200V kN =

150N kN = 3641(40020)29.1451012x I he hemm =??-?=? 4(40020)2760A he hemm =?-?=

6640108311909.14510M f x M y I he

σ?==?=? 315010197.4760N f N A he he σ?===

320010263.2760f V I A

he he

?=== 883.1160he ==≤ 5.52he ≥

即 5.527.880.7

hf mm ≥=，取8hf mm = 即：此连接焊缝的最小焊脚尺寸为8mm 。 3、如图所示为简支梁截面，跨度为10m ，跨间有一侧向支承，在梁的上翼缘作用有

相同的均布荷载，钢材为Q235，已知15.1=b β，试比较梁的整体稳定系数，并说明何者

的稳定性更好。

3．解：2

1530021090018000H mm =??+?= 329411090015300(4507.5)2 2.491012

x I mm =??+??+?=? 9

632.4910 5.358

104652x

I mm h ?==? 61.27y

l mm =

= 33741190010153002 6.7575101212

y I mm =??+???=? 500081.661.27y ly ly λ=== 26243201

2351()4.4b Hh yt y Wx h f λ?βλγ

=+ 18x250

10x900

22643201800093081.6152351.151()81.6 5.35810 4.4930235

??=???+??? 2.4330.6=>

1.070.282/46 1.070.282/

2.4330.954 1.0b ?=-=-=<

289.81021523522.78523585235

Af fy V kN ??==?= 6．验算如图所示摩擦型高强度螺栓连接是否安全。已知：荷载N-300kN,螺栓M20，10.9

级，μ=0.5,预紧力P=155kN.

6．解：

.螺栓群形心o 处的力有：

轴心拉力：T=3N/5=3?300/5=180kN

剪力：V=4N/5=4?300/5=240kN

弯矩：M=Te=180?35=6300 kN ·mm

在N 、M 作用下，最上面一排螺栓最不利，每个螺栓所受的最大拉力为：

2221806300(3565)36.50.80.8155124282(2352100)

0.9( 1.25)0.910.5(155 1.2536.5)49.22403049.28i t i b v t b v v My T N kN P kN n y N n P N kN V N kN N kN n μ?+=+=+=<=?=??+?=-=???-?====<=∑

所以此螺栓连接安全。

8.图示三面围焊的角钢与钢板连接中，静载N=667kN ，角钢为2L100?10,钢板厚t=8mm ，

Q235钢,试确定所需焊角尺寸及焊缝长度。

8.最小焊角尺寸：mm t h f 7.4105.15.1min ===

最大焊角尺寸：肢尖 mm h f )98()21(10max -=--=，

肢背mm h f 6.982.1max =?= 取mm h f 8=

N f l h N f w f f 9033106.218)1601002(87.022.17.0?=?????=????=∑β

肢背：kN N N k N 6.35726.2186677.02311=-?=-= mm hf N l f

w 39916087.0106.3573011=???==∑

肢尖：kN N N k N 8.902

6.2186673.02322=-?=-= mm hf N l f w 101160

87.0108.903022=???==∑

角钢肢背和肢尖的每条侧面角焊缝实际长度为：

mm l

l w 5.20452

3995211=+=+=∑ 取205mm mm l l w 5.5552

1015222=+=+=∑ 按构造要求取mm h f 6958=+ 故取70mm 1. 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN （设计值），与焊缝之间的夹角?=60θ。钢材Q235，焊条E43,手工焊。有关强度设计值w f f =160

N/mm 2 。

kN

7.33760sin 390=??=

kN N N y 19560cos 390cos =??==θ

23

/7.158)

10200(87.02107.3372mm N l h N w e x f =-???==σ

2/6.91mm N = 满足）( mm ）。已知

b c =305 N/mm 2,

kN 7.81= kN 8.

min b) KN N N n b 3.77.81600][m in === 取8个

c) 中距5.6430=d 取80 端距0.4320=d 取50边距 25.325.10=d 取40

d) 净截面验算 2210618)5.212160( mm A I I n =??-=-

MPa A N n 2852106

106003

=?==σ>215MPa 说明净截面强度不够，接头不能承受600kN 的拉力,经验算，盖板应采用12mm 厚钢板，被连接板应采用25mm 钢板。

e) 拼接板长 ()mm l 690108035022=+?+??=

9.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

21.5mm, ?b v =130N/mm 2, ?b c =305 N/mm 2.

单个螺栓受剪承载力设计值 kN f d n N b v v

b v 8.40101130421422=????==ππ 单个螺栓承压承载力设计值 kN f t d N b

c b c 12210

13050.22=???=?=∑ 故应按kN N N b v b 8.40min ==进行验算

偏心力F 的水平及竖直分力和对螺栓群转动中心的距离分别为：

cm kN V N T cm e kN V cm e kN N ex ey y x ?=?+?=+===?===?=

100818365.7485.7,36605

318,48605

4 扭矩T 作用下螺栓“1”承受的剪力在x ，y 两方向的分力：

kN y x Tx N kN y x Ty N i i T y i i T x 51.155.74545100826.235.74545.71008222211222211=?+??=+==?+??=+=

∑∑∑∑

轴心力N 、剪力V 作用下每个螺栓承受的水平和竖直剪力：

94

36 1244811kN n V N kN n N N V y N x ====== 螺栓“1”承受的合力：

不满足）

(8.4094.42)951.15()1226.23( )()(min 22211211max kN N kN N N N N N b V y T y N x T x =>=+++=+++=