钢结构设计原理试卷

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.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( ) A.承载力低,变形大 C.承载力低,变形小

B.

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.四边简支

B.D.悬臂C.两边简支,两边自由

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0x代替长细比x，这是考虑( )。 A.格构柱弯曲变形的影响 C.缀材弯曲变形的影响

B.格构柱剪切变形的影响 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（ ）。

A.Ncr1＞Ncr2＞Ncr3＞Ncr4 B. Ncr4＞Ncr2＞Ncr3＞Ncr1 C. Ncr4＞Ncr3＞Ncr2＞Ncr1 D．Ncr1＞Ncr3＞Ncr2＞Ncr4

9.10.A.C.

二、填空题（每空1分，共10分）

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 。

2. 钢材的伸长率是衡量钢材 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 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 h0/tw(250.5)235／f,其中应取 。

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 翼缘处。

6. 实腹式偏心压杆在弯矩平面外的失稳属于 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 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 。 9.工字形截面轴压柱的翼缘宽厚比限值是根据 导出的。

10.Q235—A·F钢中的“A”表示 。

三、判断题（每小题1分，共10分）

1. 钢结构既耐热又耐火。 ( )

2. 建筑结构常用的钢材（如Q235钢）塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。( ) 。

3. 梁的翼缘与腹板间的角焊缝长度lw可以大于60hf。 ( ) 4. 轴心压杆截面两主轴方向的等稳定条件是指xy。( )

5. 若弯矩作用在强轴平面内，则实腹式压弯杆件就不可能发生弯矩作用平面外的弯扭屈 曲。( )

6. 轴心受压格构柱的斜缀条与平行弦桁架中腹杆的计算方法完全一样。( ) 7. 箱形截面的实腹式压弯杆件，其腹板的受力很可能不均匀，腹板的嵌固条件亦不如工字形戳面，故与工字形截面相比腹板应厚一些。( ) 8. 拉弯构件一般都会产生强度破坏和失稳破坏。( )

9. 如有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上，即可认为梁的整体稳定满足要求。 ( ) 10.当简支组合截面梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。( )

4.（提示：mx

2） ；NEx0.650.35M11.12x

b类截面轴心受压构件的稳定系数

钢结构设计原理试卷 （Ｂ卷） 适用专业: 土木工程

一、单项选择题：（每小题2分，共20分）

1.钢材的强度设计值取为( )

A.fy B.fu C.fu/R D.fy/R

2.在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（ ）。 A. 异号应力，且应力差较小 B.

C. 同号拉应力，且应力差较小

D. 3.工字形截面吊车梁腹板高厚比h0tw100235fyA.可不设加劲肋 B.C.按计算设置横向加劲肋 D.4.图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ ）。 A. a点

B. b点 C. c点 D. d点

5.部稳定问题，承受以下哪种荷载时梁的临界弯矩为最大（ ）。 A.三分点处各有一个集中荷载作用 B.均布荷载作用 C. 跨中一个集中荷载作用 D. 纯弯矩作用

6.通常轴心受压缀条式格构柱的横缀条不受力，但一般仍设置，其主要理由是（ ）。 A. 起构造作用

B. 可以加强柱的整体抗弯刚度

D. 以上三种原因都有

C. 对单肢稳定起作用

1.钢材的强度设计值按 分组。

2.焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区域钢材材质 。 3.规范规定，角焊缝的计算长度lw8hf和40mm，是为了防止 。 4.轴心拉杆需要进行 计算，并限制其长细比。 5.高强螺栓群承受偏心拉力作用，连接的中性轴应在 。

6.对于没有明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为________时所对应的应力作为假想屈服点，也称为条件屈服点。

7.残余应力将减小构件的刚度，同时将_________构件的稳定承载力。 8. 保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其 。

9.实腹式构件在N、Mx作用下，其弯矩作用平面外的整体失稳属于 。 10.格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比0x代替长细比x，这是考虑格构柱 变形的影响。 λ

0x

三、判断题（每小题1分，共10分）

1.对于摩擦型高强螺栓的抗剪连接，应进行螺栓杆的抗剪和板件的挤压计算。( ) 2.构件的长细比是其计算长度与截面宽度之比。( )

3.轴心压杆稳定系数值，与钢种、截面种类和杆件长细比有关。( )

4.当其他条件不变时，减少梁受压翼缘的自由长度，可提高梁的整体稳定性。（ ） 5.为了保证受压构件的局部稳定，不应使组成板件的宽度过大。（ ） 6.对于有孔眼削弱的梁，在其整体稳定计算公式Mx≤f中，Wx应取净截面

bWx

抵抗矩。( )

7.在连续反复的循环荷载作用下，若每次循环中应力幅均为常数，称为常幅应力循环。( )

8.钢材有两种性质各异的破坏形式：弹性破坏和脆性破坏。( ) 9.受静载作用的侧焊缝的最大计算长度为40hf。( ) 10.拉弯构件也可能发生整体失稳。( )

四、简答题（每小题5分，共15分)

1.简述钢结构用钢材的机械性能指标有哪些。

2.什么是应力集中？对钢材的性能由什么影响？

面），[λ]=150，假设该柱的局部稳定有保证。试验算该柱能否安全工作。（10分）

b类截面轴心受压构件的稳定系数

4.

E206103x1.05已知：A675.某用2125力设计值Nix4.01cm

钢结构设计原理试卷 （Ａ卷） 适用专业: 土木工程

参考答案

一、单项选择题：（每小题2分，共20分）

1.A 2.B 3.B 4.A 5.D 6.A 7.B 8.B 9.B 10.D 二、填空题（每空1分，共10分）

1.热脆 2.塑性 3.不影响 4. x和_y的较大值 5.受压 6.弯扭 7.杠杆（或撬力） 8.长细比 9.等稳定 10.质量等级为A级 三、判断题（每小题1分，共10分）

1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6. × 7.√ 8.× 9.× 10.× 四、简答题（每小题5分，共15分) 1.简述图示柱头的传力途径。 梁→突缘→垫板→顶板→加劲肋→柱 2.简述影响钢材疲劳强度的因素。

影响钢材疲劳强度的因素主要是构造状况、应力幅和反复荷载的循环次数n构 造状况包括钢材的缺陷、构件或连接的构造细部等，《钢结构设计规范》将其划分为八类。应力幅为最大最小应力之差。 3.影响钢梁整体稳定的因素有哪些?

梁的临界弯矩Mcr愈大，梁的整体稳定性愈好，因而影响它的主要因素是：

EIy—梁的侧向抗弯刚度。它愈大，整体稳定性愈好。将受压翼缘加宽，有时就是为了提高EIy值。

GIt—梁的抗扭刚度。提高它也能提高梁的整体稳定性。

—梁整体稳定屈曲系数。与荷载种类、荷载作用位置、支承条件、截面形式等有关。

l1—梁受压翼缘的自由长度（受压翼缘侧向支承点之间的距离）。减小l1是提高梁的整体

稳定性的最有效办法。

五、计算题（共45分) 1. (8分)

解：

肢背焊缝：N19800.65637KN

lw1

N1637000

162heffw20.78160

371.47mm60hf480mm

肢尖焊缝受力：N2NN1343KN

lw2

N2343191.4000

16207.4mm60hf480mm

2heffw20.78160

2.（8分） 解：

作用于螺栓群截面形心处的内力有： 剪力V=0.707F=282.8KN 拉力N=0.707F=282.8KN

弯矩MVe=282.8×0.2=56.56KN.m 最上面一排螺栓所受拉力：

Nt1

NMy1282.85656162n2yi102(2822162)

28.2870.798.98KN＜0.8P0.8125100KN

按比例关系得：

8

63.63KN16

Nt328.28028.28KNNt228.2870.7

N

bv

0.9nf(nP1.25Nti)

0.910.45125101.25298.9863.6328.28

0.4051250286.4390.26KN＞V282.8KN

所以连接强度满足要求。 3.（10分） 解：

Ix2(30548.713.762)19051cm4,

ixIxA(248.7)13.99cm

xl0xix700.9950 0x

25022748.73.4953.6 x27A1

绕虚轴属b类截面,查得x0.839

N1650103

则绕虚轴稳定：202Nmm2f215Nmm2,

xA0.83948702

满足要求。 4.（10分） 解：

梁的最大弯矩:M121

x8ql

8

60002q 弯曲正应力:MxWf60002q

.633105

215q38.29KNmx81.057整体稳定：

lyy

i

600

7.38

81.3 y

3460Aht2

2353460592

yb2yWx4.4h.835

f81.31235y81.32763.34.4352351.835＞１

1.070.282

0.282

b

1.07

b

1.835

0.916

M2x6000qf5

215q33.41KNm bWx80.9167.63310

该梁所能承受的最大荷载q33.41KNm 5. (9分) 解：

0x

lxi100067＜150 x14.95

查稳定系数表得：x0.769；

2EA3.14220610359.8102

xNE2466.84KN 2

1.121.167x

mx0.650.35

M20

0.650.350.65 M1300

NmxMx5001030.65100106

2

xAxW1x

(10.8N)Ex

0.76959.8101.05763.3103

10.85002466.84108.7396.8205.53Nmm2＜f215Nmm2

钢结构设计原理试卷 （Ｂ卷） 适用专业: 土木工程

参考答案

一、单项选择题：（每小题2分，共20分）

1.D 2.C 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B 8.D 9.B 10.B 二、填空题（每空1分，共10分） 1.直径和厚度 2.变脆

3.局部过热且起、落弧坑太近，以及可能引起的缺陷，使焊缝不可靠 4.强度 5.栓群形心 6. 0.2% 7.降低 8. 长细比 9.弯扭 10.弯曲 三、判断题（每小题1分，共10分）

1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.× 9.× 10.√ 四、简答题（每小题5分，共15分) 1.简述钢材的钢材的机械性能指标有哪些。

屈服点；伸长率δ；抗拉强度；冷弯试验；冲击韧性Cv（包括常温冲击韧性、0度时冲击韧性负温冲击韧性）

2.简述焊接残余应力对结构性能的影响。

焊接残余应力对结构的静力强度没有影响；焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度；对于轴心受压构件，焊接残余应力使其挠曲刚度减小，降低压杆的稳定承载力；对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，限制了其塑性的发展，增加了钢材低温脆断倾向；焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响 3.简述普通螺栓抗剪连接的破坏形式。

螺栓杆剪断；板件孔壁挤压破坏；板件被拉断；板件端部剪坏；螺栓杆弯曲破坏 五、计算题（共45分) 1.（8分） 解：

PxPyPcos450.707250176.8KN

焊缝形心处弯矩

M50Py=50×176.8×103=8.8388× 106N.mm

焊缝上端点为最不利点，设为A点。



PfA

Px176.810370.16N/mm2 Af20.710(20020)





MfA

M68.8388106116.92N/mm2 2W20.710(20020)

176.8103

70.16N/mm2 Af20.710(20020)Py

PfA

M

PfAfA22

)(P由(fA) f

(

70.16116.9222

)(70.16)2168.63N/mm2ffw=160N/mm

1.22

所以此焊缝不满足要求。 2. (8分)

解：

作用于螺栓群截面形心处的内力有： 剪力V=N=270KN

弯矩MVe=270×0.2=54KN.m 最上面一排螺栓所受拉力：

Nt1

My1540016

67.5KN＜0.8P0.8155124KN 222

2yi2(28216)

按比例关系得：

Nt267.5

8

33.75KN;16

Nt30

N

bv

0.9nf(nP1.25Nti)

0.910.45155101.25267.533.750

0.4051550253.13525.23KN＞V270KN

所以连接强度满足要求。 3.

解：

A2251.4250.890cm2

1

2527.8324.225313250cm412

1

Iy21.42533650cm4

123650ix12.13cm;iy6.37cm

9090

l0x800cm;l0y400cmIx



xy

l0x800

66[]150ix12.13l0yiy



400

63[]1506.37

查表得：x0.774；y0.791

N1400103

200.98f215Nmm2 2A0.7749010

4.解： 由抗弯强度：

Mx0.521.21.4qk62106

f215q1k24.35KNm: xWx81.056.92105

刚度条件:

（1）可变荷载作用下：

5q2kl4l5q2k600046000

vQ1238

384EI500384206101.01810500

q2k16.23KNm

（2）全部荷载作用下：

5gkq3kl4l50.52q3k600046000

vT1538

384EI400384206101.01810400

q3k18.64KNm

该梁所能承担的最大线荷载标准值qk16.23KN/m 5.解： （1） 强度验算

轴心拉力设计值：N190KN； 弯矩设计值：Mx截面抵抗矩为： 肢背处：Wnx1肢尖处：Wnx2肢背处应力：

121

ql9.84219.6KNm； 88

Ix513.34126.44cm3 y04.06

Ix513.34

60.82cm3

12.5y012.54.06

NMx19010319.6106

23

Anx1Wnx133.98101.05126.4410

203.55mm2＜f215Nmm2

肢尖处应力：

MxN19.6106190103

212.64Nmm2＜32

x2Wnx2An1.260.821033.9810

f215Nmm2

强度满足要求。 （2） 刚度验算：

xy

lox400

99.75350，满足要求 ix4.01loyiy



400

125350，满足要求 3.2

该构件能可靠工作。