(完整版)钢结构基本原理课后习题与答案完全版
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。
tgα'=E'
f y 0f y 0
tgα=E 图2-34 σε-图
（a ）理想弹性－塑性
（b ）理想弹性强化
解：
（1）弹性阶段：tan E σεαε==?
非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E
σεαεα
=+-
=+-
2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？
2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm =
f y
σ
图2-35 理想化的σε-图
解：
（1）A 点：
卸载前应变：5
2350.001142.0610y f E
ε=
=
=?
卸载后残余应变：0c ε=
可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=
（2）B 点：
卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E
εε=-
=
可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=
（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'
c y
F f E σεε-=-
=+=
卸载后残余应变：0.05869c
c E
σεε=-
=
可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=
2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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。
（3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。
（6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力
2120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，求梁A 点与B 点的应力比和应力幅是多少？
解：
（1）A 点：
应力比：2180
0.667120
σρσ=
=-=- 应力幅：2max min 12080200/N mm σσσ=-=+=V
（2）B 点：
应力比：1220
0.167120
σρσ=
== 应力幅：2max min 20120100/N mm σσσ=-=-+=V
2.7指出下列符号意义： (1)Q235AF (2)Q345D (3)Q390E
(4)Q235D
答：
（1）Q235AF ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级A （无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢）
（2）Q345D ：屈服强度2345/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200C 时纵向冲击功34k A J =）的特殊镇静钢（低合金钢）
（3）Q390E ：屈服强度2390/y f N mm =、质量等级E （要求提供-400C 时纵向冲击功27k A J =）的特殊镇静钢（低合金钢）
（4）Q235D ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200C 时纵向冲击功27k A J =）的特殊镇静钢（碳素结构钢）
2.8根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号：
（1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量Q>500KN 的中级工作制吊车，应选用何种规格钢材品种？
（2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-100C ，问选用何种钢材？ 答：（1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用，可选Q235D 、Q345D 等；（2）要求满足低温可焊性条件，可选用Q235BZ 等。
2.9钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？
答：主要机械性能指标：屈服强度y f 、极限强度u f 以及伸长率5δ或10δ，其中，屈服强度y f 、极限强度u f 是强度指标，而伸长率5δ或10δ是塑性指标。
2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？
答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷，而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫。 第四章
第五章
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2
215/d f N mm =.求轴心受
压稳定系数?及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2
310/d f N mm =,则各为多少?
解答:
查P335附表3-6,知I16截面特性,2
6.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm ===
柱子两端较接,
1.0
x y μμ==
故柱子长细比为
1.02600
39.665.7
x x x
l
i μλ?=
=
=g ,
2600 1.0137.618.9y y y l i μλ?===g
因为x y
λλ<,故对于Q235钢相对长细比为
5137.6
235
1.48
2.0610y f E
λ
λππ
==
=?
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
()
223212?ααλλλ?
=
++-??
()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48?=
+?+??
? 0.354=
(或计算
137.6
λ=,再由附表4-4查得0.354?=)
故得到稳定临界荷载为
20.35426.1110215198.7crd d N Af kN
?==???=
当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。
由式5-34b 计算得0.257?= (或由166.7
λ=,查表得0.257?=)
故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN
?==???=
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
2
205/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:
32394
11
2(5002020500260)8500 1.436101212x I mm =???+??+??=?
338411
2205005008 4.167101212y I mm =?
??+??=?
2250020500824000A mm =??+?=
244.6x i mm
=
=
131.8y i mm ==
对b)截面:
32384
11
2(4002540025212.5)104009.575101212x I mm =???+??+??=? 3384
11
22540040010 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:
10000
40.88
244.6ox x x l i λ=
== 1000075.87131.8ox y y l i λ===
对b)截面: 10000
50.08199.7kx 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
:
40.88
0.440x λπ
=
=
=
()
22
3212x x x x ?ααλλλ?
=++-??
(
)2210.9650.30.440.4420.44?=?+?+-???
0.895=
(或计算
40.88
λ=,再由附表4-4查得
0.896x ?B )
对y 轴
:
25.87
0.816y λπ
=
=
=
()2
23212y y y y ?ααλλλ?=
++??
()2210.9060.5950.8160.81620.816?
=
?+?+???
0.604=
(或计算
75.87
λ=,再由附表4-5查得
0.604
y ?B )
故取该柱的整体稳定系数为0.604?= 对b)截面,同理可求得0.852x ?=,0.489y ?=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489?=
整体稳定验算: 对a)截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ?==??=<不满足。
对b)截面 0.489240002052405.88 3000 crd N kN kN =??=<不满足
。
5.6 一轴心受压实腹柱,截面见图5-27.求轴心压力设计值.计算长度08x l m =,04y l m =(x
轴为强轴).截面采用焊接组
合工字形,翼缘采用I28a 型钢.钢材为Q345,强度设计值
2
310/d f N mm =.
5.7 一轴心受压缀条柱,柱肢采用工字型钢,如图5-28所示.求轴心压力设计值.计算长度0
30 x
l m
=
,0
15 y
l m
=
(x轴为
虚轴),材料为Q235,
2
205/
d
f N mm =
.
图5-28 题5.7 解答:
截面及构件几何性质计算
截面面积:2
286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:
4
1659.9I cm =
绕虚轴惯性矩: 2
4
1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=
绕实轴惯性矩:
4
22171443428y I cm =?=
回转半径
:
55.07x i cm
=
== 15.88y i cm =
长细比: 3000
54.48
55.07ox x x l i λ=== 150094.4615.88oy y y l i λ===
缀条用L75?6,前后两平面缀条总面积2
128.79717.594x A cm =?=
由P111表5-5
得：56.85ox λ===
构件相对长细比,因
ox y
λλ<,只需计算
y
λ
:
94.46
1.014
y λπ
=
=
=
查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面：
()
2
210.9650.32?λλλ?=
++??
0.591=
(
或计算
94.46λ=,再由附表4-4查得0.591?=)
故轴的压力设计值为
20.591172.14102052085.6crd d N Af kN
?==???=
5.8 验算一轴心受压缀板柱.柱肢采用工字型钢,如图5-29所示.已知轴心压力设计值2000N kN =(包括自重),计算长
度020x l m =,010y l m =(x
轴为虚轴),材料为Q235, 2205/d f N mm =,2125/vd f N mm =
.
图5-29 题5.8 解答:
一、整体稳定验算
截面及构件几何性质计算:
截面面积:2
286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:
4
1659.9I cm =
绕虚轴惯性矩: 2
4
1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=
绕实轴惯性矩:
4
22171443428y I cm =?=
回转半径
:
55.07x i cm
=
== 15.88y i cm =
长细比:
2000
36.32
55.07
ox x x l i λ===
1000
62.9715.88
oy y y
l i λ=
=
=
缀板采用303001100mm ??。 计算知
1/6
b K K >，由P111表5-5
得
46.40
ox λ===
(其中
180
28.882.77λ=
=)
构件相对长细比: 因
ox y
λλ<,只需计算
y
λ:
62.97
0.677
y λπ
=
=
=
查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面
()
2
210.9650.30.7912?λλλ?=
++=??
(或计算62.97λ=,再由附表4-4查得0.791?=)
故
20.791172.14102052791.34crd d N Af kN
?==???=，满足。
二、局部稳定验算:
1)单肢截面板件的局部稳定
单肢采用型钢,板件不会发生局部失稳.
2)受压构件单肢自身稳定 单肢回转半径
1 2.77i cm
=
长细比满足：
01max 18028.880.50.562.9731.49
2.77a i λλ=
==<=?=,且满足140λ<
故单肢自身稳定满足要求.
3)缀板的稳定
轴心受压构件的最大剪力
:
2max
172.14102054151685V N ??===
缀板剪力:
1
415161100
2075821100a T V N c ==?=
缀板弯矩:
71
415161100 1.14210222a M V N mm ==?=?g
缀板厚度满足:
1100
3027.5 40b t mm =≥
=，故只作强度验算:
7
22
2
1.1421025.4/ 205/303006d M N mm f N mm W
σ?===<=?
22207581.5
1.5 3.5/ 125/30030vd b T N mm f N mm bt τ==?=<=?
故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知,该缀板柱满足要求.
5.9 有一拔杆,采用Q235钢,
2
215/d f N mm =,如图5-30所示,缀条采用斜杆式体系.设考虑起吊物时的动力作用等,
应将起重量乘以1.25,并设平面内、外计算长度相等.问60θ=?时,拔杆最大起重量设计值为多少?
第六章
6.1 工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形。梁上均布荷载（包括梁自重）4/q kN m =，
跨中已有一集中荷载090F kN =，现需在距右端4m 处设一集中荷载1F 。问根据边缘屈服准则，1F 最大可达多少。设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm ，分布长度为120mm 。钢材的设计强度取为2
300/N mm 。另在所有的已知荷载和所有未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。
图6-34 题6.1
解：
（1）计算截面特性
2250122800812400A mm =??+?=
339411
250824(2508)800 1.33101212x I mm =
??-?-?=? 633.229102x x I
W mm h ==?
32501240640082001858000m S mm =??+??= 31250124061218000S mm =??=
（2）计算0F 、1F 两集中力对应截面弯矩
()210111
412901263422843
F M F kN m =??+??+?=+?
()1118128
248489012824424333
F M F kN m =?-??+???+?=+?
令10M M >，则当1147F kN >，使弯矩最大值出现在1F 作用截面。 （3）梁截面能承受的最大弯矩
63.22910300968.7x M W f kN m ==??=?
令0M M =得：1313.35F kN =；令1M M =得：1271.76F kN =
故可假定在1F 作用截面处达到最大弯矩。 （4）
a ．弯曲正应力
6
1max 68
(244)1033003.22910
x x F M W σ+?==≤? ① b.剪应力
1F 作用截面处的剪力11111
22412449053()22
33V F F kN ??=??-?+?+=+ ???
311max
925310185800031.33108
m x F V S I t τ?
?+?? ???
==≤?? ② c.局部承压应力
在右侧支座处：()
312244510330081205122120c F σ?
?++?
??
?
=≤?+?+? ③ 1F 集中力作用处：()
3
11030081205122120c F σ?=≤?+?+? ④
d.折算应力
1F 作用截面右侧处存在很大的弯矩，剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力。
正应力：1400
412
x x M W σ=
?
剪应力：31111925310121800031.33108
x F V S I t τ?
?+?? ???
==?? 局部承压应力：()
311081205122120c F σ?=?+?+?
联立①-⑤解得：1271.76F kN ≤
故可知1max 271.76F kN =，并且在1F 作用截面处的弯矩达到最大值。
6.2 同上题，仅梁的截面为如图6-35所示。
6.3 一卷边Z 形冷弯薄壁型钢，截面规格1606020 2.5???，用于屋面檩条，跨度6m 。作用于其上的均布荷载垂直于地面， 1.4/q kN m =。设檩条在给定荷载下不会发生整体失稳，按边缘屈服准则作强度计算。所给荷载条件中已
包含分项系数。钢材强度设计值取为2
210/N mm 。
6.4 一双轴对称工字形截面构件，一端固定，一端外挑4.0m ，沿构件长度无侧向支承，悬挑端部下挂一重载F 。若不计构件自重，F 最大值为多少。钢材强度设计值取为2
215/N mm 。
图6-37 题6.4
解：
（1）截面特性计算
220010225065500A mm =??+?=
()337411
20027020062507.54101212
x I mm =
??-?-?=? 337411
2102002506 1.33101212
y I mm =???+??=?
117.09x i =
=
49.24y i ==
（2）计算弯曲整体稳定系数
按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数
111400010
0.74200270
l t b h ε?=
==? 查表B.4，由于荷载作用在形心处，按表格上下翼缘的平均值取值：
()10.210.670.74 2.940.650.74 1.582b β=?+?+-?=
400081.249.24
y λ==
截面为双轴对称截面，0b η=
则24320235
]b b b x y y Ah W f ?βηλ=??
2
7270
5500270432023521.580] 3.333 1.023581.2
7.5410
??=??
??=>? 取0.282
' 1.070.9853.333
b ?=-
= （3）F 最大值计算
由,,
400022x x
b b h h M F f I I ?????
=≤，解得30.02F kN =。 6.5 一双轴对称工字形截面构件，两端简支，除两端外无侧向支承，跨中作用一集中荷载480F kN =，如以保证构
件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度l 的上限是多少。设钢材的屈服点为2
235/N mm （计算本题时不考虑各种分项系数）。
图6-38 题6.5
解：依题意，当
1
1
13.0l b <时，整体稳定不控制设计，故长度需满足13.04005200 5.2l mm m ≥?==。
（1）截面特性计算
240020212001230400A mm =??+?=
339411
400124038812007.68101212
x I mm =
??-??=? 338411
220400120012 2.13101212
y I mm =???+??=?
502.6x i =
=
83.7y i =
（2）整体稳定计算
按《钢结构设计规范》附录B 公式B.5-1近似计算梁的整体稳定系数：
2
1.0744000235
y y
b f λ?=-
? ①
又有 y y
l
i λ=
② 由整体稳定有2b x h
M f I ??
≤?，即142
b x h Fl I f ??≤ ③ 联立①-③解得：12283l mm ≤ 故可取max 12.28l m =。
（注：严格应假定长度l ，再按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数，然后验算③式，通过
不断迭代，最终求得的长度为所求） 第七章压弯构件
7.1 一压弯构件长15m ，两端在截面两主轴方向均为铰接，承受轴心压力1000N kN =，中央截面有集中力
150F kN =。构件三分点处有两个平面外支承点（图7-21）
。钢材强度设计值为2
310/N mm 。按所给荷载，试设计截面尺寸（按工字形截面考虑）。
解：选定截面如下图示：
图1 工字形截面尺寸
下面进行截面验算： （1）截面特性计算
()23002026502021420540A mm =??+-??= 339411
300650286610 1.45101212
x I mm =
??-??=? 63/325 4.4810x x W I mm ==?
337411
220300610149.01101212
y I mm =?
??+??=? 53/150 6.0110y y W I mm ==?
266.2x i mm =
66.2y i mm =
（2）截面强度验算
36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810
x M N N mm f N mm A W σ??=+=+=<=? 满足。 （3）弯矩作用平面内稳定验算 长细比15000
56.3266.2
x λ=
= 按b 类构件查附表4-4
，56.368.2=，查得0.761x ?=。 2257
222.061020540' 1.20101.1 1.156.3
EX
x EA N N ππλ???===??? 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：
371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1
mx
EX N N β?=-?=-?=??， 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 36
36171000100.98562.5100.76120540100010
10.8
1.05 4.481010.8' 1.2010mx x
x x x EX
M N A
N W N β?γ???+=+
??
????-???-? ? ? ??????
22189.54/310/N mm f N mm =<= ，满足。
（4）弯矩作用平面外稳定验算
长细比5000
75.566.2
y λ==，按b 类构件查附表4-4，
75.591.5==，查得0.611x ?=。 弯矩作用平面外侧向支撑区段，构件段有端弯矩，也有横向荷载作用，且端弯矩产生同向曲率，取 1.0tx β=。
弯矩整体稳定系数近似取2275.5345
1.07 1.070.884400023544000235
y
y
b f λ?=-
?=-?=，取截面影响系数 1.0η=。 362261100010 1.0562.5101.0222.4/310/0.61120540 4.48100.88
tx x y b x M N N mm f N mm A W βη?????+=+?=<=??? 满足。
（5）局部稳定 a.
翼缘：15077.1510.720b t -==<=（考虑有限塑性发展）
，满足要求。 b.腹板
腹板最大压应力：3620max
6100010562.510610
166.6/205406504.4810x h N M N mm A W h σ??=+?=+?=? 腹板最小压应力：3620min
6100010562.51061069.2/205406504.4810
x h N M N mm A W h σ??=-?=-?=-? 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6
σσασ-+=
==
[
[
061043.6160.52516 1.420.556.32562.614w w h t αλ==<++=?+?+=，满足。 由以上验算可知，该截面能满足要求。
7.2 在上题的条件中，将横向力F 改为作用在高度10m 处，沿构件轴线方向，且有750mm 偏心距，图7-22，试设计截面尺寸。
7.3 一压弯构件的受力支承及截面如图7-23所示（平面内为两端铰支支承）。设材料为Q235（2
235/y f N mm =），计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。 解：
（1）截面特性计算
23001223761010960A mm =??+?=338411
300400290376 3.15101212x I mm =??-??=? 63/200 1.5810x x W I mm ==?
169.6x i mm =
= （2）截面强度验算
362268001012010148.9/215/10960 1.5810
x M N N mm f N mm A W σ??=+=+=<=?，满足。 （3）弯矩作用平面外的稳定验算 长细比12000
70.8169.6
x λ=
=，按b 类构件查附表4-4
，70.870.8==，查得0.746x ?=。 2256
222.061010960' 4.04101.1 1.170.8
EX
x EA N N ππλ???===??? 弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用，也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率，取：
2180
0.650.350.650.350.417120
mx M M β=+?
=-?= 取截面塑性发展系数 1.05x γ=，
36
3616800100.417120100.7461096080010
10.8 1.05 1.581010.8' 4.0410mx x
x x x EX M N
A
N W N β?γ???+=+
??????-???-? ? ? ??????
22133.6/215/N mm f N mm =<=，满足。
故可知，该截面强度和平面内稳定均得到满足。
7.4 某压弯缀条式格构构件，截面如图7-24所示，构件平面内外计算长度029.3x l m =，018.2y l m =。已知轴压力（含自重）2500N kN =，问可以承受的最大偏心弯矩x M 为多少。设钢材牌号为Q235，N 与x M 均为设计值，钢材强度设计值取2
205/N mm 。 解：
（1）截面特性计算
63I a ：215459A mm =849.4010x I mm =?，741.7010y I mm =?，264.6x i mm =，33.2y i mm = 12510L ?：2243.73A mm =，最小回转半径min 24.6i mm =
格构截面：
221545930918A mm =?=
()
721042 1.701015459900 2.5110x I mm =??+?=? 73/900 2.7910x x W I mm ==?
901.0x i mm =
由于截面无削弱，失稳破坏一般先于强度破坏，故这里不考虑强度破坏的问题。 （2）平面内整体稳定
钢结构基本原理全面详细总结!
钢结构基本原理复习总结 一．填空题 1、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次数。 2、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、 Z向收缩率和冲击韧性。 3、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 4、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 5．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 6、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 7．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 9.钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。
．角焊缝的最小计算长度不得小于和 单个普通螺栓承压承载力设计值，式中表示侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜。
33．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 二．简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。 2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度fy作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的fu/fy≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以fy作为强度极限的可靠安全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（fp=(0.7~0.8)fy），又因为钢材开始屈服时应变小（εy≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？
钢结构设计原理试卷1
钢结构设计原理试卷 （Ａ卷） 一、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1.对于碳素结构钢来讲其含碳越高，则（ A ）。 A.强度越高 B.变形能力越好 C.焊接性能好 D.疲劳强度提高 2.在抗剪连接中，强度等级、直径和数量相同的承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( B ) A.承载力低,变形大 B. C.承载力低,变形小 D.3. 满足；若受偏心压力时， A.一定满足 B. C.也刚好满足 D.4.临界应力时,其支承条件为( A ) A.四边简支 B.C.两边简支,两边自由 D.悬臂5.设计焊接工字形截面梁时,A.抗弯刚度 B.抗弯强度6.A.荷载标准值 B.荷载设计值 C.考虑动力系数的荷载标准值 D.考虑动力系数的荷载设计值 7.格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比x 0λ代替长细比x λ，这是考虑( B )。 A.格构柱弯曲变形的影响 B.格构柱剪切变形的影响 C.缀材弯曲变形的影响 D.缀材剪切变形的影响 8.两端铰接轴心受压杆件，轴力图如下图所示，其它条件相同，则发生弹性失稳时，各压杆的临界力的关系是（ B ）。 A.cr1N ＞cr2N ＞cr3N ＞cr4N B. cr4N ＞cr2N ＞cr3N ＞cr1N
9.10.A.C. 1. 对于钢结构用钢材应严格控制硫的含量，这是因为含硫量过大，在焊接时会引起钢材的热脆。 2. 钢材的伸长率是衡量钢材塑性性能的指标，是通过一次静力拉伸试验得到的。 3. 当轴心受压构件发生弹性失稳时，提高钢材的强度将不影响构件的稳定承载力。 4. 焊接工字形组合截面轴压柱，腹板局部稳定条件为 γλf t h w ／235) 5.025(/0+≤,其中λ应取x λ和_y λ的较大值。 5. 提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设在钢梁的受压翼缘处。 6. 实腹式偏心压杆在弯矩平面外的失稳属于弯扭屈曲。 7. 普通螺栓受拉力作用时,螺栓的设计强度取值较低，这是考虑到杠杆（或撬力）对螺栓的不利影响。 8. 对轴心受力构件,正常使用极限状态是控制构件的长细比。 9.工字形截面轴压柱的翼缘宽厚比限值是根据等稳定导出的。 10.Q235—A ·F 钢中的“A ”表示质量等级为A 级。 四、简答题（每小题5分，共15分)
钢结构复习题及答案
《钢结构》复习题 一、填空题 1、对结构或构件进行承载能力极限状态验算时，应采用荷载的（ 设计值 ）值，进行正常使用极限状态验算时，应采用荷载的（ 标准值 ）值。 2、理想轴心压杆的失稳形式可分为（ 弯曲失稳 ）、（ 扭转失稳 ）、（弯扭失稳 ）。 3、钢中含碳量增加，会使钢材的强度（ 提高 ），而塑性、韧性和疲劳强度（ 降低 ）。 4、钢材的主要机械性能指标有五项，它们是（ 抗拉强度 ），（ 伸长率 ），（ 屈服点 ），（ 冷弯性能 ），（ 冲击韧性 ）。 5、设计工字形截面梁考虑截面部分塑性发展时，受压翼缘的外伸宽度与厚度之比应不超过（ 13 ）y f /235。 6、屋架上弦杆为压杆，其承载能力一般受（ 稳定条件 ）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（ 强度条件 ）确定。 二、单选题 1、设计梯形屋架时，不仅考虑荷载全跨作用，还要考虑半跨荷载的作用，主要是考虑（ D ）。 A 、下弦杆拉力增大 B 、上弦杆压力增大 C 、靠近支座处受拉斜杆变号 D 、跨中附近斜杆拉力变压力或杆力增加 2、在弹性阶段，侧面角焊缝上的应力沿长度方向的分布为（ C ）。 A 、均匀分布 B 、一端大一端小 C 、两端大中间小 D 、两端小中间大 3、为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B ）。 A 、尽可能集中于截面的形心处 B 、尽可能远离形心 C 、任意分布，无影响 D 、尽可能集中于截面的剪切中心 4、受弯构件抗弯强度验算公式中的γx 主要是考虑（ D ）。
A、初弯矩的影响 B、残余应力的影响 C、初偏心的影响 D、截面塑性发展对承载力的影响 5、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后（ A ）。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高 三、简答题： 1、轴心受压构件有哪几种可能失稳形式一般双轴对称构件发生的是哪一种失稳形式 理想轴心受压构件丧失稳定(或称屈曲)，可能有三种情况：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。一般发生的是弯曲屈曲。 2、选择轴心受压实腹柱的截面时，应考虑的几个原则是什么 面积的分布尽量开展； 等稳定性； 便于与其他构件进行连接； 尽可能构造简单，制造省工。 3、结构的极限状态有哪两种在什么情况下达到相应的极限状态 结构的极限状态可以分为下列两类； (1)承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形。 (2)正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 4、钢结构常用的连接方法都有哪些 钢结构常用的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。 四、论述题 1、钢结构有哪些特点 钢结构和其他材料的结构相比，具有如下特点： （1）强度高，重量轻 （2）塑性和韧性好
钢结构基本原理思考题简答题答案
钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。 第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（205℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（205℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速 度逐渐施加荷载）。 9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解 释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力=F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。 10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。 15、解释名词：抗拉强度 抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。 16、解释名词：伸长率 伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比 为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。 17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。 钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。 18、解释屈强比的概念及意义。 钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强
钢结构基本原理-试题及答案
1、下图所示某钢板的搭接连接，采用c 级普通螺栓M22，孔径0d ＝23.5mm ，承受轴心拉力400N kN =，钢材Q235，试验算此连接是否可靠。2140/b v f N mm =，2305/b c f N mm = （12分） 1、解：（1）螺栓连接计算 单个螺栓抗剪设计承载力 2 2 3.142211405319244 b b v v d N nv f N π?=?=??= 单个螺栓的承压设计承载力 221430593940b b c c N d tnvf N ==??=∑ 所需螺栓个数：min 380000 7.1453192 b N n N ≥ == 单面搭接，螺栓实际用量应为： 1.17.147.9n =?=个 该连接采用了8个螺栓，符合要求 （2）构件净截面验算 因为师错排布置，可能沿1-2-3-4直线破坏，也可能沿1-2-5-3-4折线破坏 1-2-3-4截面的净截面面积为：
()()202240223.5142702n A b d t mm =-=-??= 1-2-5-3-4截面的净截面面积为： () `2 240323.5142578n A mm =?+??= 22 `380000147.4/215/2578n N N mm f N mm A σ= ==<= 故：该连接是可靠的。
2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN 。已知：钢 材为Q235BF ，焊条为E43型，2f mm /N 160f =''，是判断该连接是否可靠。（12分） 2、解：120P 5 3M ,P 5 3V ,P 5 4 N ?=== p 33.0290 67.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 23 f M =??????==σ 222 22 2 0.330.61( )()( )(0.25)0.81160129.6/1.22 1.22 160/N M V w f P P P N mm f N mm σστ+++=+=?=≤= 故该连接可靠。
《钢结构基本原理》作业解答
《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。
答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释
钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版
第二章 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεα ε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+- =+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E σf y C σF
卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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。
专升本《钢结构设计原理》考试答案
[试题分类]:专升本《钢结构设计原理》_08017550 [题型]:单选 [分数]:2 1形截面所示的拉弯构件强度计算最不利点为（）。 A.截面上边缘“1”点 B.截面下边缘“3”点 C.截面中和轴处“2”点 D.可能是“1”点，也可能是“3”点 答案 2.验算型钢梁正常使用极限状态的挠度时，用荷载的()。 A.组合值 B.最大值 C.标准值 D.设计值 答案 3.应力集中越严重钢材（）. A.弹塑性越高 B.变形越大 C.强度越低 D.变得越脆 答案 4.下列最适合动力荷载作用的连接是（） A.高强螺栓摩擦型连接 B.焊接结构 C.普通螺栓连接 D.高强螺栓承压型连接 答案
5.梁上作用较大固定集中荷载时，其作用点处应() A.设置纵向加劲肋 B.减少腹板厚度 C.设置支承加劲肋 D.增加翼缘的厚度 答案 6.某排架钢梁受均布荷载作用，其中永久荷载的标准值为80，可变荷载只有1个，其标准值为40，可变荷载的组合值系数是0.7，计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为（） A.120 B.147.2 C.152 D.164 答案 h 7.在焊接工字形组合梁中，翼缘与腹板连接的角焊缝计算长度不受60的限制，是因为() A.截面形式的关系 B.焊接次序的关系 C.梁设置有加劲肋的关系 D.内力沿侧面角焊缝全长分布的关系 答案 8.减小焊接残余变形和焊接残余应力的方法是() A.采取合理的施焊次序 B.常温放置一段时间 C.施焊前给构件相同的预变形 D.尽可能采用不对称焊缝 答案 9.下图所示简支梁，除截面和荷载作用位置不同外，其它条件均相同，则以哪种情况的整体稳定性最好？()
钢结构设计原理复习题及参考答案[1]
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 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？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 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？ 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？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？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？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4）
钢结构课后习题答案要点
一、选择题 1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。 (A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降 2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。 3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 的典型特征。 (A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏 5 钢材的设计强度是根据—C—确定的。 (A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D—表示。 (A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率 7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A—命名的。 (A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量 8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。 (A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高 9 型钢中的H钢和工字钢相比，—B—。 (A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽 (C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度 10 钢材是理想的—C—。 (A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 11 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，—B—采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A—。 (A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言，fv＝—A—。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f 16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。 (A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能 18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。 (A)钢结构具有良好的装配性 (B)钢材的韧性好 (C)钢材接近各向均质体，力学计算结果与实际结果最符合 (D)钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 19 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按—A —。 (A)标准荷载计算 (B)设计荷载计算 (C)考虑动力系数的标准荷载计算 (D)考虑动力系数的设计荷载计算 21 符号L 125X80XlO 表示—B —。 (A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢 23 在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的—A —。 (A)最大应力 (B)设计应力 (C)疲劳应力 (D)稳定临界应力 24 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性—B —。 (A)升高 (B)下降 (C)不变 (D)升高不多 27 钢材的冷作硬化，使—C — 。 (A)强度提高，塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高 (C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低，强度和韧性提高 28 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是—C —。 (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 29 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是—C —。 (A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证 30 钢材的三项主要力学性能为—A —。 (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 31 验算组合梁刚度时，荷载通常取—A —。 (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值 (D)最大值 33 随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是—A — 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降
钢结构基本原理模拟试卷
钢结构基本原理模拟试卷（四）参考答案 答题时间：120 分钟 共7 页第 1 页 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ C ） A 碳磷硅 B 硫磷锰 C 硫氧氮 D 碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（ B ） A不变B降低C升高D稍有提高，但变化不大 3、长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（B ） A弯曲B扭曲C弯扭屈曲D斜平面屈曲 4、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C ） A栓杆的预应力B栓杆的抗剪能力C被连接板件间的摩擦力 D栓杆被连接板件间的挤压力 5、体现钢材塑性性能的指标是（ C ） A屈服点B强屈比C延伸率D抗拉强度 6、下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响，描述正确的是（A ） A残余应力使柱子提前进入了塑性状态，降低了轴压柱的稳定承载力 B残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响 7、下列梁不必验算整体稳定的是（D ） A焊接工字形截面B箱形截面梁C型钢梁D有刚性铺板的梁 8、轴心受压柱的柱脚，底板厚度的计算依据是底板的（C ） A抗压工作B抗拉工作C抗弯工作D抗剪工作
共 7 页第 2 页 9、同类钢种的钢板，厚度越大（ A ） A 强度越低 B 塑性越好 C 韧性越好 D 内部构造缺陷越少 10、验算组合梁刚度时，荷载通常取（ A ） A 标准值 B 设计值 C 组合值 D 最大值 11、在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ） A 60f h B40f h C80f h D120f h 12、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（ C ） A 构件实际剪力设计值 B 由公式235/85 y f Af V =计算的剪力 C 上述两者取达值 D 由dx d V M = 计算值 13、计算梁的（ A ）时，应用净截面的几何参数 A 正应力 B 剪应力 C 整体稳定 D 局部稳定 14、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ B ）的典型特征 A 脆性破坏 B 塑性破坏 C 强度破坏 D 失稳破坏 15、梁腹板的高厚比170800 << w t h 时，应设置（ A ） A 横向加劲肋 B 纵向加劲肋 C 纵横向加劲肋 D 短加劲肋 二、简答题（25分） 1 答： 高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。 高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。 8.8级和10.9级：小数点前数字代表螺栓抗拉强度分别不低于2 800mm N 和2 1000mm N ，小 数点后数字表示屈强比。
钢结构基本原理课后习题与答案完全版
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的-关系式。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力
第七章钢结构课后习题答案
第七章 解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。 焊缝受力：110.65600390kN N K N ==?= 220.35600210kN N K N ==?= 所需焊缝计算长度，肢背：3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ?===???? 肢尖：3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ?===???? 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+?=，取240mm ； 肢尖： 2w2f22 156.326165.6mm l l h =+=+?=，取170mm 。 — 解：① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置： ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ?? ?????+? ? ??==???++???? 、 ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ???+??+????+?= ()2 y 2 3 4 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =??+????????+????+???+-=?? ??????? 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=
2011-2012钢结构设计原理 试题及答案 2
广州大学2010~2011 学年第 1 学期考试卷 课程钢结构设计原理考试形式（开卷/闭卷，考试/考查）学院土木工程系建工专业班级学号姓名_ （改题需注意：每个小题处仅写扣分，即负分，如-1，不能写加分，如+1，大题（如一、二）前写得分，如20，不能写+20，小题（如1，2）前不能写得分，另外，改完后需核准每一小题扣分、每一大题得分；而且每一大题得分应与上表中的分数统计一致，最后还要把上表的总分核准，卷子改完后，需找另一人按照上述程序复核一下，分数有修改处需相应改题老师签字，否则在考卷的评估中，改卷老师就要领取相应的教学事故，会影响以后的聘任） 一、选择题：（每题1分，共10分） 1. 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是（c ） 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 2. 钢材牌号Q235、Q345、Q390是根据材料的___a__进行命名。 a 屈服点 b 设计强度 c 标准强度 d 含碳量 3. 在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是__ c _。 a 碳磷硅 b 硫磷锰 c 硫氧氮 d 碳锰矾 4．轴心压杆整体稳定公式 N f A ? ≤的意义为__d____。 a 截面平均应力不超过材料的强度设计值； b 截面最大应力不超过材料的强度设计值； c 截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值； d 构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。 5. 为提高梁的整体稳定性，从用钢量的角度，经济的做法是（ c ） a加强两个翼缘b加强受拉翼缘 c受压翼缘设侧向支承d加高腹板 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是__d____。 a 摩擦面处理不同 b 材料不同
钢结构复习题及答案
填空题 1．高强螺栓根据螺栓受力性能分为( )和( )两种。 2．高强螺栓连接同时承受拉力和剪力作用时，如果拉力越大，则连接所能承受的剪力 ( )。 3．焊缝连接形式根据焊缝的截面形状，可分为( )和( )两种类型。 4．性能等级为4.6级和4.8级的C 级普通螺栓连接，( )级的安全储备更大。 5当构件轴心受压时，对于双轴对称截面，可能产生( )；对于无对称轴的截面，可能产生( )；对于单轴对称截面，则可能产生( )。 6．加劲肋按其作用可分为( )、( )。 7提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设在钢梁的( )翼缘。 8 ( )不能忽略，因而绕虚轴的长细比 要采用( )。 9．轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行( )计算。 10．钢材的两种破坏形式为( )和( )。 11．随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为( )。 12．梁整体稳定判别式l 1/b 1中，l 1是( )b 1是( )。 1． 偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定的计算公式是： f N N W M A N Ex x x x mx x ≤???? ??'-+8.011γβ? 式中：mx β是：( )，' Ex N 表示 ( )，其表达式为 ( )。 2．普通螺栓按制造精度分( )和( )两类：按受力分析分 ( )和( )两类。 3．由于焊接残余应力本身自相平衡，故对轴心受压构件( )无影响。 4．在高强螺栓群承受弯矩作用的连接中，通常认为其旋转中心位于( )处。 5．梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的( )要求决定的。 6．国内建筑钢结构中主要采用的钢材为碳素结构钢和( )结构钢。 7．高强度螺栓根据其螺栓材料性能分为两个等级：8.8级和10.9级，其中10.9表示 ( ) 。 8 ．使格构式轴心受压构件满足承载力极限状态，除要保证强度、整体稳定外，还必须保证 ( )。 9．钢材随时间进展将发生屈服强度和抗拉强度提高、塑性和冲击韧性降低的现象，称为 ( )。 10．根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中( )施焊的质量最易保证。
《钢结构设计原理》／试题库(含答案).
钢结构设计原理试题库 一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？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？ 14.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？ 15.螺栓的排列有哪些构造要求？