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钢结构综合练习题及答案


《钢结构》综合练习题
一、单选题 1.钢材的三项主要力学性能指标为(A )。 A. 抗拉强度、屈服点、伸长率 B. 抗拉强度、屈服点、冷弯性能 C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长串 D.冷弯性能、屈服点、伸长率 2.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 3.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 4.钢材的塑性指标,主要用(D )表示。 A.流幅 B.冲击韧性 C. 可焊性 D.伸长率 5.在构件发生断裂破坏前,具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 6. 对钢材的分组是根据钢材的(D )确定的。 A.钢种 B.钢号 C. 横截面积的大小 D.厚度与直径 7.部分焊透的对接焊缝的计算应按(B )计算。 A. 对接焊缝 B.角焊缝 C. 断续焊缝 D. 斜焊缝 8.一个承受剪力作用的普通螺栓在抗剪连接中的承载力是 (D )。 A. 栓杆的抗剪承载力 B. 被连接构件(板)的承压承载力 C. A、B 中的较大值 D. A、B 中的较小值 9.承压型高强度螺栓可用于(D )。 A. 直接承受动力荷载

1

B,承受反复荷载作用的结构的连接 C. 冷弯薄壁钢结构的连接 D.承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接 10.为提高轴心受压构件的整体稳定,在构件截面面积不变的情况下,构件截面的 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 11.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于( C )。 A. 底板的抗弯刚度 B.柱子的截面积 C.基础材料的强度等级 D.底板的厚度 12.当无集中荷载作用时,焊接工字形截面粱翼缘与腹板的焊缝主要承受(C )。 A. 竖向剪力 B.竖向剪力及水平剪力联合作用 C. 水平剪力 D.压力 13.在焊接组合粱的设计中,腹板厚度应(C )。 A. 越薄越好 B. 越厚越好 C. 厚薄相当 D.厚薄无所谓 14.排列螺栓时,若螺栓孔直径为 d 0 ,螺栓的最小端距应为( B A 1.5 d 0 B 2 d0 C 3 d0 D 8 d0 )。

15.计算格构式压弯构件的缀件时,剪力应取(C )。 A. 构件实际剪力设计值 B. 由公式 V=

fy Af 计算的剪力 85 235 fy Af 计算的剪力两者中较大值 85 235

C. 构件实际剪力设计值或由公式 V= D.由 y=dM/dx 计算值 16.塑性好的钢材,则(D )。 A.韧性也可能好 B.韧性一定好

C. 含碳量一定高 D. —定具有屈服平台
2

17.型钢中的 H 型钢和工字钢相比,(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.两备的翼缘都有较大的斜度 18.在构件发生断裂破坏前,具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 19.在弹性阶段,侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为(C)。 A.均分分布 B.一端大、一端小 C. 两端大、中间小 D.两端小、中间大 20.下列轴心受拉构件,可不验算正常使用极限状态的为(D)。 A.屋架下弦 B.托架受拉腹杆 C.受拉支撑杆 D。预应力拉杆 21.为了(C),确定轴心受压实腹式构件的截面形式时,应使两个主轴方向的长细 比尽可能接近。 A.便于与其他构件连接 B.构造简单、制造方便 C.达到经济效果 D.便于运输、安装和减少节点类型 22.轴心受压构件发生弹性失稳时,截面上的平均应力(C )。 A.低于钢材抗拉强度 fu B.达到钢材屈服强度 fy C.低于钢材比例极限 fp D.低于钢材屈服强度 fy 23.梁的支承加劲肋应设置在(B )。 A.弯曲应力大的区段 B.上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 C.剪应力较大的区段 D.有吊车轮压的部位 24.钢材的设计强度是根据(D )确定的。 A. 比例极限 B.弹性极限 C. 屈服点 D. 抗拉强度 25.单轴对称截面的压弯构件,一般宜使弯矩( A A. 绕非对称轴作用 B.绕对称轴作用 )。

3

C. 绕任意轴作用 D.视情况绕对称轴或非对称轴作用 26.弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行( D )和缀材的计算。

A.强度,刚度、弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性,单肢稳定性 B. 弯矩作用平面内的稳定性.单肢稳定性 C.弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性 D. 强度,刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性 27.钢结构设计规范规定,当结构的表面长期受辐射热达 ( B ) ℃以上

或在短时间内可能受到火焰作用时,宜采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等) A.50 B.150 C.250 D.300

28.在碳素结构钢中,( A.Q235-A· F C.Q235-C· F

A )不宜用于焊接结构。 B.Q235-B· F D.Q235-D· F ( A ) 厚的钢板强度设计值最高。

29.有四种不同厚度的 Q345 钢,其中 A.12 mm B.18 mm

C.36 mm D.52 mm

30.格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计,但强度设计 值要乘以折减系数以考虑( A.剪力的影响 B.单面连接偏心的影响 C.构件的焊接缺陷形的影响 D.节点构件不对中的影响 31.下图为承受固定集中力设计值 F(包括梁自重)的等截面组合梁, 截面 1 - 1 处 需验算折算应为,其验算部位为( C ) B )

A.1

B.2

C.3

D.4

32. 焊 接 之 字 形 梁 的 腹 板 局 部 稳 定 常 采 用 配 置 加 劲 肋 的 方 法 来 解 决 , 若

4

h0/tw>160

235 / f y

时,

( D )



A.可能发生剪切失稳,应配置横向加劲肋 B.可能发生弯曲失稳,应配置纵向加劲肋和横向加劲肋 C.可能发生弯曲失稳,应配置横向加劲肋 D.可能剪切失稳和弯曲失稳,应配置横向加劲肋和纵向加劲肋 33.梁的支承加劲肋应设置在( B ) A.弯曲应力大的区段 B.上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 C.剪应力较大的区段 D.有吊车轮压的部位 34.按钢结构设计规范规定,实腹式轴心受压构件整体稳定性的公式 N/?A≤f 的物 理意义是 ( D ) 。

A.构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值 B.构件截面上最大应力不超过钢材强度设计值 c.构件截面上的平均应力不超过欧拉临界应力设计值 D.构件轴心压力设计值不超过结件稳定极限承载力设计值 35.在下图中的连接中,角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸 hf 应满足 ( B ) 。

A.hf.min = 1.5 10 ≤hf≤hf.max = 1.2 x 10 B.hf.min = 1.5 12 ≤hf≤hf.max = 10-(1~2) C.hf.min = 1.5 10 ≤hf≤hf.max = 1.2 x 12 A.hf.min = 1.5 12 ≤hf≤hf.max = 10-(1~2) 36.两端铰接的轴心受压构件,截面如下图所示,在不改变钢种、构件截面类别和
5

翼缘、腹板截面面积的情况下(

D )采用可提高其承载力。

A.调整构件在弱轴方向的计算长度,或加大腹板高度减少厚度 B.改变构件端连接构造,或增设侧向支承点来减小弱轴方向的计算长度,或减小翼 像宽度加大厚度 C.调整构件弱轴方向的计算长度,或减小翼缘宽度加大厚度 D.增大构件端部连接约束,或增加侧向支承点来减小在弱方向上的计算长度,或减 少翼像厚度加大宽度 37.单轴对称实腹式压弯构件,弯矩作用在对称平面并使较宽翼缘受压,其弯矩作
N ? mx M x N ?tx M x ? ? f ? ? f ? A ? W ( 1 ? 0 . 8 N / N ) A W ( 1 ? 1.25N / N Ex ) x 1x Ex 2x 用平面内的整体稳定采用 x 和 计算,

其中的?x,W1x,W2x 的取值为(

D )



A.?x 相同;W1x 和 W2x 为绕对称轴的较大和较小翼缘最外纤维毛截面模量 B.?x 不同;W1x 和 W2x 为绕非对称轴的较大、较小翼缘最外纤维净截面模量 C.?x 不同;W1x 和 W2x 为绕非对称轴的较大、较小翼缘最外纤维净截面模量 D.?x 不同;W1x 和 W2x 为绕非对称轴的较大、较小翼缘最外纤维净截面模量 38.高强度螺栓摩擦型连接与高强度螺栓承压型连接主要区别是( D A.预拉力不同 B.连接处构件接触面的处理方法不同 C.采用的材料等级不同 D.设计计算方法不同 39.钢材的设计强度是根据( (A)比例极限 (B)弹性极限 C )确定的。 (C)屈服点 (D)极限强度 ) 。 )

40.钢结构梁计算公式 ? ?

Mx 中?x ( C ? xWnx

6

(A)与材料强度有关 (B)是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 (C)表示截面部分进入塑性 (D)与梁所受荷载有关

二、填空题 1 .钢材五项机械性能指标是 弯 、 冲击韧性 。 热脆 现象。 抗拉强度 、屈服点 、 伸长率 、 180 度冷

2.钢材中氧的含量过多,将使钢材出现

3.支承加劲肋应验算的内容是 腹板平面外的稳定性 、 端面承压强度 、 支承加 劲肋与腹板的连接焊缝 。 弯曲 屈曲。

4.双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是 5.采用手工电弧焊焊接 Q345 钢材时应采用 6.焊接残余应力不影响构件的 静力强度 8hf 和 E50 焊条。 。 40mm

7.角焊缝的最小计算长度不得小于



8.冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下 塑性应变能力 和 质量 的综合指标。 9.时效硬化会改变钢材的性能,将使钢材的
10 、 轴 心 受 压 构 件 整 体 屈 曲 失 稳 的 形 式 有

强度

提高, 塑性、韧性

降低。

弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失



。 塑性破坏 和 脆性破坏 、 。 两种。

11、钢材的两种破坏形式为

12、横向加劲肋按其作用可分为

间隔加劲肋

支承加劲肋

13 、轴心受拉构件的承载力极限状态是以 为极限状态的。

净截面平均应力小于钢材屈服点

三、判断题(正确的画√,错误的画 x)

1. 钢材中硫含量过多会引起钢材的冷脆;磷含量过多会引起钢材的热脆。(x ) 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
7

时的极限状态。(√ ) 3.轴心受压构件,应进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。(√ ) 4.轴心受拉构件计算的内容有强度、刚度和稳定性。(x ) 5.计算双肢格构式轴心受压构件绕虚轴 x 轴弯曲的整体稳定时,其轴心受压整体稳 定系数 φ 应根据换算长细比查表确定。(√ ) 6.碳的含量对钢材性能的影响很大,—般情况下随着含碳量的增高,钢材的塑性 和韧性逐渐增高。(x) 7 ,承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接,当应力变化的循环次数。 n≥5X104 次时,应进行疲劳验算。(√) 8.角焊缝中的最大焊脚尺寸 hfmax=1.2t,其中 t 为较厚焊件厚度。(x ) 9.采用普通螺栓连接时,栓杆发生剪断破坏,是因为螺栓直径过细。(√ ) 10.双轴对称截面的理想轴心受压构件,可能发生弯曲屈曲和扭转屈曲。(√ ) 11.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(√ )。

12.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所能接受程 度( √ )。

13.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( x )。

14.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( x )。

15.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 ?cr 与压杆长细比? 之间的关系曲线。 (√ )

16. 格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界为比长细比 ? 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 ( √ )。

17.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, 出现塑性铰时来建立的计算公式( x )。

18.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 计,而不是整体稳定控制设计( x )。

19.在焊接连接中,角焊缝的焊脚尺寸 hf 愈大,连接的承载力就愈高。( x )。
8

20.计算格构式压弯构件的缀件时,应取构件的剪力和按式 V=Af 的剪力两者中的较大值进行计算( 四、简答题 1.抗剪普通螺栓连接有哪几种可能的破坏形式? √ )。

f y / 235 /85 计算

答: 螺栓抗剪连接达到极限承载力时, 可能的破坏形式有四种形式: ①栓杆被剪断; ②螺栓承压破坏;③板件净截面被拉断;④端板被栓杆冲剪破坏。 2.简述钢结构连接方法的种类。 答;钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种。 3.格构式构件截面考虑塑性发展吗? 答:格构式构件截面不考虑塑性发展,按边缘屈服准则计算,因为截面中部空心。 4. 普通螺栓连接受力情况可分为哪几类? 答:螺栓只承受剪力;螺栓只承受拉力;螺栓承受剪力和拉力的共同作用。 5.减小焊接应力和焊接变形的设计上措施有哪些? 答:1)焊接位置安排要合理; 2)焊缝尺寸要适当; 3)焊缝的数量要少,且不宜过分集中; 4)应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉; 5)尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。 6.影响钢材脆性的因素? 答:化学成分(P、N导致冷脆,S、O引起热脆)、冶金缺陷(偏析、非金属夹杂、裂 纹、起层)、温度(热脆、低温冷脆)、冷作硬化、时效硬化、应力集中以及同号三 向主应力状态等均会增加钢材的脆性。 7.防止受弯构件腹板局部失稳的途径? 答:(1)增加腹板的厚度tw但此法不很经济; (2)设置加劲肋作为腹板的支承,将腹板分成尺寸较小的区段,以提高其临界应力, 此法较为有效。加劲肋布置方式有:①仅加横向加劲肋;②同时设横向加劲肋和纵向 加劲肋;③同时设横向加劲肋和受压区的纵向加劲肋及短加劲肋。 8.请撰写轴心拉杆的强度计算公式,及说明各字母所代表含义? 答:(一)强度计算 轴心拉杆的强度计算公式为:

9

? ?

N ? fd A

式中 N——轴心拉力; An——拉杆的净截面面积; f——钢材抗拉强度设计值。 9.影响轴心压杆整体稳定的因素? 答: 轴压构件的稳定极限承载力受到以下多方面因素的影响:①构件不同方向的长细 比;②截面的形状和尺寸;③材料的力学性能;④残余应力的分布和大小;⑤构件 的初 弯曲和初扭曲;⑤荷载作用点的初偏心 ;⑦支座并非理想状态的弹性约束力 ; ③构件 失稳的方向等等。 因此,目前以具有初始缺陷的实际轴心压杆作为力学模型,用开口薄壁轴心压杆的 弹性微分方程来研究轴压杆的稳定问题。 10.拉弯和压弯构件的整体失稳破坏包括几个方面? 答: 拉弯和压弯构件整体失稳破坏包括几个方面:(1)单向压弯构件弯矩作用平面内的 失稳,这在弯矩作用平面内只产生弯曲变形,不存在分校现象,属于极值失稳 ;(2) 单向压弯构件弯矩作用平面外失稳,即在弯矩作用平面外发生侧移和扭转,又称弯 扭失稳, 这种失稳具有分校失稳的特点;(3)双向压弯构件的失稳, 即同时产生双向弯 曲变形并伴随有扭转变形的失稳。 11.钢结构焊接形式? 答:按两焊件的相对位置,分为平接、搭接和顶接;对接焊缝按受力方向与焊缝长度 方向的关系,分为直缝和斜缝; 角焊缝按受力方向与焊缝长度方向的关系,分为端 缝 和侧缝; 按焊缝连续性,分为连续焊缝和断续焊缝; 按施工位置,分为俯焊、立 焊、横 焊、仰焊。 12.普通螺栓连接,螺栓的排列和构造要求? 答:(1)受力要求: 1)端距限制——防止孔端钢板剪断,≥2d0; 2)螺孔中距限制——限 制下限以防止孔间板破裂,即保证3d0限制上限以防止板间翘曲。 (2)构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀,限制螺孔中距最大值。 (3)施工要求:为便于拧紧螺栓,宜留适当间距(不同的工具有不同要求)。

五、计算题

10

1、验算图示角焊缝连接的强度。已知承受静荷载,钢材为 Q235-AF,焊条为 E43 型, f fw ? 160N mm2 ,偏离焊缝形心的力 F ? 500 kN , e ? 100 mm , h f ? 10mm, 图中尺寸单位:mm,无引弧板。

五(1)题图

解:将外力 F 移向焊缝形心,得:
N? F 2 F 2 Fe 2

V ?

M ?

?fN ?

N 500? 103 ? ? 66.47N / mm2 ? helw 2 ? 2 ? 0.7 ?10? (400? 20)

?f ?

V 500? 103 ? ? 66.47N / mm2 h l ? e w 2 ? 2 ? 0.7 ?10? (400? 20) M 6 ? 500? 103 ? 100 ? ? ? 104.95N / mm2 2 W 2 ? 2 ? 0.7 ? 10 ? (400? 20)

?f

M

(

?f 2 104.95 ? 66.47 2 ) ?? 2 ( ) ? 66.472 ? 155.44N / m m2 ? f fw ? 160N / m m2 f ? ?f 1.22

11

2、验算图示普通螺栓连接时的强度。已知螺栓直径 d ? 22 mm ,C 级螺栓,螺栓和 构件材料为 Q235,外力设计值 F ? 150 kN , f vb ? 140N mm2 , f t b ? 170N mm2 ,

f cb ? 305N mm2 , Ae ? 3.03cm2 。

五(2)题图

解: Ntb ? Ae f t b ? 3.03?102 ?170?10?3 ? 51.51kN
N vb ? nv

?d 2
4

f vb ? 1 ?

3.14 ? 222 ? 140? 10?3 ? 53.19kN 4

b Nc ? d ?t f cb ? 22?18? 305?10?3 ? 120.78kN

受力最大的1号螺栓所受的剪力和拉力分别是:
Nv ? F 150 ? ? 18.75kN n 8

Nt ?

My1 150? 200? 240 ? ? 40.18kN 2 m? yi 2 ? (802 ? 1602 ? 2402 )

(

Nv 2 Nt 2 18.75 2 40.18 2 ) ?( b ) ? ( ) ?( ) ? 0.86 ? 1 b 53.19 51.51 Nv Nt
螺栓连接强度满足要求。

b Nv ? 18.75kN ? Nc ? 120.78kN

3.计算图示连接的焊缝长度。已知 N=900kN(静力荷载设计值) ,手工焊,焊条 E43 型, h f ? 10mm, f fw =160N/mm2 。

12

五(3)题图

解 :

N1 ? ? 1 N ?

2 ? 900 ? 600 KN 3

1 N 2 ? ? 2 N ? ? 900 ? 300 KN 3

l w1

N1 600? 103 ? ? ? 268m m 2 ? 0.7h f f fw 2 ? 0.7 ? 10 ? 160

l w2 ?

N2 300? 103 ? ? 134m m 2 ? 0.7h f f fw 2 ? 0.7 ? 10 ? 160

l1 ? lw1 ? 2h f ? 268? 2 ?10 ? 288mm

取 l1 ? 290mm

l2 ? l w2 ? 2h f ? 134? 2 ?10 ? 154mm

取 l 2 ? 155mm

4.试验算图示简支梁的整体稳定性。已知作用在梁跨中的荷载设计值 F=300kN, 忽 略 梁 自 重 产 生 的 内 力 , 采 用 Q235 钢 材 , fy=235N/mm2 ,

13

2 ? ? ? ? y t1 ? 4320 Ah ? 235 ? 1? ? ? ?b ? f=215N/mm , ? b ? ? b 2 , 跨中有两等距离侧向支 ? ? ? fy 4.4h ? ? y Wx ? ? ? ?

2

' 撑, ? b =1.20, ? b = 1.07 ?

0.282

?b

≤1.0,

截面几何特性:A=158.4cm2,Ix=268206cm4,Iy=5122cm4。

五(4)题图

解: (1)截面几何特性

Iy Ix 2 ? 268206 ? ? 5 2 1cm 8 3 iy ? ? 5.69 cm h 102.8 A 2 Fl 300 ? 12 Mx ? ? ?900 (2)内力计算 kNm 4 4
Wx ?

(3)整稳计算

?y ?

l0 y iy

?

400 ? 70.3 5.69

2 ? ? ? ? y t1 ? 4320 Ah ? 235 ? ? ?b ? ? b 2 1? ? ? ?b ? ? ? fy ? y Wx ? ? 4.4h ? ? ?

? 1.20 ?
' = 1.07 ? ?b

4320 158.4 ? 102.8 70.3 ? 1.4 2 ? 1? ( ) ? 3.35 ? 0.6 2 5218 4.4 ? 102.8 70.3
0.282

?b

? 1.07 ?

0.282 ? 0.986 3.35

Mx 900? 106 ? ? 175 N/mm2<f=215N/mm2 满足 3 ? ? bWx 0.986? 5218? 10
5.试验算如下图承受静力荷载的拉弯构件强质和刚度。已知荷载设计值 N= 1600kN, F= 55kN,l= 5 m。构件截面为 I45a,截面无削弱,材料为 Q235-BF 钢。
14

答案: ?max = max {28.2,173 .0}= 173.0 <[?] = 150,

N Mx ? ? 201.9 N/mm2< f =215 N/mm2 An ? xWnx
6. 如下图所示热轧普通工字钢截面压弯构件,截面为 I36a,截面无削弱。承受的荷 载设计值为: 轴心压力 N =340 kN, 构件 C 端弯矩 Mx= 98 kN· m。 构件长度 l=6.2m, 两端铰接,两端及跨度中点各设有侧向支承点。材料 Q235 - B·F 钢。试验算该构 件弯矩作用平面外稳定及刚度。

答案: 刚度?= max{?ox,?y} = 111. 5 < [?] = 150; 弯矩作用平面外稳定,

N ? M ? ? tx x ? 209.5 N/mm2<f =215 N/mm2。 ?y A ?bW1x

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