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钢结构设计原理考试复习题


钢结构设计原理练习题

第 1 章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中,失效概率 Pf 与可靠指标 β 的关系为( A、Pf 越大,β 越大,结构可靠性越差 C、Pf 越大,β 越小,结构越可靠 B ) 。

B、Pf 越大,β 越小,结构可靠性越差 D、Pf 越大,β 越大,结构越可靠 A ) D、 Z A ) 。 B.大跨度结构 D.轻型钢结构 C )的特点。

2、若结构是失效的,则结构的功能函数应满足( A、 Z

?0

B、 Z

?0

C、 Z

?0

?0

3、钢结构具有塑性韧性好的特点,则主要用于( A.直接承受动力荷载作用的结构 C.高耸结构和高层建筑 4、在重型工业厂房中,采用钢结构是因为它具有( A.匀质等向体、塑性和韧性好 C.轻质高强、塑性和韧性好

B.匀质等向体、轻质高强 D.可焊性、耐热性好 D ) 。

5、当结构所受荷载的标准值为:永久荷载 qG ,且只有一个可变荷载 qQ ,则荷载的设计值为(
k k

A. qG + qQ
k

k

B.1.2( qG + qQ )
k k

C.1.4( qG + qQ )
k k

D.1.2 qG +1.4 qQ
k

k

6、钢结构一般不会因偶然超载或局部荷载而突然断裂破坏,这是由于钢材具有( A ) 。 A.良好的塑性 C.均匀的内部组织 7、钢结构的主要缺点是( A、结构的重量大 C B.良好的韧性 D.良好的弹性 ) 。 C、易腐蚀、不耐火 B ) D.便于拆装 D、施工困难多

B、造价高

8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构( A.密封性好 二、填空题 1、结构的可靠度是指结构在 规定的时间 B.自重轻

C.制造工厂化

内,在

规定的条件

下,完成预定功能的概率。 最

2、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了 大塑性变形的情况 。

最大承载力

而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的

3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点:1)______强度高、自重轻__________、2)_____塑性、韧性好_______________, 3)______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括 控制钢结构变形、控制钢结构挠曲

5、根据功能要求,结构的极限状态可分为下列两类:__承载力极限状态____ 6、某构件当其可靠指标 β 减小时,相应失效概率将随之 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比,具有哪些特点? 2、钢结构采用什么设计方法?其原则是什么? 3、两种极限状态指的是什么?其内容有哪些? 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中,各符号的意义? 增大 。

______正常使用极限状态_____、

5、我国在钢结构设计中采用过哪些设计方法?我国现行钢结构设计规范采用的是什么方法?与以前的方法比较有什么优点? 第2章 钢结构材料

一、选择题 1、钢材在低温下,强度( (A)提高 (B)下降 A ) ,塑性( (C)不变 B ) ,冲击韧性( B ) 。

(D)可能提高也可能下降 A ) 。

2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是(

3、在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是( (A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏

B

)的典型特征。

(D)失稳破坏

4、建筑钢材的伸长率与( D (A)到达屈服应力时

)标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 (C)试件塑性变形后 (D)试件断裂后

(B)到达极限应力时 C )确定的。 (C)屈服点

5、钢材的设计强度是根据( (A)比例极限

(B)弹性极限

(D)极限强度 )表示。

6、结构工程中使用钢材的塑性指标,目前最主要用( D (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)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度

A )命名的。 (D)含碳量

8、钢材经历了应变硬化(应变强化)之后( (A)强度提高 9 (B)塑性提高

A ) 。 (D)可焊性提高

(C)冷弯性能提高 B ) 。

型钢中的 H 钢和工字钢相比, (

(A)两者所用的钢材不同 (C)前者的强度相对较高 10、钢材是理想的( (A)弹性体

(B)前者的翼缘相对较宽 (D)两者的翼缘都有较大的斜度

C ) 。 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 D )采用 E43 焊条。

(B)塑性体

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, ( (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须

12、3 号镇静钢设计强度可以提高 5%,是因为镇静钢比沸腾钢( (A)脱氧 (B)炉种 (C)屈服强度 (D)浇注质量 A ) 。

A )好。

13、同类钢种的钢板,厚度越大, ( (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 D )确定的。 (D)厚度与直径 )等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (D)折算应力 ? eq

15、对钢材的分组是根据钢材的( (A)钢种 (B)钢号

(C)横截面积的大小

16、钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由( D (A)最大主拉应力 ? 1 17、 ? k 是钢材的( A (A)韧性性能 (B)最大剪应力 ? 1 )指标。 (C)塑性性能

(C)最大主压应力 ? 3

(B)强度性能

(D)冷加工性能 D ) 。

18、大跨度结构应优先选用钢结构,其主要原因是( (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 20、沸腾钢与镇静钢冶炼浇注方法的主要不同之处是( (A)冶炼温度不同 (B)冶炼时间不同 D ) 。

(C)沸腾钢不加脱氧剂

(D)两者都加脱氧剂,但镇静钢再加强脱氧剂 21、符号 L 125 ? 80 ? 10 表示( B ) 。

(A)等肢角钢

(B)不等肢角钢

(C)钢板

(D)槽钢 D ) 。

22、假定钢材为理想的弹塑性体,是指屈服点以前材料为( (A)非弹性的 (B)塑性的 (C)弹塑性的

(D)完全弹性的 A ) 。

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)最大应力 (B)设计应力 (C)疲劳应力

(D)稳定临界应力 B ) 。

24、当温度从常温下降为低温时,钢材的塑性和冲击韧性( (A)升高 (B)下降 (C)不变

(D)升高不多

25、在连续反复荷载作用下,当应力比 ρ=

? min ? max

=-1 时,称为( A

) ;当应力比 ρ=

? min ? max

=0 时,称为(

B

) 。

(A)完全对称循环

(B)脉冲循环

(C)不完全对称循环

(D)不对称循环 )时的力学性能指标。

26、钢材的力学性能指标,最基本、最主要的是( C (A)承受剪切 (B)承受弯曲 (C)单向拉伸 ) 。

(D)双向和三向受力

27、钢材的冷作硬化,使( A (A)强度提高,塑性和韧性下降 (C)强度、塑性和韧性均降低

(B)强度、塑性和韧性均提高 (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 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率

(B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 C ) 。

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( (A)可选择 Q235 钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (B)可选择 Q345 钢 (D)钢材应有三项基本保证 A ) 。 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 A ) 。 (D)最大值 D ) 。

30、钢材的三项主要力学性能为( (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯

31、验算组合梁刚度时,荷载通常取( (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值

32、钢结构设计中钢材的设计强度为( (A)强度标准值

fk fu

(B)钢材屈服点

fy

(C)强度极限值

(D)钢材的强度标准值除以抗力分项系数 ) 。

fk ? R

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 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高

(C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高,而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 34、有四种厚度不等的 Q345 钢板,其中( (A)12mm (B)18mm (C)25mm B )· (C)由计算确定 (D)按经验确定 D )不是主要考虑的因素。 A )厚的钢板设计强度最高。

(D)30mm

35、钢材的抗剪屈服强度( (A)由试验确定

(B)由能量强度理论确定

36、在钢结构房屋中,选择结构用钢材时,下列因素中的( (A)建造地点的气温 (B)荷载性质 (C)钢材造价

(D)建筑的防火等级

37、下列论述中不正确的是( B (A)强度和塑性都是钢材的重要指标

)项。 (B)钢材的强度指标比塑性指标更重要 (D)同种钢号中,薄板强度高于厚板强度 C ) 。 (D)拉、压应力都很小

(C)工程上塑性指标主要用伸长率表示 38、热轧型钢冷却后产生的残余应力( (A)以拉应力为主 (B)以压应力为主

(C)包括拉、压应力 ) 。

39、钢材内部除含有 Fe,C 外,还含有害元素( A (A)N,O,S,P (B)N,O,Si (C)Mn,O,P

(D)Mn,Ti ) ,塑性( C ) ,韧性( C ) ,可焊性( C ) ,疲

40、在普通碳素钢中,随着含碳量的增加,钢材的屈服点和极限强度( B 劳强度( (A)不变 C ) 。 (C)下降 (D)可能提高也有可能下降

(B)提高

41、在低温工作(-20? C)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外,还需( C (A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 D )无关。 (C)残余应力 (D)弹性模量 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度

)指标。

42、钢材脆性破坏同构件( (A)应力集中 (B)低温影响

43、某构件发生了脆性破坏,经检查发现在破坏时构件内存在下列问题,但可以肯定其中( (A)钢材的屈服点不够高 (C)存在冷加工硬化 (B)构件的荷载增加速度过快 (D)构件有构造原因引起的应力集中 C ) 。

A )对该破坏无直接影响。

44、当钢材具有较好的塑性时,焊接残余应力( (A)降低结构的静力强度 (C)不影响结构的静力强度

(B)提高结构的静力强度 (D)与外力引起的应力同号,将降低结构的静力强度 ) 。

45、应力集中越严重,钢材也就变得越脆,这是因为( B (A) (B) 应力集中降低了材料的屈服点

应力集中产生同号应力场,使塑性变形受到约束 (D)应力集中降低了钢材的抗拉强度

(C)应力集中处的应力比平均应力高

46、某元素超量严重降低钢材的塑性及韧性,特别是在温度较低时促使钢材变脆。该元素是( (A)硫 (B)磷 (C)碳 ) 。 (B)冶金缺陷和截面形式 (D)加工精度和硬化 ) 。 (D)锰

B

) 。

47、影响钢材基本性能的因素是( C (A)化学成分和应力大小 (C)应力集中和加荷速度

48、最易产生脆性破坏的应力状态是( B (A)单向压应力状态 (C)二向拉一向压的应力状态

(B)三向拉应力状态 (D)单向拉应力状态 C ) 。

49、在多轴应力下,钢材强度的计算标准为( (A)主应力达到

fy , fy

(B)最大剪应力达到

fv ,
fy

(C)折算应力达到

(D)最大拉应力或最大压应力达到 B ) 。

50、钢中硫和氧的含量超过限量时,会使钢材( (A)变软 (B)热脆 (C)冷脆 (D)变硬

51、处于常温工作的重级工作制吊车的焊接吊车梁,其钢材不需要保证( (A)冷弯性能 (B)常温冲击性能 (C)塑性性能 (D)低温冲击韧性

C ) 。

52、正常设计的钢结构,不会因偶然超载或局部超载而突然断裂破坏,这主要是由于材具有( (A)良好的韧性 (B)良好的塑性

B

) 。

(C)均匀的内部组织,非常接近于匀质和各向同性体 (D)良好的韧性和均匀的内部组织 53、当温度从常温开始升高时,钢的( D ) 。

(A)强度随着降低,但弹性模量和塑性却提高 (B)强度、弹性模量和塑性均随着降低 (C)强度、弹性模量和塑性均随着提高 (D)强度和弹性模量随着降低,而塑性提高 54、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值,哪一组为正确的?( C a.计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载设计值 b.计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载标准值 c.计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,应采用荷载设计值 d.计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,应采用荷载标准值 (A)a,c (B)b,c (C)a,d (D)b,d C ) 。 ) 。

55、与节点板单面连接的等边角钢轴心受压构件,λ=100,计算角钢构件的强度时,钢材强度设计值应采用的折减系数是( (A)0.65 (B)0.70 (C)0.75 (D)0.85

二、填空题 1、钢材代号 Q235 的含义为 屈服点为 235N/mm2 的镇静碳素结构钢 。

2、钢材的硬化,提高了钢材的______强度_______,降低了钢材的_____塑性、韧性_________。 3、伸长率 ? 10 和伸长率 ? 5 ,分别为标距长 l =________10d。____和 l =___5d。__________的试件拉断后的______伸长率与原标距比值 的百分率__________。 4、当用公式 ?? ≤[ ?? ]计算常幅疲劳时,式中 ?? 表示_____应力幅___________。 5、钢材的两种破坏形式为_____塑性破坏___________和______脆性破坏__________。 6、钢材的设计强度等于钢材的屈服强度 fy 除以______抗力分项系素__________。 7、钢材在复杂应力状态下,由弹性转入塑性状态的条件是折算应力等于或大于钢材在_______单向拉伸时的屈服点_________。 8、按_____脱氧程度___________之不同,钢材有镇静钢和沸腾钢之分。 9、钢材的 αk 值与温度有关,在-20? 或在-40? 所测得的 αk 值称 C C 负温冲击韧性 。

10、 通过标准试件的一次拉伸试验, 可确定钢材的力学性能指标为: 抗拉强 度 fu、 ______屈服强度 fy__________和_____伸长率_________。 11、钢材设计强度 f 与屈服点 fy,之间的关系为_______f=fy_/ rR ________。 12、韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中_______吸收能量_________的能力,亦即钢材抵抗 _______冲击_________荷载的能力。 13、钢材在 250? 左右时抗拉强度略有提高,塑性却降低的现象称为______蓝脆__________现象。 C 14、在疲劳设计时,经过统计分析,把各种构件和连接分为_______17_________类,相同 应力循环次数下,类别越高,容许应力幅越 _______低_________。 15、当钢材厚度较大时或承受沿板厚方向的拉力作用时,应附加要求板厚方向的_______Z 向收缩率_________满足一定要求。 16、钢中含硫量太多会引起钢材的_______热脆_________;含磷量太多会引起钢材的_________冷脆_______。 17、钢材受三向同号拉应力作用时,即使三向应力绝对值很大,甚至大大超过屈服点,但两两应力差值不大时,材料不易进入______塑 性__________状态,发生的破坏为________脆性________破坏。 18、如果钢材具有____良好的塑性______性能,那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局部超载而发生突然断裂。 19、应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处______塑性变形__________受到约束。 20、影响构件疲劳强度的主要因素有重复荷载的循环次数、_____应力幅___________和_____构件或连接的判别___________。 21、随着温度下降,钢材的______脆性__________倾向增加。 22、根据循环荷载的类型不同,钢结构的疲劳分___常幅疲劳_____和_____变幅疲劳___两种。 23、衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为 ____冲击韧性值 ____________。它的值越小,表明击断试件所耗的能量越 ______小 __________,钢材的韧性越____差____________。 24、对于焊接结构,除应限制钢材中硫、磷的极限含量外,还应限制______碳__________的含量不超过规定值。 25、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____时效硬化_____。 ` 三、简答题

1、钢结构的破坏形式有哪两种?其特点如何? 2、钢材有哪几项主要机械性能指标?各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能? 3、什么是钢材的疲劳?影响疲劳强度的主要因素是哪些?疲劳计算有哪些原则? 4、影响钢材机械性能的主要因素有哪些?各因素大致有哪些影响? 5、钢结构采用的钢材主要是哪两大类?牌号如何表示? 6、承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证? 7、钢材的规格如何表示? 第3章 一、选择题 1、焊缝连接计算方法分为两类,它们是( C (A)手工焊缝和自动焊缝 (C)对接焊缝和角焊缝 ) 。 钢结构的连接

(B)仰焊缝和俯焊缝 (D)连续焊缝和断续焊缝 B )

2、钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配,通常在被连接构件选用 Q345 时,焊条选用( (A)E55 (B)E50 (C)E43 ) 。 (D)前三种均可

3、产生焊接残余应力的主要因素之一是( C (A)钢材的塑性太低 (C)焊接时热量分布不均

(B)钢材的弹性模量太高 (D)焊缝的厚度太小 A ) 。

4、不需要验算对接焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线和外力 N 之间的夹角满足( (A) tan?

? 1.5

(B)

tan? >l.5

(C) ? ≥70?

(D)

? <70?
C ) 。

5、角钢和钢板间用侧焊搭接连接,当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时, ( (A)角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 (B)角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝 (C)角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝 (D)由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等,因而连接受有弯矩的作用 6、在动荷载作用下,侧焊缝的计算长度不宜大于( (A)60 h f (B)40 h f (C)80 h f ) 。 (C)1.2 h f (D)1.5 h f ) 。 B )· (D)120 h f

7、直角角焊缝的有效厚度 he ( A (A)0.7 h f (B)4mm

8、等肢角钢与钢板相连接时,肢背焊缝的内力分配系数为( A (A)0.7 (B)0.75 (C)0.65 (D)0.35

9、对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时( C

) 。

(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (C)与侧面角焊缝的计算式相同

(B)要考虑焊缝刚度影响 (D)取 ? f =1.22



10、直角角焊缝的强度计算公式 ?

f

?

N hc l w



f fw 中,he 是角焊缝的(
(D)焊脚尺寸

B) 。

(A)厚度

(B)有效厚度

(C)名义厚度

11、焊接结构的疲劳强度的大小与( (A)钢材的种类 (B)应力循环次数

A )关系不大。 (B)连接的构造细节 B )有关。 (D)残余应力大小

12、焊接连接或焊接构件的疲劳性能与( (A) 应力比 ?

? ? min ? max

( ? min 最小应力, ? max 最大应力), (C) ? max (D) ? min ) 。

(B)应力幅 ?

? ? max ? ? min

13、承受静力荷载的构件,当所用钢材具有良好的塑性时,焊接残余应力并不影响构件的( A (A)静力强度 (B)刚度 (C)稳定承载力 (D)疲劳强度

14、下图所示为单角钢(L80 ? 5)接长连接,采用侧面角焊缝(Q235 钢和 E43 型焊条, 连接承载力设计值(静载)=( (A) n ? 0.7 h f l w D ) 。

f fw ? 160 N mm 2

),焊脚尺寸 h f =5mm。求

f fw =2×0.7×5×(360-10)×160

(B)2× 0.7× (360)× 5× 160 (C)2× 0.7× (60× 5× 5-10)× 160 (D)2× 0.7× (60× 5× 5)× 160

15、如图所示两块钢板用直角角焊缝连接,问最大的焊脚尺寸 h f (A)6 (B)8 (C)10 (D)12

max

=(

A ) 。

16、图中的两块钢板间采用角焊缝,其焊脚尺寸可选( (A)7 (B)8 (C)9 (D)6

A )mm。

17、钢结构在搭接连接中,搭接的长度不得小于焊件较小厚度的( B (A)4 倍,并不得小于 20mm (C)6 倍,并不得小于 30mm (B)5 倍,并不得小于 25mm (D)7 倍,并不得小于 35mm

) 。

18、图中的焊脚尺寸 h f 是根据( (A) h f (B) h f

C )选定的。

min

? 1.5 10 ? 4.7mm , h f max ? 1.2 ? 10 ? 12 mm 和 h f max ? 6mm
= 1.5

min

6 ? 3.7mm , h f max = 1.2 ?10 ? 12mm 和 h f max ? 6mm

(C)

h f min ? 1.5 10 ? 4.7mm , h f max ? 1.2 ? 6 ? 7.2mm 和 h f max ? 6 -(1~2)mm

(D)

h f min ? 1.5 10 ? 4.7mm , h f max ? 1.2 ? 10 ? 12 mm 和 h f max ? 6mm

19、在满足强度的条件下,图示①号和②号焊缝合理的 hf;应分别是( (A)4mm,4mm (B)6mm,8mm (C)8mm,8mm

D ) 。

(D)6mm,6mm

20、单个螺栓的承压承载力中,[ N c (A)a+c+e (B)b+d

b

? d ? t ? f cb ],其中∑t 为(

D ) 。

(C)max{a+c+e,b+d}

(D)min{ a+c+e,b+d}

21、每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的( (A)1.0 倍 (B)0.5 倍 (C)0.8 倍 (D)0.7 倍 ) 。

C ) 。

22、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( C (A)摩擦面处理不同 (B)材料不同 D ) 。 (C)预拉力不同

(D)设计计算不同

23、承压型高强度螺栓可用于( (A)直接承受动力荷载 (C)冷弯薄壁型钢结构的连接

(B)承受反复荷载作用的结构的连接 (D)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接 ) 。

24、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是( D

(A)螺杆的抗剪承载力 (C)前两者中的较大值

(B)被连接构件(板)的承压承载力 (D)A、B 中的较小值 C )

25、摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时, ( (A)与摩擦面处理方法有关 (C)与螺栓直径有关

(B)与摩擦面的数量有关 (D)与螺栓性能等级无关

26、图示为粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为 Q235 钢,则该连接中螺栓的受剪面有(C) 。 (A)l (B)2 (C)3 (D)不能确定

27、图示为粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为 Q235 钢,连接板厚度如图示,则该连接中承压板厚度为( (A)10 (B)20 (C)30 (D)40

B

)mm。

28、普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是:I.螺栓剪断;Ⅱ.孔壁承压破坏;Ⅲ,板件端部剪坏;Ⅳ.板件拉 断;V.螺栓弯曲变形。其中( (A) I ,Ⅱ,Ⅲ B )种形式是通过计算来保证的。 (C) IHG,Ⅱ,V B ) 。 (D)Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ

(B) I,Ⅱ,Ⅳ

29、摩擦型高强度螺栓受拉时,螺栓的抗剪承载力( (A)提高 (B)降低 (C)按普通螺栓计算 ) 。

(D)按承压型高强度螺栓计算

30、高强度螺栓的抗拉承载力( B (A)与作用拉力大小有关 (C)与连接件表面处理情况有关

(B)与预拉力大小有关 (D)与 A,B 和 C 都无关 C ) 。

31、一宽度为 b,厚度为 t 的钢板上有一直径为 d0 的孔,则钢板的净截面面积为(

(A) An

? b?t ?

d0 ?t 2

(B)

An ? b ? t ?

?d 02
4

?t

(C)

An ? b ? t ? d 0 ? t

(D)

An ? b ? t ? ?d 0 ? t
)破坏;若栓杆粗而连接板较薄时,易发生( (D)构件冲剪破坏 D B )破坏。

32、剪力螺栓在破坏时,若栓杆细而连接板较厚时易发生( A (A)栓杆受弯破坏 (B)构件挤压破坏
b

(C)构件受拉破坏

33、摩擦型高强度螺栓的计算公式 N v

? 0.9n f ? ? ( P ? 1.25 Nt ) 中符号的意义,下述何项为正确?

(A)对同一种直径的螺栓,P 值应根据连接要求计算确定 (B)0.9 是考虑连接可能存在偏心,承载力的降低系数 (C)1.25 是拉力的分项系数 (D)1.25 是用来提高拉力 Nt,以考虑摩擦系数在预压力减小时变小使承载力降低的不利因素。 34、在直接受动力荷载作用的情况下,下列情况中采用( A (A)角焊缝 (B)普通螺栓 (C)对接焊缝 )连接方式最为适合, (D)高强螺栓 A ) 。 (D)边距或栓间距太小 D ) 。

35、采用螺栓连接时,栓杆发生剪断破坏,是因为( (A)栓杆较细 (B)钢板较薄 (C)截面削弱过多

36、采用螺栓连接时,构件发生冲剪破坏,是因为( (A)栓杆较细 (B)钢板较薄 (C)截面削弱过多

(D)边距或栓间距太小 B ) 。

37、摩擦型高强度螺栓连接受剪破坏时,作用剪力超过了( (A)螺栓的抗拉强度 (C)连接板件间的毛截面强度

(B)连接板件间的摩擦力 (D)连接板件的孔壁的承压强度 . ) 。

38、在抗拉连接中采用摩擦型高强度螺栓或承压型高强度螺栓,承载力设计值( C (A)是后者大于前者 (B)是前者大于后者 (C)相等 ) 。 (D)不一定相等

39、承压型高强度螺栓抗剪连接,其变形( D (A)比摩擦型高强度螺栓连接小 (C)与普通螺栓连接相同

(B)比普通螺栓连接大 (D)比摩擦型高强度螺栓连接大 D ) 。

40、杆件与节点板的连接采用 22 个 M24 的螺栓,沿受力方向分两排按最小间距排列,螺栓的承载力折减系数是( (A)0.70 (B)0.75、 (C)0.8、 (D)0.90 A ) ,最小允许端距为 ( B ) 。

41、一般按构造和施工要求,钢板上螺栓的最小允许中心间距为( (A)3d (B)2d (C)1.2、 (D)1.5

42、在抗剪连接中以及同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接中,承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的 ( C )倍。 (B)1.2、 (C)1.3、 (D)1.5

(A)1.0 二、填空题

1、焊接的连接形式按构件的相对位置可分为____平接______,______搭接__________和___T 型连接、角部连接___三种类型。 2、焊接的连接形式按构造可分为___对接焊缝___和__角焊缝___两种类型。 3、焊缝按施焊位置分___平焊____、__横焊___、____立焊___和__仰焊___,其中__仰焊___的操作条件最差,焊缝质量不易保证,应尽 量避免。 4、当两种不同强度的钢材采用焊接连接时,宜用与强度__低_的钢材相适应的焊条。 5、承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝,除了分别计算正应力和剪应力外,在同时受有较大正应力和剪应力处,还应按下式计算折算

应力强度__

? 12 ? 3? 12 ? 1.1 f t w _____。
? 1.5 ___时,其强度可不计算。

6、当承受轴心力的板件用斜的对接焊缝对接,焊缝轴线方向与作用力方向间的夹角 ? 符合___ tan? 7、当对接焊缝无法采用引弧板施焊时,每条焊缝的长度计算时应减去__2t___。

8、当焊件的宽度不同或厚度相差 4mm 以上时,在对接焊缝的拼接处,应分别在焊件的宽度方向或厚度方向做成坡度不大于___1:2.5__ 的斜角。 9、在承受__动力___荷载的结构中,垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。 10、工字形或 T 形牛腿的对接焊缝连接中,一般假定剪力由__腹板__的焊缝承受,剪应力均布。 11、凡通过一、二级检验标准的对接焊缝,其抗拉设计强度与母材的抗拉设计强度__相同__。 12、选用焊条型号应满足焊缝金属与主体金属等强度的要求。Q235 钢应选用__E43___型焊条,15MnV 钢应选用__E55_____型焊条。 13、当对接焊缝的焊件厚度很小(≤10mm)时,可采用___直边缘__坡口形式。 14、直角角焊缝可分为垂直于构件受力方向的_____和平行于构件受力方向的________________。前者较后者的强度_____高___、塑性 __低_____。 15、在静力或间接动力荷载作用下,正面角焊缝(端缝)的强度设计值增大系数 ? f =____1.22_;但对直接承受动力荷载的结构,应取

?f

___1.0____。

16、角焊缝的焊脚尺寸 h f (mm)不得小于__1.5 形连接的单面角焊缝,应增加__1mm__。

t

__,t 为较厚焊件厚度(mm)。但对自动焊,最小焊脚尺寸可减小___1mm___;对 T

17、角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的___1.2___倍(钢管结构除外),但板件(厚度为 t)边缘的角焊缝最大焊脚尺寸,尚应符合下 列要求:当 t≤6mm 时, h f
max

=__t___;当 t>6mm 时, h f

max

=_____t-(1~2)mm_____。

18、侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于_8 h f __和___40mm____。

19、侧面角焊缝的计算长度不宜大于__60

hf

___(承受静力或间接动力荷载时)或_______40

hf

_________(承受动力荷载时)。

20、在搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度的__5_倍,并不得小于__25mm__。 21、当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时,每条侧面焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离;同时两侧面角焊缝之间的距离不宜 大于__16t___(当 t>12mm)或__200mm__(当 t≤l2mm),t 为较薄焊件的厚度。 22、普通螺栓按制造精度分_精致螺栓___和___粗制螺栓_两类;按受力分析分__剪力螺栓__和__摩擦螺栓___两类。 23、普通螺栓是通过__栓杆抗剪和板件孔壁承压___来传力的;摩擦型高强螺栓是通过_______拧紧螺栓而产生的连接件的摩擦力 _________来传力的。 24、高强螺栓根据螺栓受力性能分为________摩擦型________和______承压型__________两种。 25、在高强螺栓性能等级中:8.8 级高强度螺栓的含义是_______表示螺栓成品的抗拉强度不低于 800N/mm,0.8 表示屈强比_________; 10.9 级高强度螺栓的含义是__表示螺栓成品的抗拉强度不低于 1000N/mm,0.9 表示屈强比___; 26、普通螺栓连接受剪时,限制端距≥2d,是为了避免____连接板端部冲剪____________破坏。

27、单个螺栓承受剪力时,螺栓承载力应取_____抗剪承载力________和_____承压承载力________的较小值。 28、在摩擦型高强螺栓连接计算连接板的净截面强度时,孔前传力系数可取_____0.5___________。 29、单个普通螺栓承压承载力设计值: N c
b

? d ? ? t ? f cb 式中∑t‘表示_____在同一受力方向的承压构件的较小总厚度___________。

30、剪力螺栓的破坏形式有____栓杆剪断____________ 、____螺栓承压破坏___ 、___板件被栓杆冲箭破坏___ 、___板件因螺栓孔削 弱被拉断__。 31、采用剪力螺栓连接时,为避免连接板冲剪破坏,构造上采取___控制螺栓间距和边距__措施,为避免栓杆受弯破坏,构造上采取__ 控制栓杆长度 l0≤d0(d0 为栓杆直径)措施。 32、摩擦型高强螺栓是靠__摩擦力__传递外力的,当螺栓的预拉力为 P,构件的外力为 T 时,螺栓受力为__P+0.9T__。 33、螺栓连接中,规定螺栓最小容许距离的理由是:________________;规定螺栓最大容许距离的理由是:________________。 34、承压型高强螺栓仅用于承受___静力___荷载和__间接承受动力__荷载结构中的连接。 35、普通螺栓群承受弯矩作用时,螺栓群绕__底排螺栓__ 旋转。高强螺栓群承受弯矩作用时,螺栓群绕___螺栓群中心__ 旋转。 三、简答题 1、钢结构有哪几种连接方法?它们各在哪些范围应用较合适? 2、焊接方法、焊缝型式有哪些?焊条的级别及选用。 3、角焊缝的尺寸有哪些要求?角焊缝在各种应力作用下如何计算? 4、焊缝质量级别如何划分和应用? 5、对接焊缝如何计算?在什么情况下对接焊缝可不必计算? 6、说明常用焊缝符号表示的意义? 7、焊接残余应力和残余变形对结构工作有什么影响? 8、普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示? 9、普通螺栓连接有哪几种破坏形式?螺栓群在各种力单独或共同作用时如何计算?螺栓的排列有哪些型式和规定? 10、高强度螺栓连接有哪些类型?高强度螺栓连接在各种力作用下如何计算? 四、计算题 1、如图所示用拼接板的平接连接,主板截面为 14 ? 400mm,拼接板的尺寸为 8 ? 360 ? 300mm;用直角角焊缝三面围焊,每条侧面焊 缝的长度为 13cm(一边有 4 条) 。承受轴心力设计值 N 算该连接是否可靠?(设焊缝的焊脚尺寸 h f ,钢材为 Q235,采用 E43 系列型焊条,手工焊。试验 ? 920 kN (静力荷载)

? 6mm ,直角角焊缝的强度设计值 f fw ? 160 N/mm 2 )

一条侧焊缝长为130mm

10mm

360mm

N=920KN

400mm

N=920KN

300mm

N=920KN

w 2、 图示连接中, 焊脚尺寸 hf=8mm,钢材为 Q235B, f=215N/mm2,手工焊, 焊条为 E4303, f f =160N/mm2, 盖板厚 10mm, 主板厚 18mm,

试计算此连接的承载能力。

3、验算如图所示摩擦型高强螺栓连接是否安全,已知:荷载 N=300kN,螺栓 M20,10.9 级,μ=0.5,预紧力 P=155kN。

8 14 8

N=920KN

h 4、 如图连接, 尺寸为 mm, 受静载拉力 P ? 130 kN , f
试验算焊缝强度。

w 2 ? 10 mm , 钢材为 Q235BF, 焊条, E43 手工焊无引弧板, f f ? 160 N/mm 。

A 10

P 10 110

5、某 6m 跨度简支梁的截面和荷栽(含梁自重在内的设计值)如图所示。在距支座 2.4m 处有翼缘和腹板的拼接连接,实验算其拼接的 对接焊缝。已知钢材为 Q235,采用 E43 型焊条,手工焊,三级质量标准,施焊时采用引弧板。

解: ①计算焊缝截面处的内力

M?

1 1 qab ? [ ? 240 ? 2.4 ? (6.0 ? 2.4)]kN ? m ? 1036 .8kN ? m 2 2

?1 ? V ? q? l ? a ? ? ?240 ? ?3 ? 2.4??kN ? 144 kN ?2 ?
② 计算焊缝截面几何特征值:

IW ?

1 ? 250 ?1032 3 ? 240 ?1000 3 mm 4 ? 2898 ?10 6 mm 4 12

?

?

WW ? 2898 ? 10 6 ? 516 mm 3 ? 5.616 ? 10 6 mm 3 SW 1 ? ?250 ? 16 ? 508 ?mm 3 ? 2.032 ? 10 6 mm 3 SW ? ?SW 1 ? 500 ? 10 ? 250 ?mm 3 ? 3.282 ? 10 6 mm 3
③ 计算焊缝强度

?

?

查附表得

f t w ? 185 N / mm 2

f vw ? 125 N / mm 2

? max ?

M ? 1036 .8 ? 10 6 ?? WW ? 5.616 ? 10 6 ?

? ? ? 184 .6 N / mm 2 ? f t w ? 185 N / mm 2 ? ?

? max ?

VSW 144 ? 10 3 ? 3.282 ? 10 6 ? ? 16.3N / mm 2 ? f vw ? 125 N / mm 2 IW t w 2898 ? 10 6 ? 10

?1 ?
?1 ?

h0 1000 ? max ? ? 184 .6 ? 178 .9 N / mm 2 h 1032
VSW 1 144 ? 10 3 ? 2.032 ? 10 6 ? ? 10.1N / mm 2 IW t w 2898 ? 10 6 ? 10

折算应力:

? 12 ? 3? 12 ? 178 .9 2 ? 3 ? 10.12 ? 179 .8 N / mm 2 ? 1.1 f t w ? 1.1 ? 185 ? 203 .5 N / mm 2

6、设计图示双盖板对接连接。已知钢板宽 a=240mm,厚度 t=10mm,钢材为 Q235 钢,焊条为 E43,手工焊,轴力设计值 N=550kN。

解: (1)确定盖板尺寸 为了保证施焊,盖板 b 取为 b=240mm-40mm=200mm 按盖板与构件板等强度原则计算盖板厚度

t1 ?

240 ? 10 ? 6mm 2 ? 200 取 t1=6mm

(2) 计算焊缝 按构造要求确定焊角高度 hf

h f min ? 1.5 t max ? 4.74 mm
t1=6mm hfmax<t1=6mm 因此取 hf=6mm

①若只设侧面角焊缝,则每侧共有四条焊缝,每条角焊缝长度为

lw ?

N 550 ? 10 3 ? 10 mm ? ? 10 mm ? 205 mm 4 ? 0.7 ? 6 ? 160 4 ? 0.7 h f ? f fw
所需盖板全长



l w ? 210 mm ? 200 mm

l ? 2l w ? 10mm ? 430 mm

②若采用三面围焊,则端缝承载力为

N1 ? 2bhe ? f f fw ? 2 ? 200 ? 0.7 ? 6 ? 1.22 ? 160 ? 327936 N ? 328 KN
每条焊缝的长度为:

lw ?

N ? N1 (550 ? 328 ) ? 10 3 ? 5mm ? ? 5mm ? 88 mm 4 ? 0.7 ? 6 ? 160 4 ? 0.7h f ? f fw
所需盖板全长



l w ? 90 mm

l ? 2l w ? 10 mm ? 190 mm

7、验算如图所示的摩擦型高强度螺栓连接的强度。已知螺栓为 8.8 级 M20 高强度螺栓, ?

? 0.45 ,被连接的支托板与柱翼缘的厚

度均为 t=12mm,各排螺栓编号如图,外力设计值为 F=150KN。(15 分)(已知预拉力 P=110KN)

一、 填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是承载能力极限状态和正常使用极限状态。 2. 钢结构具有轻质高强、材质均匀,韧性和塑性良好、装配程度高,施工周期短、密闭性好、耐热不耐火和易锈蚀 等特点。 3. 钢材的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏。 4. 影响钢材性能的主要因素有化学成分、冶炼,浇注,轧制、钢材硬化、 温度、应力集中、残余应力、重复荷载作用和钢材缺陷。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有应力集中、应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构) 、应力循环次数 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、和冷弯性能。 7. 钢结构的连接方法有焊接连接、铆钉连接和螺栓连接。 8. 角焊缝的计算长度不得小于 8hf,也不得小于 40mm。侧面角焊缝承受静载时,其计算长度不宜大于 60 hf。 9.普通螺栓抗剪连接中,其破坏有五种可能的形式,即螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断、端部钢板被剪坏和螺栓 弯曲破坏。 10. 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。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。

12. 轴心受压构件的稳定系数 ? 与残余应力、初弯曲和初偏心和长细比有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和增加侧向支承点。 14. 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和梁端支 承条件。 15.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证,而腹板的局部稳定则常采用设置加劲肋的方 法来解决。 二、 问答题 1. 钢结构具有哪些特点? 答:钢结构具有的特点:○钢材强度高,结构重量轻○钢材内部组织比较均匀,有良好的塑性和韧性○钢结构装配化 1 2 3 程度高,施工周期短○钢材能制造密闭性要求较高的结构○钢结构耐热,但不耐火○钢结构易锈蚀,维护费用大。 4 5 6 2. 钢结构的合理应用范围是什么? 答: 钢结构的合理应用范围:1 重型厂房结构○大跨度房屋的屋盖结构○高层及多层建筑○轻型钢结构○塔桅结构○ ○ 2 3 4 5 6 板壳结构○桥梁结构○移动式结构 7 8 3. 钢结构对材料性能有哪些要求? 答:钢结构对材料性能的要求:○较高的抗拉强度 fu 和屈服点 fy○较好的塑性、韧性及耐疲劳性能○良好的加工性 1 2 3 能 4. 钢材的主要机械性能指标是什么?各由什么试验得到?

答:钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率 由一次静力单向均匀拉伸试验得到;冷弯性能是由冷弯试验显示出来;冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。 5. 影响钢材性能的主要因素是什么? 答:影响钢材性能的主要因素有:○化学成分○钢材缺陷○冶炼,浇注,轧制○钢材硬化○温度○应力集中○残余应 1 2 3 4 5 6 7 力○重复荷载作用 8 6. 什么是钢材的疲劳?影响钢材疲劳的主要因素有哪些? 答:钢材在连续反复荷载作用下,当应力还低于钢材的抗拉强度,甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏,这种现象 称为钢材的疲劳或疲劳破坏。影响钢材疲劳的主要因素是应力集中、应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构) 以及应力循环次数。 7. 选用钢材通常应考虑哪些因素? 答:选用钢材通常考虑的因素有:○结构的重要性○荷载特征○连接方法○结构的工作环境温度○结构的受力性质 1 2 3 4 5 8. 钢结构有哪些连接方法?各有什么优缺点? 答:钢结构常用的连接方法有:焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。 焊接的优点:○不需打孔,省工省时;○任何形状的构件可直接连接,连接构造方便;○气密性、水密性好,结构刚 1 2 3 度较大,整体性能较好 9. 焊缝可能存在的缺陷有哪些? 答:焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤。 10. 焊缝的质量级别有几级?各有哪些具体检验要求? 答:焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查,其外观可见缺陷及几何 尺寸偏差必须符合三级合格标准要求; 二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外, 还需用超声 波或射线探伤 20%焊缝,达到 B 级检验Ⅲ级合格要求;一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外, 还需用超声波或射线对焊缝 100%探伤,达到 B 级检验Ⅱ级合格要求; 11. 对接焊缝的构造要求有哪些? 答:对接焊缝的构造要求有: 1 ○一般的对接焊多采用焊透缝,只有当板件较厚,内力较小,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。○当钢板在纵横两方向进行对接焊时,焊缝可采用十字形或 T 形交叉对接,当用 T 形交叉时,交叉点的间 5 距不得小于 200mm。 12. 角焊缝的计算假定是什么?角焊缝有哪些主要构造要求? 答:角焊缝的计算假定是:1 破坏沿有效载面;2 破坏面上应力均匀分布。

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? 答: 钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场, 在高温区产生拉应力, 低温区产生相应的压应力。 在无外界约束的情况下,焊件内的拉应力和压应力自相平衡。这种应力称焊接残余应力。随焊接残余应力的产生,同 时也会出现不同方向的不均匀收缩变形,称为焊接残余变形。 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 5 ○降低结构的疲劳强度;○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范所容许的范围,将会影响结构的安装、正常使用和安全承载; 所以,对过大的残余变形必须加以矫正。 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。 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? 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,构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。 15. 螺栓的排列有哪些构造要求?

答:螺栓排列的构造要求: ○ 受力要求:端距限制—-防止孔端 1 钢板剪断,≥2do;螺孔中距限制— 限制下限以防止孔间板破裂即保证 ≥3do,限制上限以防止板间翘曲。 ○ 构造要求:防止板翘曲后浸入潮气 2 而腐蚀,限制螺孔中距最大值。 ○施工要求:为便于拧紧螺栓, 3 宜留适 当间距。 16. 普通螺栓抗剪连接中, 有可 能出现哪几种破坏形式? 具体设计时, 哪些破坏形式 是通过计算来防止的?哪 些是通过构造措施来防止 的?如何防止? 答:普通螺栓抗剪连接中的五种破 坏形式: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。以上五种可能破 坏形式的前三种,可通过相应的强度计算来防止,后两种可采取相应的构件措施来保证。一般当构件上螺孔的端距大 于 2d0 时,可以避免端部冲剪破坏;当螺栓夹紧长度不超过其直径的五倍,则可防止螺杆产生过大的弯曲变形。 17. 高强度螺栓的 8.8 级和 10.9 级代表什么含义? 答:级别代号中,小数点前的数字是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(fy/fu ) 。 8.8 级为:fu≥800N/mm? ,fy/fu=0.8 10.9 级为:fu ≥ 1000N/mm? ,fy/fu=0.9 18. 轴心压杆有哪些屈曲形式? 答:受轴心压力作用的直杆或柱,当压力达到临界值时,会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象, 这种现象称为压杆屈曲或整体稳定, 发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。 由于压杆截面形式和杆端支承条 件不同,在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式,即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。 19. 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。 20. 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) 21. 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? 答:钢梁在弯矩较小时,梁的侧向保持平直而无侧向变形;即使受到偶然的侧向干扰力,其侧向变形也只是在一定的 限度内,并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时,钢梁在偶然的侧向干 扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲,并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力,侧向弯扭变形也不 再消失,如弯矩再稍许增大,则侧向弯扭变形迅速增大,产生弯扭屈曲,梁失去继续承受荷载的能力,这种现象称为 钢梁丧失整体稳定。 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。 提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点 22. 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? 答:在钢梁中,当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时,就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前,组成梁的 腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲,这种现象称为钢梁的局部失稳。 23. 压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同? 答:可见,压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时,虽然也考虑 了初弯曲、 初偏心等初始缺陷的影响, 将其做为压弯构件, 但主要还是承受轴心压力, 弯矩的作用带有一定的偶然性。 对压弯构件而言,弯矩却是和轴心压力一样,同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力,同时使构件 一经荷载作用,立即产生挠曲,但其在失稳前只保持这种弯曲平衡状态,不存在达临界力时才突然由直变弯的平衡分 枝现象,故压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性属于第二类稳定问题,其极限承载力应按最大强度理论进行分析。 24. 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, 应应用薄板稳定理论, 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 三、 计算题 1. 试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值 F=220kN。钢材 Q235,焊条 E43,手工焊,无 引弧板,焊缝质量三级。有关强度设计值 焊缝承受)

fc

w

=215 N/mm2,

ft

w

=185 N/mm2

。 (假定剪力全部由腹板上的

1. 解:一、确定对接焊缝计算截面的几何特性 1.计算中和轴的位置(对水平焊缝的形心位置取矩)

ya ?

(30 ? 1) ? 1 ? 15.5 ? 0.5 ? 9.9cm (30 ? 1) ? 1 ? (20 ? 1) ? 1

yb ? 31 ? 9.9 ? 21.1cm

2.焊缝计算截面的几何特性

1 ? 1 ? (30 ? 1) 3 ? (30 ? 1) ? 1 ? 6.12 ? (20 ? 1) ? 1 ? 9.4 2 ? 4790 cm 4 12 I w 4790 I 4790 a b ? ? 484 cm3 Ww ? w ? ? 227 cm3 全部焊缝计算截面的抵抗矩 Ww ? ya 9.9 yb 21.1
全部焊缝计算截面的惯性矩

Iw ?

腹板焊缝计算截面的面积 二、验算焊缝强度

w Aw ? (30 ? 1) ? 1 ? 29cm 2

M 220 ? 20 ? 10 4 ? 90 .9 N / mm 2 ? f fw ? 185 N / mm 2 (满足) 1.a 点 ? a ? a ? 3 Ww 484 ? 10

?b ?
2.b 点

M 220 ? 20 ? 10 4 ? ? 193 .8 N / mm 2 ? f fw ? 185 N / mm 2 (满足) b 3 Ww 227 ? 10

F 220 ? 10 3 ?? w ? ? 75 .9 N / mm 2 2 Aw 29 ? 10

折算应力

? 2 ? 3? 2 ? 193 .8 2 ? 3 ? 75.9 2 ? 234 .2 N / mm 2 ? 1.1 f cw ? 236 .5 N / mm 2
ff
w

2. 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 ? ? 60? 。 钢材 Q235,焊条 E43,手工焊。有关强度设计值 =160 N/mm2 。

解: N x ? N sin? ? 390 ? sin 60? ? 337 .7kN

N y ? N cos? ? 390 ? cos 60? ? 195 kN

Nx 337 .7 ? 10 3 ? ? 158 .7 N / mm 2 2he l w 2 ? 0.7 ? 8(200 ? 10) Ny 195 ? 10 3 ?f ? ? ? 91.6 N / mm 2 2he l w 2 ? 0.7 ? 8(200 ? 10 )

?f ?

(

?f 2 158 .7 2 ) ?? 2 ? ( ) ? 91.6 2 ? 159 MPa ? f fw ? 160 MPa(满足) f ?f 1.22

3. 设计双角钢拉杆与节点板之间的连接角焊缝计算长度 L1=?,L2=? 已知:采用三面围焊:hf=6mm,fwf=160N/mm2,N=529kN(静载设计值)

解: N 3 ? 0.7h f ?

?L

w3

? ? f ? f fw ? 0.7 ? 6 ? 160 ? 1.22 ? 160 ? 10 ?3 ? 131 .2kN

N3 ? 0.7 ? 529 ? 131 .2 / 2 ? 304 .7kN 2 N N 2 ? K 2 N ? 3 ? 0.3 ? 529 ? 131 .2 / 2 ? 93.1kN 2 N1 304 .7 ? 10 3 l1 ? ? ? 227 mm 2 ? 0.7 h f f fw 2 ? 0.7 ? 6 ? 160 N1 ? K1 N ?
N2 93 .1 ? 10 3 l2 ? ? ? 69 mm 2 ? 0.7 h f f fw 2 ? 0.7 ? 6 ? 160
4.设计矩形拼接板与板件用三面围焊连接的平接接头。轴心拉力 N=1250kN, (静载设计值) ,钢材 Q235,焊条 2 E43,手工焊。有关强度设计值? =215 N/mm ,

fwf=160N/mm2。图示尺寸单位 mm.(焊缝 LW2 实际长度取 cm 整数)

解:

端缝: N1 ? 2b ? he ? ? f ? f f ? 2 ? 320 ? 0.7 ? 6 ? 1.22 ? 160 ? 10
w

?3

? 524 .7kN

侧向: N 2 ? N ? N1 ? 1250 ? 524 .7 ? 725 .3kN

Lw 2 ?

N2 725 .3 ? 10 3 ?5? ? 5 ? 275 mm ? 28cm 4 ? 0.7 ? 6 ? 160 4 ? 0.7 ? h f ? f fw

盖板全长

L ? 2Lw2 ? 1cm ? 2 ? 28 ? 1 ? 57 cm

5. 设计矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头。 (如图所示,单位 mm) 。已知轴心拉力设计值 N=600KN, b 2 b 2 2 有关强度设计值:? v=130N/mm , ? c=305 N/mm ,? =215 N/mm 。粗制螺栓 d=20mm,孔径 d0=21.5mm。

解: N v

?

b

? ? n ?d f ? 2 ? ? ? 20 ?130 ?10 ? 81.7k N 4 4 ?N ? ? d ? t f ? 20 ?18 ? 305 ?10 ? 109 .8k N ?N ? ? 81.7 KN
2 v b v 2 ?3
b c
b

b c

?3

min

a) b)

n?
排列

N 600 ? ? 7.3KN [ N b ]min 81.7
中距 端距 边距

取8个

3d 0 ? 64 .5 2d 0 ? 43.0 1.5d 0 ? 32.25

取 80 取 50 取 40

c)

净截面验算

I ?I

An ? (160 ? 2 ? 21.5) ? 18 ? 2106 mm 2

? ?

N 600 ? 10 3 ? ? 285 Pa M >215MPa An 2106

d)

l ? 2 ? ?2 ? 50 ? 3 ? 80 ? ? 10 ? 690 mm

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。 拼接板长
2

6.图示一用 M20 普通螺栓的钢板拼接接头,钢材为 Q235,?=215 N/mm 。试计算接头所能承受的最大轴心力设 b 2 b 2 计值。螺栓 M20,孔径 21.5mm, ? v=130N/mm , ? c=305 N/mm 。

解:螺栓所能承受的最大轴心力设计值 单个螺栓受剪承载力设计值 N ? nv
b v

?d 2
4

f ? 2?
b v

? ? 22
4

? 130 ?

1 b ? 81.6kN( N min ) 10

单个螺栓承压承载力设计值 N c ? d
b

?t ? f

b c

? 2 ? 1.4 ? 305 ?
b

连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值 N ? nN min 一、构件所能承受的最大轴心力设计值

1 ? 85.4kN 10 ? 9 ? 81.6 ? 734 .4kN

I II IV III

V

III I II IV

V

I-I 截面净截面面积为 An ? (b ? n1 d 0 )t ? (25 ? 1 ? 2.15) ? 1.4 ? 32cm
I

2

II-II 截面净截面面积为

AnII ? [2e1 ? (n1 ? 1) a 2 ? e 2 ? n1 d 0 ]t ? [2 ? 5 ? (3 ? 1) 4.5 2 ? 7.5 2 ? 3 ? 2.15] ? 1.4 ? 29 .46 cm 2 III-III 截面净截面面
积为 An ? (b ? n III d 0 )t ? (25 ? 2 ? 2.15) ? 1.4 ? 28.98cm
III 2

三个截面的承载设计值分别为 I-I 截面: N ? An f ? 32 ? 10 ? 215 ? 688000 N ? 688 kN
I 2

II-II 截面: N ? An f ? 29.46 ? 10 ? 215 ? 633400 N ? 633 .4kN
II 2

III-III 截面:因前面 I-I 截面已有 n1 个螺栓传走了(n1/n)N 的力,故有 (1 ?

n1 ) N ? AnII f n

AnII f 28.98 ? 10 2 ? 215 N? ? ? 701000 N ? 701k N n1 (1 ? 1 / 9) (1 ? ) n 构件所能承受的最大轴心力设计值按 II-II 截面 N ? 633 .4kN
二、连接盖板所能承受的轴心力设计值(按 V-V 截面确定)
v An ? (b ? nV d 0 )t ? (25 ? 3 ? 2.15) ? 2 ? 0.8 ? 29 .68cm 2 v N ? An f ? 29 .68 ? 10 2 ? 215 ? 638100 N ? 638 .1k N

通过比较可见,接头所能承受的最大轴心力设计值应按构件 II-II 截面的承载能力取值,即 N max ? 633 .4kN 。 再者,若连接盖板不取 2 块 8mm 厚钢板而去 2 块 7mm,即与构件等厚,则会因开孔最多其承载力最小。 7.若上题的拼接接头改用 10.9 级 M20 磨擦型高强度螺栓,接触面处理采用钢丝刷清除浮锈。接头所能承受的最 大轴心力设计值能增大多少?已知高强度螺栓预拉力设计值 P=155kN,接触面抗滑移系数 ? ? 0.3 。 解:一、摩擦型高强度螺栓所能承受的最大轴心力设计值 单个螺栓受剪承载力设计值 N v ? 0.9n f ?P ? 0.9 ? 2 ? 0.3 ? 155 ? 83.7kN
b

连接一侧螺栓所能承受的最大轴心力设计值 N ? nN min ? 9 ? 83.7 ? 753 .3kN 二、构件所能承受的最大轴心力设计值 毛截面: N ? Af ? 250 ? 14 ? 215 ? 752500 N ? 752 .5kN
b

I-I 截面净截面面积为 An ? (b ? n1 d 0 )t ? (25 ? 1 ? 2.15) ? 1.4 ? 32cm
I

2

n1 ? 1, n ? 9

根据 即

(1 ? 0.5

n1 N ) 1 ? f n An
1 An f

N?

1 ? 0.5

n1 n

?

32 ? 10 2 ? 215 ? 728500 N ? 728 .5kN 1 1 ? 0.5 ? 9

II-II 截面净截面面积为

AnII ? [2e1 ? (n1 ? 1) a 2 ? e 2 ? n1 d 0 ]t ? [2 ? 5 ? (3 ? 1) 4.5 2 ? 7.5 2 ? 3 ? 2.15] ? 1.4 ? 29 .46 cm 2

29.46 ? 10 2 ? 215 ? 760100 N ? 760 .1kN n1 1 1 ? 0.5 ? 1 ? 0.5 9 n III 2 III-III 截面净截面面积为 An ? (b ? n III d 0 )t ? (25 ? 2 ? 2.15) ? 1.4 ? 28.98cm N? AnII f ?
因前面 I-I 截面已有 n1 个螺栓传走了(n1/n)N 的力,故有 (1 ?

n1 n N ? 0.5 III ) III ? f n n An

28.98 ? 10 2 ? 215 ? 801100 N ? 801 .1kN n1 n III 2 (1 ? ? 0.5 ) (1 ? 1 / 9 ? 0.5 ? ) 9 n n 构件所能承受的最大轴心力设计值按 II-II 截面 N ? 728 .5kN N? AnIII f ?
三、连接盖板所能承受的轴心力设计值(按 V-V 截面确定)
v An ? (b ? nV d 0 )t ? (25 ? 3 ? 2.15) ? 2 ? 0.8 ? 29.68cm 2

nv ? 3, n ? 9

N?

v An f

1 ? 0.5

nv n

?

29 .68 ? 10 2 ? 215 ? 765700 N ? 765 .7 k N 3 1 ? 0.5 ? 9

通 过 比 较 可 见 , 接 头 所 能 承 受 的 最 大 轴 心 力 设 计 值 为 N max ? 728 .5kN 。 与 上 题 比 较 增 大

?N ? 728.5 ? 633.4 ? 95.1kN。
8. 计算图示连接的承载力设计值 N。 螺栓 M20,孔 21.5mm,材料 Q235A

已知:?=215N/mm2,

?bv=130 N/mm2, ?

b

c=305

N/mm2 。

解:单个螺栓受剪承载力设计值 N ? nv
b v

?d 2
4
b c

f ? 2?
b v

? ? 22
4

? 130 ?

1 ? 81.7kN 10

1 ? 61kN 10 b 连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值 N ? nN min ? 4 ? 61 ? 244 kN 节点板净截面抗拉承载力: N ? 10 ? (400 ? 4 ? 21.5) ? 215 ? 675 kN 故连接的承载力为 N ? 244 kN
单个螺栓承压承载力设计值 N c ? d
b

?t ? f

? 2 ? 1.0 ? 305 ?

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

b

2

解:单个螺栓受剪承载力设计值 N v ? nv
b

?d 2
4
b c

f vb ? 1 ?

? ? 22
4

? 130 ?

1 ? 40.8kN 10

单个螺栓承压承载力设计值 N c ? d
b
b b

?t ? f

? 2 ? 2.0 ? 305 ?

1 ? 122 kN 10

故应按 N min ? N v ? 40.8kN 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:

4 ? 60 ? 48 k N, e x ? 18cm 5 3 V ? ? 60 ? 36 k N, e y ? 7.5cm 5 T ? N ey ? Vex ? 48 ? 7.5 ? 36 ? 18 ? 1008 k N ? cm N?

扭矩 T 作用下螺栓“1”承受的剪力在 x,y 两方向的分力:

N1Tx ? N1Ty ?

Ty1 1008 ? 7.5 ? ? 23.26 kN 2 ? x ? ? yi 4 ? 5 2 ? 4 ? 7.5 2
2 i

Tx1 1008 ? 5 ? ? 15.51kN 2 x ? ? yi 4 ? 5 2 ? 4 ? 7.5 2 ?
2 i

轴心力 N、剪力 V 作用下每个螺栓承受的水平和竖直剪力:

N1N ? x

N 48 ? ? 12 kN n 4

V N1 y ?

V 36 ? ? 9kN n 4

螺栓“1”承受的合力:
V N max ? ( N1Tx ? N1N ) 2 ? ( N1Ty ? N1 y ) 2 x b ? (23.26 ? 12) 2 ? (15.51 ? 9) 2 ? 42.94 kN ? N min ? 40.8kN(不满足)

10.两端铰接轴心受压柱,高 9.6m,钢材为 Q235,强度设计值?=215 N/mm ,采用图示截面,尺寸单位 mm,计算可 承受外荷载设计值 N=? 注:①不计自重 ②稳定系数 ? :

2

? ?

72 0.739

73 0.732

74 0.726

75 0.720

76 0.714

77 0.707

78 0.701

79 0.694

80 0.688

A ? 2(20 ? 500 ) ? 500 ? 8 ? 24000 mm 2 Ix ? 1 ? 8 ? 500 3 ? 2 ? 20 ? 500 ? 260 2 ? 1435 ? 10 6 mm 4 12 Ix 1435 ? 10 6 L 9600 ? ? 245 mm ? x ? ? ? 39 .2 A 24000 ix 245 12

ix ?

解: I ? 2 ? 1 ? 20 ? 500 3 ? 416 .7 ? 10 6 mm 4 y

iy ?

Iy A

?

416 .7 ? 10 6 L 9600 ? 132 mm ? x ? ? ? 72 .7 24000 iy 132

? y ? ? ? 0.739 ?

0 .7 (0.739 ? 0.732 ) ? 0.734 1 N ? ? ? A ? f ? 0.734 ? 24000 ? 215 ? 3787440 N ? 3787 .44 k N

11.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱,长 10.0m,截面由 2I32a 组成,两肢件之间的距离 300cm,如图所 示,尺寸单位 mm。试求该柱最大长细比。 2 4 4 注:一个 I32a 的截面面积 A=67cm 惯性矩 Iy=11080cm IX1=460cm

解: i y ?

Iy A

?

11080 ? 12 .86 cm 67

?y ?

L 1000 ? ? 77 .78 i y 12 .86

I x ? 2( I x1 ? A ? 15 2 ) ? 2 ? (460 ? 67 ? 15 2 ) ? 31070 cm 4
ix ? Ix ? 2A 31070 ? 15 .23cm 2 ? 67

?x ?

L 1000 ? ? 65 .66 i y 15 .23

i1 ?

I x1 ? A

460 ? 2.62 cm 67

?1 ?

Lo1 80 ? ? 30 .53 i1 2.62

2 ?ox ? ?2 ? ?1 ? 65.66 2 ? 30.53 2 ? 72.41 x

? ?m ax ? ? y ? 77.78
12.如图所示为二简支梁截面,其截面面积大小相同,跨度均为 12m,跨间无侧向支承点,均布荷载大小亦相同,均 作用在梁的上翼缘,钢材为 Q235,试比较梁的稳定系数 ? b ,说明何者的稳定性更好?

解:一、第一截面: 1.截面几何特征:

A ? 2(16 ? 300 ) ? 1200 ? 10 ? 21600 mm 2 1 ? 10 ? 1200 3 ? 2 ? 16 ? 300 ? 608 2 ? 4.99 ? 10 9 mm 4 12 1 I y ? 2 ? ? 16 ? 300 3 ? 7.2 ? 10 7 mm 4 12 4.99 ? 10 9 Wx ? ? 8.1 ? 10 6 mm 3 ? 8100 cm3 616 Iy 7.2 ? 10 7 iy ? ? ? 57.7mm ? 5.77 cm A 21600 l 12000 ?y ? 1 ? ? 208 iy 57.7 Ix ?
2.梁的稳定系数: ? b ? 0.69 ? 0.13 ?

?b ? ?b

4320 Ah ? ? ? ?2 W x ? y ?

l1t1 12000 ? 16 ? 0.69 ? 0.13 ? ? 0.76 bh 300 ? 1232 ? 235 ? y t1 2 1? ( ) ? ?b ? 4 .4 h ? fy ?

? 0.76 ? ? 0.29

? 235 4320 21600 ? 1232 ? 208 ? 16 2 ? ) ? 0? ? 1? ( 2 6 4.4 ? 1232 208 8.1 ? 10 ? ? 235

二、第二截面:

A ? 2(20 ? 240 ) ? 1200 ? 10 ? 21600 mm 2
1.截面几何特征: I x ?

1 ? 10 ? 1200 3 ? 2 ? 20 ? 240 ? 610 2 ? 5.0 ? 10 9 mm 4 12 1 I y ? 2 ? ? 20 ? 240 3 ? 4.6 ? 10 7 mm 4 12

Wx ?

5.0 ? 10 9 ? 8.1 ? 10 6 mm 3 ? 8100 cm3 620 Iy 4.6 ? 10 7 iy ? ? ? 46 mm A 21600 l 12000 ?y ? 1 ? ? 261 iy 46

2.梁的稳定系数: ? b ? 0.69 ? 0.13 ?

?b ? ?b

4320 Ah ? ? ? ?2 W x ? y ?

l1t1 12000 ? 20 ? 0.69 ? 0.13 ? ? 0.79 bh 240 ? 1240 ? 235 ? y t1 2 1? ( ) ? ?b ? 4 .4 h ? fy ?

? 0.79 ? ? 0.23

? 235 4320 21600 ? 1240 ? 261 ? 20 2 ? ) ? 0? ? 1? ( 4.4 ? 1240 261 2 8.1 ? 10 6 ? ? 235

经比较可知,第一截面的稳定性比第二截面的稳定性好。 13. 一简支梁的计算简图如下,截面采用普通工字钢 I50a,材料为 Q235,除两端支承处能阻止梁端截面的扭转外, 跨中无任何侧向支承点,试按整体稳定确定荷载 P 的大小(设计值,不计自重) 已知:①钢材强度设计值 f=215N/mm2 4 3 4 3 ②I50a 的 Ix=46470cm ,Wx=1860cm , Iy=1120cm ,Wy=142cm ③整体稳定系数: ? b 集中荷载作用于上翼缘 0.5

均布荷载作用于上翼缘

0.44

解: M max ? 1.5P ? 4000 ? P ? 2000 ? 4000 P

M maz ? f ? M max ? f ? ? b ? W x ? bW x 4000 P ? 215 ? 0.44 ? 1860 ? 10 3 ? P ? 44 k N
14. 求图示钢梁所能承受的最大均布荷载设计值(含自重) ,已知梁截面为热轧普通工字钢 I45a,其截面特性为: 2 4 3 4 3 A=102cm IX=32240cm wx=1430cm Iy=855cm wy=114cm 2 材料为 Q235,强度设计值?=215 N/mm ,梁两端不能扭转,跨中无侧向支撑点,挠度不起控制作用,截面无削弱。整 体稳定系数 ? b=0.44.

解:

M maz 1 ? f ? M max ? ql 2 ? f ? ? b ? W x ? bW x 8 8 f? bW x 8 ? 215 ? 0.44 ? 1430 ? 10 3 q? ? ? 13 .36 N / mm ? 13.36 k N / m l2 9000 2
2 3
2

15. 如图所示的拉弯构件,间接承受动力荷载。横向均布荷载的设计值为 8kN/m。截面为 I22a,无削弱。试确定杆 能承受的最大轴心拉力设计值。已知: A ? 42cm ,Wx ? 309 cm , i x ? 8.99cm , ?=215 N/mm 。

解:均布荷载作用下的最大弯矩设计值: M max ? 应用拉弯构件强度计算公式

ql 2 8 ? 6 2 ? ? 36 kN ? m 8 8

N M N 36 ? 10 6 ? ? f ? ? ? 215 ? N ? 437000 N ? 437 kN An ? xWn 42 ? 10 2 1.05 ? 309 ? 10 3 l 600 ? 66 .7 ? [? ] ? 350 (满足) 刚度验算: ? x ? ox ? i x 8.99
16. 用轧制工字钢 I36a(材料 Q235)作成的 10m 长两端铰接柱,轴心压力的设计值为 650kN,在腹板平面承受均布 荷载设计值 q=6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证?为保证弯矩作用平面外的稳定需设 置几个侧向中间支承点?已知: A ? 76.3cm , Wx ? 875 cm , i x ? 14.4cm, i y ? 2.69cm , ?=215 N/mm
2 3
2



解:验算在弯矩作用平面内的稳定:

?x ?
N Ex

l ox 1000 ? ? 69.4 ? ? x ? 0.842 (按a类截面) ix 14.4

? 2 EA ? 2 ? 206 ? 10 3 ? 76 .3 ? 10 2 ? ? ? 3218000 N ? 3218 k N ?2 69 .4 2 x

? mx ? 1.0 (按无端弯矩但有横向荷载作用时)
ql 2 6.24 ? 10 2 ? ? 78kN ? m 8 8 ? mx M x N ? ? x A ? xW1x (1 ? 0.8 N / N EX ) Mx ?
? 650 ? 10 3 1 ? 78 ? 10 6 ? 0.842 ? 76 .3 ? 10 2 1.05 ? 875 ? 10 3 (1 ? 0.8 ? 650 / 3218 )

? 202 MPa ? f ? 215 MPa(满足)
一、验算在弯矩作用平面外的稳定 如不设支承点: ? y ?

l oy iy

?

1000 ? 372 ? [? ] ? 150 (刚度不满足) 2.69

现增设四个侧向支承点, l oy ? 1000 / 5 ? 200 cm ,并取中间段柱验算:

?y ?

l oy iy

?

200 ? 74.3 ? [? ] ? 150 (刚度满足) ? y ? 0.725 (b类截面) ? 2.69

? b ? 1.07 ?

?2 y
44000

? 1.07 ?

? tx ? 1.0 (按所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时)
? tx M x N 650 ? 10 3 1 ? 78 ? 10 6 ? ? ? ? 212 MPa ? f ? 215 MPa(满足) 计算结果表明,设 ? y A ? bW1x 0.725 ? 76.3 ? 10 2 0.94 ? 875 ? 10 3
四个侧向支承点,该柱在两个方向基本上可达到等稳定性。

74 .3 2 ? 0.94 44000


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