K201603《钢结构》复习题及答案.doc

厦门大学网络教育2015-2016学年第二学期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 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2 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 (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 C 。(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的取值为 A 。(A)0.7 (B)4mm (C)1.2 (D) 1.55 轴心受压杆的强度与稳定，应分别满足 B 。(A) (B) (c) (D) 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，当时 C 。 (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 C 。(A)构件实际剪力设计值(B)由公式计算的剪力(C)构件实际剪力设计值或由公式计算的剪力两者中较大值(D)由计算值8 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应 B 。 (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0.6时，用代替主要是因为 B 。 (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 中的是 D 。 （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 B 。(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 D 等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力 (B)最大剪应力 （c)最大主压应力 (D)折算应力13 工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为 D 。(A)(25+0.1)； (B) 80； (C)170 (D)当016时，(16+0.5+25) ；当162.0时，(48+0.5-26.2) ； 其中，14 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 (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 。 (A)N，O，S，P (B)N，O，Si (C)Mn，O，P (D)Mn，Ti16 动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于 A 。（A）40 （B）60 （C）80 （D）12017 实腹式轴心受拉构件计算的内容有 B 。 (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 A 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 C 控制的。 (A)强度 (B)建筑要求 (C)刚度 (D)整体稳定20 符号L 125lO表示 B 。(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 B 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 D （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主要是考虑 A （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）a （B）b （C）c （D）d25 Q345钢材中的345表示钢材的 A 。（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 B 。 (A)N，O，S，P (B) Mn，Si (C)Mn，O，P (D)Mn，S27当钢材具有较好的塑性时，下列正确的描述是 C 。(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(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 承压型 和 摩擦型 两种。2. 钢材是理想的 弹塑性 体。3. 钢结构主要的连接方式有 焊接 连接和 螺栓 连接。4钢材中化学元素硫的含量太多会引起钢材的 热脆 。5轴心受压构件整体失稳的形式有 弯曲屈曲 、 扭转屈曲 、 弯扭屈曲 。6对接焊缝采用斜焊缝时，可以提高承载能力，当满足 斜焊缝轴线和外力之间的夹角 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 平等于力作用方向的侧面角焊缝、垂直于力作用方向的正面角焊缝 和 与力作用方向斜交的斜向角焊缝和围焊缝 。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 越来越高 。三、问答题1 钢结构的特点是什么？（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：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，且变形持续时间较长，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。（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，而且不至因加工对强度、塑性及韧性带来较大的不利影响。此外，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？答：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20d0，（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？（1）荷载种类；（2）荷载作用位置；（3）截面刚度，E1、G1等；（4）受弯构件的支承条件。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？答：（1）它是钢材开始 塑性工作的特征点。钢材屈服后，塑性变形很大，极易被人们察觉，可及时处理，避免发生破坏（2） 从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度和屈服点之比（强屈比） ，是钢结构极大的后备强度，使钢结构不会发生真正的塑性破坏，比较安全可靠。在高层钢结构中，用于八度地震区时，为了保证结构具有良好的抗震性能，要求钢材的强屈比不得低于1.56 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？答：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。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？答：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。 一旦钢结构的温度达600及以上时，因高温作用的钢结构，当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，当结构表面长期受辐射热达150以上或在短时间内可能受到火焰作用时，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？答：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，薄板加辊扎次数多，其强度比厚板高。9钢材在高温下的性能如何？为什么?答：钢材的性能受温度影响十分明显，以低碳钢在不同高温下的单调拉伸试验为例，在150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防护；当结构表面长期受辐射热达150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。蓝脆现象：蓝脆现象由形变时效引起钢材的机械性能变化中,在300附近有抗拉强度、硬度升高,而延 伸率、断面收缩率下降的现象应力集中：由于钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、厚度变化、形状变化、内部缺陷等原因，使这些区域产生局部高峰应力，这种现象叫应力集中。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Q235BF钢，手工焊，焊条为E43型， 。（参考第三章课件例题3）解：将F移至焊缝形心代入2. 图示为一管道支架，支柱的设计压力为（设计值），柱两端铰接，钢材为Q235，钢材强度设计值 柱截面采用焊接工字形截面（对和轴均属类），翼缘板为焰切边，截面无削弱，。验算支柱的整体稳定和局部稳定是否满足要求。（参考第四章课件例题2）类截面轴心受压构件的稳定系数0123456789200.9700.9670.9630.9600.9570.9530.9500.9460.9430.939300.9360.9320.9290.9250.9220.9180.9140.9100.9060.903400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.6943 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（对和轴均属类），承受轴心压力设计值N=1200kN，采用Q235钢材，在柱中央有一侧向(x轴方向)支承。（参考第四章课件例题2）类截面轴心受压构件的稳定系数0123456789200.9700.9670.9630.9600.9570.9530.9500.9460.9430.939300.9360.9320.9290.9250.9220.9180.9140.9100.9060.903400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694解： 整体稳定满足要求，截面无削弱，故强度自然满足。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 N830kN （静力荷载）角钢为 21258010，长肢相连，hf=8mm，连接板厚度t12mm，钢材 Q235，手工焊，焊条 E43系列。（参考第三章课件例题2）hfmax=t-(12)mm=10mm-(12)mm=9mm或8mm hfmax=1.2tmin=1.210mm=12mm，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=0.65830-0.5273kN=403kN =0.35830-0.5273kN=154kN肢背和肢尖焊缝需要的焊缝实际长度为 = 取235mm = 取95mm5. 验算图示屋架下弦端板和柱翼缘板的C级M20螺栓连接，有效面积Ae=245mm2，。竖向剪力设计值V=450kN由支托承受，弯矩设计值M=60kN.m。第 14 页 共 14 页