K201509《钢结构》复习题及答案

《钢结构》课程复习题

一、单项选择题

1 在构件发生断裂破坏前，无明显变形的情况是 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 2 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。

(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 3 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 (B)提高结构的静力强度 (C)不影响结构的静力强度 (D)需根据实际情况确定 4 直角角焊缝的有效厚度he的取值为 。

(A)0.7hf (B)4mm (C)1.2hf (D) 1.5hf 5 轴心受压杆的强度与稳定，应分别满足 。

(A)NNNNf,f (B) f,f AnAnAnANNNNf,f (D) f,f AAnAA(c) 式中，A为杆件毛截面面积；An为净截面面积。

6 配置加劲肋提高梁腹板局部稳定承载力，当h0tw170235fy时 。 (A)可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋 (B)只可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋 (C)应同时配置纵向和横向加劲肋 (D)增加腹板厚度才是最合理的措施

7 计算格构式压弯构件的缀件时，剪力应取 。

(A)构件实际剪力设计值 (B)由公式Vfy235Af85计算的剪力

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(C)构件实际剪力设计值或由公式V大值

(D)由VdMdx计算值

fy235Af85计算的剪力两者中较

8 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应 。 (A)设置纵向加劲肋 〔B)设置横向加劲肋 (c)减少腹板宽度 (D)增加翼缘的厚度

9 当梁整体稳定系数b>0.6时，用b代替b主要是因为 。 (A)梁的局部稳定有影响 〔B)梁已经进入弹塑性阶段 (c)梁发生了弯扭变形 (D)梁的强度降低了 10 实腹式偏心受压柱平面内整体稳定计算公式

mxMxNf中的mx是 。 xAW10.8NNxxEx （A）等稳定系数 (B)等强度系数 (c) 等刚度系数 (D) 等效弯矩系数 11 钢材在低温下，强度 。

(A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降

12 钢材在复杂应力状态下屈服条件是 等于单向拉伸时的屈服点决定的。

(A)最大主拉应力1 (B)最大剪应力1 （c)最大主压应力3 (D)折算应力z

13 工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为 。

(A) (C)

h0h≤(25+0.1)235fy； (B) 0≤80235fy； twtwh0≤170235fy twh0≤(16a0+0.5+25) 235fy； tw第 2 页 共 17 页

(D)当0≤a0≤1．6时，

当1．6其中，a0h0≤(48a0+0.5-26.2) 235fy； twmaxmin

max14 一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是 。 A)螺杆的抗剪承载力 (B)被连接构件(板)的承压承载力 C)前两者中的较大值 (D)A、B中的较小值

15 钢材内部除含有Fe，C外，还含有害元素 。 (A)N，O，S，P (B)N，O，Si (C)Mn，O，P (D)Mn，Ti 16 动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于 。

（A）40hf （B）60hf （C）80hf （D）120hf

17 实腹式轴心受拉构件计算的内容有 。

(A) 强度 (B) 强度和整体稳定 (C) 强度、整体和局部稳定 (D) 强度和刚度 18 施工中，不能采用 方法减小构件的残余应力 (A)加强构件约束，阻止变形 (B)锤击法

(C)焊件预热 (D)焊后退火 19 梁的最小高度是由 控制的。

(A)强度 (B)建筑要求 (C)刚度 (D)整体稳定 20 符号L 125×lO表示 。

(A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢

21 钢材的标准应力-应变曲线是 试验得到的？

（A） 冷弯试验； （B）单向拉伸试验； （C）疲劳试验；（D）冲击试验 22 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

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（A）格构式构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹式构件； （B）考虑强度的降低的影响； （C）考虑剪切变形的影响；

（D）考虑单肢失稳对构件承载力的影响；

23 实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的x主要是考虑

（A） 截面塑性发展对承载力的影响； （B） 残余应力的影响； （C） 初始弯矩的影响； （D） 初始偏心的影响；

24 图示普通螺栓连接中，受力最大的螺栓位置是 （A）a （B）b （C）c （D）d

25 Q345钢材中的345表示钢材的 。

（A） 屈服强度； （B）抗拉强度； （C）比例极限； （D）疲劳强度 26钢材内部除含有Fe，C外，还含有益元素 。 (A)N，O，S，P (B) Mn，Si (C)Mn，O，P (D)Mn，S 27当钢材具有较好的塑性时，下列正确的描述是 。

(A) 焊接残余应力会降低结构的静力强度 (B) 焊接残余应力提高结构的刚度 (C) 焊接残余应力不影响结构的静力强度

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(D) 焊接残余应力不影响结构的刚度

二、填空题

1. 高强螺栓根据螺栓受力性能分为 两种。 2. 钢材是理想的 体。

3. 钢结构主要的连接方式有 连接和 连接。 4．钢材中化学元素硫的含量太多会引起钢材的 。

5．轴心受压构件整体失稳的形式有 、 、 。 6．对接焊缝采用斜焊缝时，可以提高承载能力，当满足 条件，不必计算焊缝强度。

7．角焊缝按照力的方向和长度方向的不同分为 和 。

8. 钢材中化学元素磷的含量太多会引起钢材的 冷脆 。 9. 钢材的强度设计值是以 屈服强度 为标准的。

10. 同等钢号的钢板，随着钢板厚度的越来越薄，钢板的强度 高 。

三、问答题

1 钢结构的特点是什么？

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（1）建筑钢材强度高，塑性和韧性好；（2）钢结构重量轻；（3）材质均匀，与力学计算的假定比较符合；（4）钢结构制作简便，施工工期短；（5）钢结构密封性好；（6）钢结构耐腐蚀性好；（7）钢材耐热来耐火；（8）钢结构可能发生脆性断裂。

2. 钢结构对材料的要求有哪些？

答案：钢材的种类繁多，性能差别很大，适用于钢结构的钢材只是其中的一小部分。用作钢结构的钢材必须满足下列要求。

（1） 强度要求

用作钢结构的钢材必须具有较高的抗拉强度和屈服点。钢结构设计中常把钢材应力达到屈服点作为承载能力极限状态的标志、因此其值高可以减小截面，从而减轻自重，节约钢材，降低造价。而抗拉强度是钢材塑性变形很大且将破坏时的强度，其值高可以增加结构的安全保障。

（2 ） 变形能力

钢材有两种完全不同的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。

塑性破坏的主要特征是破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线；只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗：由于塑件破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间校长，容易被发现和抢修加固，因此不至发生严重后果。钢材塑性破坏前的较大塑性变形能力，可以实现构件和结构中的内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力，钢结构的塑性设计就是建立在这种足够的塑性变形能力上。

脆性破坏的主要特征是破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形．而突然迅速断裂。计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始，破坏后的断口平直，呈有光泽的昆粒状或有人字纹。出于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别汽意防止这种破坏的发生。

（3 ）加工性能

加工性能包括冷、热加工和可焊性能。钢材应具有良好的加工性能，以保证其不但易于加工成各种形式的结构，而且不致因加工对强度、塑性及韧性带来较大的不利影响。 此

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外，根据结构的具体工作条件，在必要时还要求钢材具有适应低温和腐蚀性环境、抵抗冲击及疲劳荷载作用的能力。

3 简述普通螺栓的五种破坏形式，其中哪几种破坏形式通过构造保证，如何保证，哪几种破坏形式通过计算保证？

普通螺栓的五种破坏形式：（1）螺栓杆被剪坏；（2）螺栓杆或板件被挤压破坏；（3）板件端部被剪坏；（4）板件被拉断；（5）螺栓杆受弯破坏。其中（3）（5）通过构造保证，（3）通过限制端距≥2d0，（5）通过板叠厚度≤5d，其是d为螺栓直径，d0为螺栓孔径。（1）（2）（4）通过计算保证。 4. 影响受弯构件整体稳定的因素有哪些？

5 钢结构设计中为什么用屈服强度作为钢材的强度设计值，而不用抗拉强度？

因为钢材经过屈服强度后将进入塑性变形阶段，虽然不会破坏，但其变形是不可逆的。在工程设计中，需要的不只是不破坏，关键是能正常使用。发生塑性变形后会影响构件及结构的正常使用，因此材料强度不能取抗拉强度，只能取屈服强度。屈服强度作为设计强度标准值。因为钢材过了屈服强度后，会有一定的延伸率，这段时期钢材的强度会低的。对无明显屈服点的钢材，其设计强度应以极限强度的75%来定。

6 承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓在受剪状态的计算有何不同？

摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接杆件按弹性整体受力。

承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接 板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪 切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压 破坏作为连接受剪的极限状态。

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7轴心压杆的整体失稳形式有哪几种？工字型截面的轴压构件是什么失稳形式？详P189

整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。主要有：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲三种。

C及以上时，因此高温作用的钢结构，当结构可能受到炽热一旦钢结构的温度达600°

C以上或在短时间内可能受到火焰作熔化金属的侵害时，当结构表面长期受辐射热达150°

用时，轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的细长程度有时也有关系。一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。单轴对称截面如不对称工形截面、[形截面、T形截面等，在绕非对称轴失稳时也是弯曲失稳；而绕对称轴失稳时，不仅出现弯曲变形还有扭转变形，称为弯扭失稳；

8相同钢种的薄钢板和厚钢板的强度哪个更高？为什么？

钢材的轧制能使金属的晶粒弯细，并消除显微组织的缺陷，也可使浇注时形成的气孔，裂纹和疏松，在高温和压力作用下焊合。因而经过热轧后，钢材组织密实，改善了钢材的力学性能，薄板因辊轧次数多，其强度比厚板高

9钢材在高温下的性能如何？为什么?

钢材的性能受温度影响十分明显，以低碳钢在不同正温下的单调拉伸试验为例，在150°C以内，钢材的强度、弹性模量和塑性均与常温相近，变化不大。但在250°C左右，抗拉强度有局部性提高，伸长率和断面收缩率均降至最低，出现了所谓的蓝脆现象。显然钢材的热加工应避开这一温度区段。在300°C以后，强度和弹性模量均开始显著下降，塑性显著上升，达到600°C时，强度几乎为零，塑性急剧上升，钢材处于热塑性状态。

由上述可看出，钢材具有一定的抗热性能，但不耐火，一旦钢结构的温度达600°C及以上时，会在瞬间因热塑而倒塌。因此高温作用的钢结构，应根据不同情况采取防护措施；当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，应采用砖或耐热材料做成的隔热层加以保护；当结构表面长期受辐射热达150°C以上或在短时间内可能受到火焰作用时，应采取有效的防护措施。

四 名词解释

疲劳破坏

疲劳破坏，指材料在远低于材料强度极限的交变应力作用下，材料发生破坏的现象。

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蓝脆现象

不同种类的钢筋，其强度随温度的变化规律有所不同。对于钢筋混凝土结构常用的普通低碳钢，随着温度的升高，屈服台阶逐渐减小，到300℃时屈服台阶消失。400℃以下时，随温度升高，钢筋的抗拉强度和硬度均比常温略高，但是塑性降低。这种现象称为蓝脆现象。

应力集中

在材料断面急剧变化，结构形状急剧变化，材料内部有气孔、夹渣等缺陷，断面开孔等部位，应力比正常值高出许多，这种现象就叫应力集中。

五、计算题

1. 验算图示直角角焊缝的强度。已知静荷载F=120kN（设计值）， hf =8mm ，钢材为Q235－BF钢，手工焊，焊条为E43型，ffw160Nmm2 。

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2. 图示为一管道支架，支柱的设计压力为N1600KN（设计值），柱两端铰接，钢材为Q235，钢材强度设计值f215N/mm2 柱截面采用焊接工字形截面（对

x和y轴均属b类），翼缘板为焰切边，截面无削弱，150。验算支柱的整体

稳定和局部稳定是否满足要求。

b类截面轴心受压构件的稳定系数

fy235 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 30 40 50 60 70 0.970 0.967 0.963 0.960 0.957 0.953 0.950 0.946 0.943 0.939 0.936 0.932 0.929 0.925 0.922 0.918 0.914 0.910 0.906 0.903 0.899 0.895 0.891 0.887 0.882 0.878 0.874 0.870 0.865 0.861 0.856 0.852 0.847 0.842 0.838 0.833 0.828 0.823 0.818 0.813 0.807 0.802 0.797 0.791 0.786 0.780 0.774 0.769 0.763 0.757 0.751 0.745 0.739 0.732 0.726 0.720 0.714 0.707 0.701 0.694 第 11 页 共 17 页

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3 验算如下图所示轴心受压柱的整体稳定性。柱两端为铰接，柱长为5m，焊接工形组合截面，火焰切割边翼缘（对x和y轴均属b类），承受轴心压力设计值N=1200kN，采用Q235钢材，向)支承。

在柱中央有一侧向(x轴方

b类截面轴心受压构件的稳定系数

fy235 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 30 40 50 60 70

0.970 0.967 0.963 0.960 0.957 0.953 0.950 0.946 0.943 0.939 0.936 0.932 0.929 0.925 0.922 0.918 0.914 0.910 0.906 0.903 0.899 0.895 0.891 0.887 0.882 0.878 0.874 0.870 0.865 0.861 0.856 0.852 0.847 0.842 0.838 0.833 0.828 0.823 0.818 0.813 0.807 0.802 0.797 0.791 0.786 0.780 0.774 0.769 0.763 0.757 0.751 0.745 0.739 0.732 0.726 0.720 0.714 0.707 0.701 0.694 第 13 页 共 17 页

4 试设计如图所示角钢与连接板的连接角焊缝（三面围焊）。 轴心力设计值 N＝830kN （静力荷载）角钢为 2∟125×80×10，长肢相连，hf=8mm，连接板厚度t＝12mm，钢材 Q235，手工焊，焊条 E43系列。

hfmax=t-(1～2)mm=10mm-(1～2)mm=9mm或8mm hfmax=1.2tmin=1.2×10mm=12mm，

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取

hf=8mm。

正面角焊缝所能承受的内力

肢背和肢尖焊缝分担的内力

=0.65×830-0.5×273kN=403kN

=0.35×830-0.5×273kN=154kN

肢背和肢尖焊缝需要的焊缝实际长度为

=取235mm

=，取95mm

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