轴心受力构件习题及答案
钢结构设计原理轴心受力构件试卷(练习题库)(2023版)
钢结构设计原理轴心受力构件试卷(练习题库)1、对于焊接组合工字形截面轴心受压杆，其腹板局部稳定的高厚比限制条件是根据边界条件为的矩形板单向均匀受2、轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（）。
3、当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载能力，但必须将钢压杆，（）对弹性屈曲承载力的影响不大。
17、单轴对称轴心受压柱，不可能发生（）。
18、理想弹性轴心受压构件的临界力与截面惯性矩I和计算长度l0的关系为（）。
19、理想轴心压轩的临界应力σcr＞fp（比例极限）时，因（），应采用切线模量理论。
20、按照规范，主要受压构件的容许长细比为（）。
21、实腹式轴心受压构件应进行（）计算。
22、轴心受压构件的整体稳定系数ϕ与构件（）等因素有关。
23、计算轴心受压构件整体稳定性的公式N/（ϕA）≤f的物理意义是（）。
24、组合工字形截面轴心柱，翼缘的局部稳定宽厚比限值条件是根据（）确定的。
25、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最低。
26、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最高。
27、 a类截面的轴心压杆稳稳定系数ϕ值最高，主要是由于（）。
28、轴心压杆整体稳定计算时，在下列截面中属a类截面的是（）。
29、在进行格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比λ0x代替λx。
30、对格构式轴压杆绕虚轴的整体稳定进行计算时，用换算长细比λox代替λ，这是考虑（）。
31、确定双肢格构式柱的二肢间距是根据（）。
32、缀条式轴压柱的斜缀条可按轴心压杆设计，但钢材的强度要乘以折减系数以考虑（）的影响。
33、保证焊接组合工字形截面轴心受压杆翼缘板局部稳定的宽厚比限制条件，是根据矩形板单向均匀受压确定的，其边34、在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时，其支承条件为（）。
35、工字形或箱形截面柱的截面局部稳定是通过（）来保证的。
混凝土机构与设计原理(第二版)李乔习题答案
习题第四章轴心受力4.1 某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为b×h=400mm×400mm，计算高度l0= 4。
2m,承受永久荷载产生的轴向压力标准值N G k=1600 kN,可变荷载产生的轴向压力标准值N Q k= 1000kN.采用C35 混凝土，HRB335级钢筋。
结构重要性系数为1.0。
求截面配筋。
（A s'＝3929 mm2）4。
2 已知圆形截面轴心受压柱，直径d=500mm，柱计算长度l0=3.5m。
采用C30 混凝土, 沿周围均匀布置6 根ф20的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级螺旋箍筋，直径为10mm,间距为s=50mm。
纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层厚度为c=30mm。
求：此柱所能承受的最大轴力设计值。
（N u ＝3736.1kN）第五章正截面抗弯5.1已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级,环境类别为一类,混凝土强度等级为C40，配置HRB335级纵向受拉钢筋4ф16（A S=804mm2 ), a s = 35 mm.要求:该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。
(M u ＝94kN-m）5.2已知某钢筋混凝土单跨简支板, 计算跨度为2。
18m，承受匀布荷载设计值g + q= 6.4kN/m2筋（包括自重),安全等级为二级,混凝土强度等级为C20,配置HPB235级纵向受拉钢筋，环境类别为一类。
要求：试确定现浇板的厚度及所需受拉钢筋面积并配筋.（板厚80mm,A s＝321 mm2）5。
3 已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，环境类别为一类，混凝土强度等级为C20，配置HRB335级纵向受拉钢筋，承受荷载弯矩设计值M=150kN-m.要求:计算受拉钢筋截面面积.（A s＝1451 mm2）5。
4 已知某钢筋混凝土简支梁,计算跨度5.7m，承受匀布荷载,其中:永久荷载标准值为10kN/m,不包括梁自重），可变荷载标准值为10kN/m，安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335级纵向受拉钢筋。
轴心受力构件部分公式及例题
N c = ϕAf = 0.802 × 8000 × 315 = 2020000 N = 2020 kN
钢结构原理 Principles of Steel Structure
第四章
轴心受力构件
某焊接T形截面轴心受压构件的截面尺寸如右图所示 形截面轴心受压构件的截面尺寸如右图所示， 例4.2 某焊接 形截面轴心受压构件的截面尺寸如右图所示， 承受轴心压力设计值（包括自重） 承受轴心压力设计值（包括自重）N=2000kN，计算长度 ， l0x=l0y=3m，翼缘钢板为火焰切割边，钢材为 ，翼缘钢板为火焰切割边，钢材为Q345， ， f=315N/mm2，截面无削弱，试计算该轴心受压构件的整体 截面无削弱， 稳定性。 稳定性。
(
)
λz =
=
Iω
2 Ai0 2 lω + I t 25.7
y
-250×8 ×
80 × 180.7 = 45.2 2 536500 300 + 28.7 25.7
x
x
λz < λ y，λx
故该构件由弯曲屈曲控制设计。 故该构件由弯曲屈曲控制设计。
钢结构原理 Principles of Steel Structure
-250×8 ×
x
x
y -250×12 ×
钢结构原理 Principles of Steel Structure
第四章 1、截面及构件几何性质计算 、
截面面积 惯性矩： 惯性矩：
轴心受力构件
A = 250 × 12 × 2 + 250 × 8 = 8000mm 2 1 I x = ( 250 × 2743 − 242 × 2503 ) = 1.1345 × 108 mm 4 12 1 I y = (12 × 2503 × 2 + 250 × 83 ) = 3.126 × 107 mm 4 y 12
混凝土计算题及答案
四、计算题（要求写出主要解题过程及相关公式，必要时应作图加以说明。
每题15分。
）第3章 轴心受力构件承载力1．某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN,计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =),环境类别为一类。
确定柱截面积尺寸及纵筋面积。
(附稳定系数表)2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN ，楼层高l 0=H =5。
60m ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB335级(2'/300mm N f y =),环境类别为一类。
确定该柱截面尺寸及纵筋面积。
（附稳定系数表）3．某无侧移现浇框架结构底层中柱，计算长度m l 2.40=，截面尺寸为300mm ×300mm ，柱内配有416纵筋（2'/300mm N f y =)，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2),环境类别为一类.柱承载轴心压力设计值N=900kN ，试核算该柱是否安全。
(附稳定系数表）第4章 受弯构件正截面承载力1．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25，f c =11.9N/mm 2，2/27.1mm N f t =， 钢筋采用HRB335,2/300mm N f y =截面弯矩设计值M=165KN.m 。
环境类别为一类。
求：受拉钢筋截面面积。
2．已知梁的截面尺寸为b ×h=200mm ×500mm ，混凝土强度等级为C25,22/9.11,/27.1mm N f mm N f c t ==，截面弯矩设计值M=125KN 。
m 。
环境类别为一类。
3．已知梁的截面尺寸为b ×h=250mm ×450mm;受拉钢筋为4根直径为16mm 的HRB335钢筋，即Ⅱ级钢筋，2/300mm N f y =，A s =804mm 2；混凝土强度等级为C40,22/1.19,/71.1mm N f mm N f c t ==；承受的弯矩M=89KN.m 。
(整理)第4章_轴心受力构件的性能_思考题参考答案
第4章 思考题参考答案【4-1】为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，钢筋通过粘结力将拉力再传给混凝土。
随着荷载的增加，裂缝不断增加，裂缝处混凝土不断退出工作，钢筋不断通过粘结力将拉力传给相邻的混凝土。
当相邻裂缝之间距离不足以使混凝土开裂的拉力传递给混凝土时，构件中不再出现新裂缝。
【4-2】如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？（1） 当0t t εε=时，混凝土开裂，这时构件达到的开裂荷载为：000(1)tcr c t c E t N E A E A εαρε==+（2） 钢筋达到屈服强度时，构件即进入第Ⅲ阶段，荷载基本维持不变，但变形急剧增加，这时构件达到其极限承载力为：tu y s N f A =【4-3】 在轴心受压短柱荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度哪个快？为什么？（1）第Ⅰ阶段，开始加载到钢筋屈服。
钢筋增长速度较快。
此时若忽略混凝土材料应力与应变关系之间的非线性关系，则钢筋与混凝土的应力分别为s E ε和c E ε，由于s c E E >，因此钢筋增长的速度较快，若考虑混凝土非线性的影响，此时混凝土应力与荷载关系呈一条上凸的曲线，则钢筋增长的速度相对混凝土更快。
（2）第Ⅱ阶段，钢筋屈服到混凝土被压碎。
混凝土增长速度较快。
当达到钢筋屈服后，此时钢筋的应力保持不变，增加的荷载全部由混凝土承担，混凝土的应力加速增加，应力与荷载关系由原来的上凸变成上凹。
（图4-9）【4-4】如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？（1）当00.002εε==时，混凝土压碎，短柱达到极限承载力cu c y s N f A f A ''=+（2）由于当轴压构件达到极限承载力时00.002sεεε'===，相应的纵筋应力值为：32200100.002400/s s s E N mm σε''=≈⨯⨯=由此可知，当钢筋的强度超过2400/N mm 时，其强度得不到充分发挥，因此不宜采用高强钢筋。
钢结构基本原理课后习题答案完全版
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 0tgα=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 yy 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 yσ图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点： 卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯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 Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=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）。
各章练习答案
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 B 。
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．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增大。
（2）承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载力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正常使用极限状态验算时，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。
答：轻质高强；材性好，可靠性高；工业化程度高，工期短；有效使用空间大；运输、安装方便；可拆卸、改造，建筑垃圾少，材料可重复利用；密封性好；抗震性好；有一定耐热性，但抗火性能差；耐腐蚀性能差。
第二章钢结构的材料1．选择题（1）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（2）钢结构设计中钢材的设计强度为 D 。
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 C 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 D 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 C 。
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 D 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 。
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（9）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。
轴心受力构件
轴心受力构件对刚度提出限值要求的原因
当构件的长细比太大时，会产生下列不利影响： （1）在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形； （1）在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形 （2）使用过程中因自重而发生挠曲变形； （3）在动力荷载作用下发生较大的振动； （3）在动力荷载作用下发生较大的振动 （4）压杆的长细比过大时，除具有前述各种不利因素外， 还使得构件极限承载力显著降低 同时初弯曲和自重产生的 还使得构件极限承载力显著降低，同时初弯曲和自重产生的 挠度也将对构件的整体稳定带来不利影响。
5.2 实腹式轴压柱的整体稳定
2 N 因： k 2 cr 2 EI l
解出N即为中性平衡的临界力Ncr，即得欧拉临界力和临界应力：
N cr N E
2 EI
l2
2 EA 2
N cr 2 E cr E 2 A
cr 的关系
5.2 实腹式轴压柱的整体稳定
cr / f y 稳定系数，可按截面分类和构件 稳定系数 可按截面分类和构件
长细比查表得到。
5.2 实腹式轴压柱的整体稳定
6.杆端约束对轴心压杆整体稳定的影响 前面推导仅针对铰支支承情况，实际压杆支承千差 万别，对于任意支承情况的压杆，其临界力为：
N cr
2 EI 2 EI 2 l 02 l
a类
b类
y x y
焊接
x
b类
b类
5.2 实腹式轴压柱的整体稳定
截面形式 对x轴 对y轴
y x y y x y x y y y
xx
y y y
焊接， x 翼缘为焰切 边
x
y
轧制等 边角钢
y x x y
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轴心受力构件习题及答案
一、选择题
的构件,在拉力N作用下的强度计算公1、一根截面面积为A,净截面面积为A
n
式为______。
2、轴心受拉构件按强度极限状态就是______。
净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度
毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度
净截面的平均应力达到钢材的屈服强度
毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度
3、实腹式轴心受拉构件计算的内容有______。
强度强度与整体稳定性强度、局部稳定与整体
稳定强度、刚度(长细比)
4、轴心受力构件的强度计算,一般采用轴力除以净截面面积,这种计算方法对下列哪种连接方式就是偏于保守的？
摩擦型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连
接普通螺栓连接铆钉连接
5、工字型组合截面轴压杆局部稳定验算时,翼缘与腹板宽厚比限值就是根据______导出的。
6、图示单轴对称的理想轴心压杆,弹性失稳形式可能为______。
X轴弯曲及扭转失稳Y轴弯曲及扭转失稳
扭转失稳绕Y轴弯曲失稳
7、用Q235号钢与16锰钢分别建造一轴心受压柱,其长细比相同,在弹性范围内屈曲时,前者的临界力______后者的临界力。
大于小于等于或接近无法
比较
8、轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比,就是因为______。
格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件
考虑强度降低的影响
考虑剪切变形的影响
考虑单支失稳对构件承载力的影响
9、为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施,这一做法就是为了______。
改变板件的宽厚比增大截面面积改变截面上
的应力分布状态增加截面的惯性矩
10、轴心压杆构件采用冷弯薄壁型钢或普通型钢,其稳定性计算______。
完全相同
仅稳定系数取值不同
仅面积取值不同
完全不同
11、工字型截面受压构件的腹板高度与厚度之比不能满足按全腹板进行计算的要求时,______。
可在计算时仅考虑腹板两边缘各的部分截面参加承受
荷载
必须加厚腹板
必须设置纵向加劲肋
必须设置横向加劲肋
12、实腹式轴压杆绕x,y轴的长细比分别为λx、λy,对应的稳定的系数分别为
f x、f y,若λx=λy,则______。
f x>f y f x=f y f x<f y需要根据稳定性分类判别
13、纵向均匀受压四边简支矩形薄板的稳定系数为。
当
a=3600mm,b=1500mm时,k min=______。
4、000
5、138 4、134 4、203
14、轴心压杆的f－λ关系曲线如图所示两个区组成, I区为中小长细比部分,II区为大长细比部分。
改变钢材的种类来提高钢材的强度,______。
可提高两区的整体稳定承载力
不能提高两区的整体稳定承载力
只能提高II区的整体稳定承载力
只能提高I区的整体稳定承载力
15、在下列因素中,______对压杆的弹性屈曲承载力影响不大。
压杆的残余应力分布构件的初始几何形状偏
差材料的屈服点变化荷载的偏心大小
正确答案 CCDAB BCCAB ADADC
二、计算题
1.验算由2L75×5(面积为7、41×2cm2)组成的水平放置的轴心拉杆。
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 的螺栓孔,图示。
钢材为Q235钢。
计算时忽略连接偏心与杆件自重的影响。
[λ]＝250。
i x＝2、32cm,i y＝3、29cm,单肢最小回转半径i1＝1、50cm
2.一钢柱长6 m,两端铰接,承受轴心压力设计值5000kN。
柱子截面由[40 a与钢
板组成,钢材均为Q235,每隔15 cm用螺栓连接,螺栓孔径为20 mm。
=75、05 cm2,I x1=17577、9 cm4,I y1=592 cm4,翼缘宽度为已知[40 a的截面积A
1
100, 钢材强度设计值 f =215N/mm2,图示,螺栓连接已经验算。
要求综合考虑柱子的强度、整体稳定与局部稳定,讨论该柱就是否可用？
3.一工字形截面轴心受压柱如图所示,l0x=l = 9m,l0y=3m , 在跨中截面每个翼缘
与腹板上各有两个对称布置的d = 24mm的孔,钢材用Q235AF, f
=215N/mm2,翼缘为焰切边。
试求其最大承载能力N。
局部稳定已保证,不必验算。
4.如图所示普通热轧工字型钢轴心压杆,采用Q235F, f =215N/mm2。
问:(1)此压杆就是否满足要求？
(2)此压杆设计就是否合理？为什么？
(3)当不改变截面及两端支承条件时,欲提高此杆承载力,比较合理的措施就是什么？
轴心受力构件计算题答案
1.解:Q235钢,f =215N/mm2
(1) 净截面强度计算:
(2)
据上述计算该拉杆强度、刚度均满足要求。
2.解:
(1)强度验算
(2)整体稳定性
(3)局部稳定
槽钢腹板、翼缘局部稳定不必验算。
钢板局部稳定为:中间部分
悬挑部分
所以,翼缘板中间部分局部稳定不能满足。
3.解:
截面几何特性:
按强度条件确定的承载力:
按稳定条件确定的承载力:
因x轴为弱轴,且,因而对y轴的稳定承载力小于对x轴的稳定承载力,由查表得所以
所以此柱的最大承载力为2160kN。
4.解:
l0y=2600mm,N=300kN ,截面无削弱,其承载力取决于整体稳定。
如图l
0x=
(1)
对y轴为b类截面,查表得:
整体稳定不符合要求。
( (2)此压杆设计不合理,对x、y轴长细比相差太大,致使对y轴极易失稳,而对x轴承载力有富余,不经济。
(3)提高对y轴的稳定承载力,设侧向支承,使l0y=l/2=1300mm则
查表得:
对于x轴,且对x轴为a类截面了,因而对x轴也不
会失稳。
设置合理的侧向支承,有效地提高了此压杆的承载能力。