钢结构 - 习题集（含答案）

《钢结构》课程习题集

【说明】：本课程《钢结构》（编号为06004）共有单选题,填空题1,判断改错题,计算题,简答题等多种试题类型，其中，本习题集中有[判断改错题]等试题类型未进入。

一、单选题

1. 钢结构最大的优点在于（ ）。

A.塑性和韧性好 B.接近匀质等向体 C.钢材具有可焊性

D.钢材强度高自重轻 2. 钢结构的最大缺点是（ ）。

A.造价高，不经济 B.防火性能差 C.耐腐蚀性能差 D.脆性断裂 3. 在其他条件（如荷载、跨度等）相同的情况下，自重最轻的是（ ）。

A.木结构 B.钢筋混凝土结构 C.钢结构 D.砖石结构

4. 钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（ ）。

A.不变 B.降低

C.升高

D.稍有提高，但变化不大

5. 钢结构表面长期承受某一温度下的辐射热时，需加隔热保护层。该温度是（ A.150°C B.250°C C.320°C D.600°C 6. 大跨度结构应优先选用钢材，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.钢材接近各项均质体，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

7. 钢中主要的有害元素是（ ）。

A.硫、磷、碳、锰 B.硫、磷、硅、锰 C.硫、磷、氮、氧

D.硫、磷、硅、碳

8. 钢中硫和氧的含量超过限值时，会使钢材（ ）。

A.变软 B.热脆

C.冷脆

D.变硬

9. 在常温和静载作用下，焊接残余应力对下列哪一项无影响（ ）。

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。

）

A．强度 C．低温冷脆 A．构件环境温度的变化 C．加载的时间长短 A.流幅 C.可焊性

B．刚度

D．疲劳强度 B．荷载的不均匀分布 D．构件截面的突变

10. 在钢构件中产生应力集中的因素是（ ）。

11. 目前结构工程中钢材的塑性指标，最主要用（ ）表示。

B.冲击韧性 D.伸长率

12. 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按（ ）计算。

A.荷载标准值 B.荷载设计值

C.考虑动力系数的标准荷载 D.考虑动力系数的设计荷载

13. 对于承受静荷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 B.可选择Q345钢

C.钢材应有负温冲击韧性的保证 D.钢材应有三项基本保证

14. 在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是（ ）的典型特征。

A.脆性破坏 C.强度破坏 A.脆性破坏 C.强度破坏

B.塑性破坏 D.失稳破坏 B.塑性破坏 D.失稳破坏

15. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ ）的典型特征。

16. 钢材的冷弯性能试验能（ ）。

A.定量判定钢材的塑性性能和质量好坏 B.定性判定钢材的塑性性能和质量好坏 C.定量判定钢材的塑性性能 D.定性判定钢材的塑性性能

17. 钢中含碳量越高（ ）。

A.强度越高 C.可焊性越差

B.塑性和韧性越差 D.综合A，B，C

18. 在碳素结构钢中除纯铁以外的最主要元素是（ ）。

A.锰 B.碳 C.硅 D.硫 19. 在钢材的有益元素中，是脱氧剂的元素是（ ）。 A.锰和硅 B.锰和钒 C.锰和铜 D.硅和钒

20. 钢板按厚度分组的原因是：不同厚度的钢板，其（ ）。 A.承载力大小不同，厚钢板承载力大 B.承载力大小不同，薄钢板承载力大 C.强度大小不同，薄钢板强度大 D.强度大小不同，厚钢板强度大

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21. 钢材经历了应变硬化之后( )。

A.强度提高 C.冷弯性能提高 A.最大应力 C.疲劳应力 A.承受剪切 C.单向拉伸 A.最大主拉应力σ1 C.最大主压应力σ3

B.塑性提高

D.可焊性提高 B.设计应力 D.稳定临界应力 B.承受弯曲

D.两向和三向受力 B.最大剪应力τ1 D.折算应力σeq

22. 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( )。

23. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是( )时的力学性能指标。

24. 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由( )等于单向拉伸时的屈服点决定的。

25. 焊接结构的疲劳强度的大小与( )关系不大。

A.钢材的种类 B.应力循环次数

C.连接的构造细节 D.残余应力大小

26. 下列因素中( )与钢构件发生脆性破坏无直接关系。

A.钢材屈服点的大小 C.负温环境 A.标准值 C.组合值

B.钢材含碳量 D.应力集中 B.设计值 D.最大值

27. 验算组合梁刚度时，荷载通常取( )。

28. 在进行正常使用极限状态计算时，计算用的荷载（ ）。

A.需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数 B.需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数 C.永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数 D.永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数

29. 下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，（ ）为正确的。

Ⅰ. 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； Ⅱ. 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； Ⅲ. 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； Ⅳ. 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.Ⅰ、Ⅲ B.Ⅱ、Ⅲ C.Ⅰ、Ⅳ D.Ⅱ、Ⅳ

30. 钢结构的承载能力极限状态是指（ ）。

A．结构发生剧烈振动 C．因疲劳而破坏 A．受压构件的稳定计算 C．受弯构件的弯曲强度验算

B．结构的变形已不能满足使用需要 D．使用已达五十年 B．梁的挠度验算

D．焊接连接的强度验算

31. 下列（ ）情况属于正常使用极限状态的验算。

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32. 当Q235钢与Q345钢手工焊接时，宜选用（ ）。

A.E43型焊条 C.E55型焊条

B.E50型焊条

D.E50型焊条或E55型焊条 B.杆与孔壁挤压破坏 D.构件端部冲剪破坏

33. 在螺栓连接的五种可能的破坏中，采用构造措施来防止破坏的是（ ）。

A.螺栓杆被剪坏 C.构件被拉断 A.焊接连接 C.摩擦型高强度螺栓连接 A.承载力低，变形小 C.承载力高，变形小

34. 在工业与民用建筑钢结构中，最常用的连接是( )。

B.铆钉连接

D.承压型高强度螺栓连接

B.承载力高，变形大 D.承载力低，变形大

35. 承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓（ ）。

36. 承压型高强度抗剪螺栓的承载力设计值与按摩擦型抗剪高强度螺栓计算的承载力设

计值相比（ ）。

A.后者大于前者 C.前者高于后者

B.两者相等

D.前者大于后者，但不超过30%

37. 斜角焊缝主要用于（ ）。

A.梁式结构 C.钢管结构 A.立焊 C.仰焊 A.摩擦面数目 C.螺栓预应力

B.桁架 D.轻型钢结构 B.俯焊 D.横焊 B.摩擦系数 D.构件厚度

B.最上排螺栓处

D.受压边缘一排螺栓处 B.转角法

D.用普通扳手紧固 B.普通螺栓连接

D.承压型高强度螺栓连接 B.粗制螺栓连接 D.高强度螺栓连接

38. 在设计焊接结构时应使焊缝尽量采用（ ）。

39. 每个高强度螺栓在构件间产生的最大摩擦力与下列哪一项无关（ ）。

40. 弯矩作用下的摩擦型抗拉高强度螺栓计算时，“中和轴”位置为（ ）。

A.最下排螺栓处 C.螺栓群重心轴上 A.扭矩法 C.扭断螺栓尾部 A.焊接连接 C.摩擦型高强度螺栓连接

41. 高强度螺栓不正确的紧固方法是（ ）。

42. 下列最适合动荷载作用的连接是（ ）。

43. 抗剪承载力最低的是（ ）。

A.铆钉连接 C.精制螺栓连接 接破坏可能是（ ）。

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44. 普通螺栓受剪连接中，当螺栓杆直径相对较粗，而被连接板件的厚度相对较小，则连

A.螺栓杆被剪坏 C.板件被拉断 B.被连接板件挤压破坏 D.板件端部冲切破坏

45. 未焊透的对接焊缝计算应按( )计算。

A.对接焊缝 B.角焊缝 C.断续焊缝 D.斜焊缝

46. 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

47. 角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，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

48. 轴心压杆计算时要满足下列哪几种要求（ ）。

A.强度、刚度（长细比）

B.强度、整体稳定、刚度（长细比） C.强度、整体稳定、局部稳定

D.强度、整体稳定、局部稳定、刚度（长细比）

49. 有孔眼削弱的热轧型钢，用作轴心压杆时，一般不需验算的是（ ）。

A.强度 C.局部稳定

B.整体稳定

D.刚度（长细比）

B.长细比、截面形式

D.长细比、截面形式、钢种 B.使截面紧凑

D.使不致发生局部失稳 B.轴心受压构件计算 D.压弯构件计算 B.Q275钢 D.15锰钒钢

50. 在截面面积一定的情况下，轴心受压构件稳定承载力取决于（ ）。

A.长细比 C.长细比、钢种 A.提高杆件的承载能力 C.使制作和安装方便

51. 限制压杆组成板件的宽厚比是为了（ ）。

52. 缀条柱的斜缀条应按（ ）。

A.轴心受拉构件计算 C.拉弯构件计算

53. 细长轴心压杆的钢种宜采用（ ）。

A.Q235钢 C.16锰钢

54. 轴心受压构件翼缘和腹板（工字形截面）的宽厚比验算时，长细比取两主轴方向的较

大者是因为（ ）。

A.安全 B.经济

C.整体稳定由较大长细比方向控制 D.前三者而有之

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55. 实腹式轴心受压构件截面设计的原则是（ ）。

A.等稳定 C.制造省工及A，B A.强度控制 C.整体稳定控制 A.强度 C.强度、局部稳定和整体稳定 A.压杆的残余应力分布 C.材料的屈服点变化

B.等稳定及宽肢薄壁 D.连接简便及C

56. 轴心受压构件在截面无削弱的情况下，一般由( )。

B.刚度控制

D.局部稳定控制

B.强度和整体稳定性

D.强度、刚度（长细比）

57. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有（ ）。

58. 在下列因素中，（ ）对压杆的弹性屈曲承载力影响不大。

B.构件的初始几何形状偏差

D.荷载的偏心大小

59. 普通轴心受压构件的承载力经常决定于（ ）。

A.扭转屈曲 B.弯曲屈曲

C.强度 D.弯扭屈曲

60. 轴心受力构件的强度承载力极限是（ ）。

A.毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度 B.净截面的平均应力达到钢材的屈服强度 C.毛截面的平均应力达到钢材的极限强度 D.净截面的平均应力达到钢材的屈服强度

61. 长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（ ）。

A.弯曲屈曲 C.弯扭屈曲

B.扭转屈曲 D.斜平面屈曲

62. 轴心受压柱的柱脚底板厚底是由（ ）决定的。

A.板的抗剪强度 B.板的抗压强度 C.板的抗弯强度 D.板的抗拉强度

63. 格构式轴心受压构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用了换算长细比，这是因为

（ ）。

A.考虑了强度降低的影响

B.格构式构件的整体稳定承载力高于相同长细比的实腹式构件 C.考虑了剪切变形的影响

D.考虑了单肢失稳对构件承载力的影响

64. 为了提高轴心受压构件的整体稳定，在杆件截面面积一定的条件下，应使杆件截面的

面积分布（ ）。

A.任意分布 B.尽可能远离形心

C.尽可能集中于截面形心处 D.尽可能集中于截面的剪切中心

65. 对长细比很大的轴心压杆，提高其整体稳定性最有效的措施是（ ）。

A.加大截面面积 B.提高钢材强度 C.增加支座约束 D.减少荷载

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66. 轴心受压构件的整体稳定系数与下列哪个因素无关（ ）。

A.截面类别 B.钢号 C.两端连接构造 D.长细比

67. 梁失去整体稳定的主要现象为（ ）。

A.弯曲变形过大 C.截面扭转 A.增加腹板厚度 C.增加横向加劲肋 A.改变翼缘宽度 C.改变腹板高度 A.横向加劲肋 C.纵向加劲肋

B.截面侧弯

D.截面侧弯和扭转 B.增加翼缘板厚度 D.增加纵向加劲肋 B.改变翼缘厚度 D.改变腹板厚度 B.短加劲肋 D.支承加劲肋 B.吊车梁

D.荷载较大的梁

68. 对吊车梁腹板若验算局部压应力不满足要求时，应（ ）。

69. 当梁的截面需要改变时，改变截面错误的方法是（ ）。

70. 梁腹板在移动局部压应力作用下发生局部失稳时，应设置的加劲肋是（ ）。

71. 下列哪种梁的横向加劲肋（支承加劲肋除外）不应与受拉翼缘焊接（ ）。

A.任何情况下的梁 C.高度较大的梁

72. 梁的最小高度是由（ ）控制的。

A.强度 C.刚度 A.弯曲 C.弯扭 A.增大截面 C.设置横向加劲肋

B.建筑要求 D.整体稳定 B.扭转 D.双向弯曲

B.增加侧向支撑点

D.改变荷载作用的位置

73. 单向受弯梁失去整体稳定时是（ ）形式的失稳。

74. 为了提高梁的整体稳定性，（ ）是最经济有效的办法。

75. 下列哪种梁的腹板计算高度可取腹板的高度（ ）。

A.热轧型钢梁 B.铆接组合梁 C.焊接组合梁 D.螺栓连接组合梁

76. 下列梁不必验算整体稳定的是（ ）

A.焊接工字形截面 C.普通型钢梁

B.箱形截面梁

D.有刚性铺板的梁 B.靠近下翼缘 D.靠近受拉翼缘

B.满跨均布荷载作用

D.跨内集中荷载作用在三分点处

77. 梁的纵向加劲肋应布置在（ ）。

A.靠近上翼缘 C.靠近受压翼缘 A.两端纯弯作用 C.跨中集中荷载作用

78. 下列简支梁整体稳定性最差的是（ ）。

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79. 梁在正常使用极限状态下的验算是指（ ）。

A.梁的抗弯强度验算 C.梁的稳定计算

B.梁的挠度计算

D.梁的抗剪强度验算 B.剪力较大的区段

D.有固定集中荷载的部位

80. 梁的支承加劲肋应设在（ ）。

A.弯矩较大的区段 C.有吊车轮压的部位

81. 拉弯构件和压弯构件的强度计算公式（ ）。

A.相同 C.对称截面相同，不对称截面不同 A.轴心力N C.剪力V和弯矩M

B.不相同

D.弯矩大时相同，弯矩小时不同

B.轴心力N和剪力V D.N，V和M B.弯扭屈曲 D.不能肯定

82. 框架柱（压弯构件）的铰接柱脚传递的内力为（ ）。

83. 压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于( )。

A.弯曲屈曲 C.扭转屈曲

84. 等截面框架柱的计算长度系数与（ ）无关。

A.框架柱的支承条件

B.柱上端梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值 C.柱下端梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值 D.所采用的钢号

85. 钢结构实腹式压弯构件一般应进行的计算内容为（ ）。

A.强度、弯矩作用平面外的整体稳定性、局部稳定、变形 B.强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形 C.弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形、长细比

D.强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、长细比

86. 梯形屋架采用再分式腹杆，主要是为了（ ）。

A.减小上弦压力 C.避免上弦承受局部弯曲

B.减小下弦压力 D.减小腹杆内力

87. 三角形屋架适用于（ ）。

A.屋面坡度较陡的有檩屋盖结构 C.屋面坡度较平的有檩屋盖结构 A.刚接 C.柔性连接

B.屋面坡度较陡的无檩屋盖结构 D.屋面坡度较平的无檩屋盖结构 B.弹性嵌固 D.铰接

B.增加屋架的侧向稳定

D.便于屋盖的安全施工和A，B，C

B.轴心受拉构件计算

88. 屋架计算内力时，假定各节点为（ ）。

89. 屋盖支撑的主要作用是（ ）。

A.保证结构的空间刚度 C.传递屋盖的水平荷载 A.轴心受压杆件计算

90. 在有节间荷载作用下，桁架上弦杆按( )。

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C.压弯杆件计算 但半跨内只宜改变一次。

A.20m C.30m A.屋面材料自重 C.雪荷载

D.受弯构件计算

91. 对于跨度大于（ ）的屋架，其弦杆可根据内力变化，从适当的节点部位处改变截面，

B.22m D.24m B.天窗架自重 D.天棚自重

92. 以下（ ）不是屋架承受的永久荷载。

二、填空题1

93. 随着温度的下降，钢材的（ ）倾向增加。 94. 衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为（ ）。

95. 影响构件疲劳强度的主要因素有重复荷载的循环次数、构件或连接的类别和（ ）。 96. 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（ ）的含量不超过

规定值。

97. （ ）是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 98. 钢材中氧的含量过多，将使钢材出现（ ）现象。

99. 钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越（ ）。 100. 衡量钢材塑性性能的主要指标是（ ）。

101. 我国《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）中规定，承受直接动力荷载重复作用

的钢结构构件及其连接当应力变化的循环次数（ ）时应进行疲劳计算。

102. 结构的可靠指标β越大，其失效概率越（ ）。

103. 承载能力极限状态为结构或构件达到（ ）或达到不适于继续承载的变形时的极限

状态。

104. 在对结构或构件进行（ ）极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。 105. 计算结构或构件的强度或稳定性及连接的强度时应采用荷载的（ ）。 106. 计算疲劳和变形时，应采用荷载的（ ）。

107. 对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，结构重要性系数不应小于

（ ）。

108. 侧面角焊缝的工作性能主要是（ ）。 109. 焊接残余应力一般不影响构件的（ ）。

110. 施焊位置不同，焊缝质量也不相同，其中操作最不方便、焊缝质量最差的是（ ）。 111. 摩擦型高强度螺栓依靠（ ）传递外力。 112. 选用焊条应使焊缝金属与主体金属（ ）。

113. 承压型高强度螺栓仅用于（ ）结构的连接中。

114. 采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用（ ）焊条。 115. 在螺栓连接中，最小端距是（ ）。

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116. 轴心受力构件的刚度由（ ）来控制。

117. 计算柱脚底板厚度时，对两相邻边支承的区格板，应近似按（ ）边支承区格板计

算其弯矩值。

118. 格构式轴心受压构件要满足承载能力极限状态，除要求保证强度、整体稳定外，还

必须保证（ ）。

119. 当临界应力?cr小于（ ）时，轴心受压杆属于弹性屈曲问题。 120. 轴心受压构件在截面无削弱的情况下，计算时一般由（ ）控制。 121. 轴心受压柱与梁的连接为（ ）。

122. 为了提高钢梁的整体稳定性，侧向支承点应设在钢梁的（ ）翼缘。 123. 梁的最小高度是由（ ）控制的。

124. 荷载作用在上翼缘的梁较荷载作用在下翼缘的梁整体稳定承载力（ ）。 125. 钢梁在集中荷载作用下，若局部承压强度不满足应采取的措施是（ ）。 126. 组合梁腹板与翼缘间的连接焊缝受（ ）。

127. 当梁的腹板既有横向加劲肋，又有纵向加劲肋时，（ ）加劲肋应在纵、横加劲肋相

交处断开。

128. 实腹式压弯构件在弯矩平面内的屈曲形式为（ ）。 129. 实腹式压弯构件在弯矩平面外的屈曲形式为（ ）。 130. 保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其（ ）。

131. 在框架结构中，一般框架梁与框架柱多采用（ ）连接。 132. 两道上弦横向水平支撑的净距不宜大于（ ）。

133. 梯形屋架在跨度（ ）时，可仅在跨度中央设置一道垂直支撑。 134. 三角形屋架在跨度（ ）时，可仅在跨度中央设置一道垂直支撑。 135. （ ）屋盖是在屋架上直接设置大型钢筋混凝土屋面板。

三、计算题

136. 有一牛腿用M22的精制螺栓与柱的翼缘相连，其构造形式和尺寸如下图所示，钢材

为Q235，已知：F=400KN，

fvb?170N/mm2，

fcb?400N/mm2，验算该牛腿与柱翼

缘的连接能否安全工作。(y1?3x1)

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137. 下图所示的连接承受集中静力荷载P=100kN的作用。被连接构件由Q235钢材制成，

焊条为E43型。已知焊脚尺寸

hf?8mm , ffw?160N/mm2，验算连接焊缝的强度能否

满足要求。施焊时不用引弧板。

138. 下图所示的一围焊缝连接，已知l1?200mm，l2?300mm，e?80mm，

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hf?8mm，

ffw?160N/mm2，静荷载F=370kN，x?60mm，

要求：验算该连接是否安全。

139. 试验算下图所示的斜向拉力设计值F?120kN作用的C级普通螺栓连接的强度。螺

栓M20，钢材Q235，已知

fvb?140N/mm2，

fcb?305N/mm2。

140. 验算下图所示的直角角焊缝的强度。已知焊缝承受的斜向力N?270kN（静荷载

h?8mml?150mm，??60?，设计值），角焊缝的焊脚尺寸f，实际长度w钢材为Q235-B，

手工焊，焊条为E43型，

ffw?160N/mm2，

?f?1.22。

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2f?215N/mm141. 如下图所示的轴心受压柱，已知：N=950kN，钢材为Q235AF，，

A?56cm2 , Ix?5251cm4 , Iy?1775cm4求验算该柱是否安全？ λ φ 30 0.936 40 0.899 50 0.856 ，

lox?loy?l?440cm70 0.751 80 0.688 ，为b类截面。要

90 0.621 60 0.807

142. 有一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN（设计值），计算长度

l0x?10m , l0y?5m,截面为焊接组合工字形，尺寸如下图所示，翼缘为剪切边，钢材为

Q235，容许长细比????150。对x轴为b类截面，对y轴为c类截面。

b类截面： λ φ 30 0.936 40 0.899 50 0.856 60 0.807 70 0.751 80 0.688 90 0.621 第 13 页 共 27 页

C类截面： λ φ 30 0.902 40 0.839 50 0.775 60 0.709 70 0.643 80 0.578 90 0.517 要求：

（1）验算整体稳定性 （2）验算局部稳定性

143. 验算下图所示钢板的对接焊缝的强度。图中a?540mm，t?22mm，轴心力的设

计值为N?2000kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为E43型，三级质量检验标准，施焊时加引弧板。

ftw?175N/mm2。

144. 验算下图所示的普通螺栓连接是否满足强度要求，已知螺栓直径d?20mm，孔径为21.5mm，C级螺栓，构件和螺栓均用钢材Q235，承受竖向荷载设计值为F?100kN。

fvb?140N/mm2，ftb?170N/mm2， fcb?305N/mm2，Ae?2.45cm2?245mm2

145. 如下图所示的拉弯构件承受静力荷载，轴向拉力的设计值为460kN，横向均布荷载

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的设计值为10kN/m。采用普通工字钢28a，截面无削弱，材料为Q235-B，要求验算该拉弯构件是否安全。已知普通工字钢28a，截面面积A=55.37cm2，自重43.47 kg/m，Wx=508.2cm3，ix=11.34cm，iy=2.49cm；????350。

四、简答题

146. 什么叫做钢材的疲劳？疲劳破坏的特点是什么？ 147. 说明结构的极限状态分类及具体内容。 148. 钢材的选用原则是什么？ 149. 钢结构对钢材的要求是什么？ 150. 抗剪螺栓连接的破坏形式有哪些？ 151. 钢结构的特点是什么？ 152. 论述屋盖支撑的作用。

153. 什么是梁的整体失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？ 154. 如何提高梁的整体稳定性？其最有效而经济的方法是什么？ 155. 什么是有檩屋盖和无檩屋盖？各自的特点如何？

156. 何为偏心受力构件？实腹式压弯构件在弯矩作用平面内失稳是何种失稳？在弯矩作

用平面外失稳是何种失稳？两者有何区别？

五、判断改错题 （略）……

答案

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?y?l0yiy?720?289.2?????350（2分） 2.49所以刚度满足要求。（1分）

四、简答题

146. 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。

疲劳破坏一般总在有缺陷的截面处开始，该处应力分布很不均匀，形成应力集中，在应力高峰附近将出现微观裂纹，而在连续反复的循环荷载作用下，微观裂纹将不断扩展，逐渐形成宏观裂纹，这时截面被削弱，裂纹处应力集中更加严重，在应力高峰附近形成三向的同号拉应力场，塑性变形受到限制，在连续反复荷载达到一定的循环次数时，被不断削弱的截面就会产生突然的脆性断裂。

147. 答：结构的极限状态分两类：

（1）承载能力极限状态：对应于结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的最大塑性变形。包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。

（2）正常使用极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的情况。包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。

148. 答：（1）结构的类型和重要性；（2）荷载的性质；（3）连接方法；（4）结构所处的

温度和环境；（5）构件的受力性质；（6）钢材厚度。

149. 答：抗拉强度、屈服强度较高；塑性、韧性较好，耐劳性能好；工艺性能（包括冷、

热加工及可焊性）好；适应低温、高温和腐蚀环境；价格低。

150. 答：（1）栓杆被剪坏，通过计算来保证；

（2）栓杆弯曲破坏，通过构造来保证； （3）孔壁挤压破坏，通过计算来保证； （4）板件冲剪破坏，通过构造来保证；

（5）构件净截面强度破坏，通过计算来保证。

151. 答：（1）建筑钢材强度高，塑性韧性好

（2）钢结构的重量轻

（3）材质均匀和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）钢结构密闭性较好 （6）钢结构耐腐蚀性差 （7）钢材耐热但不耐火

（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。

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152. 答：（1）保证屋盖整体性，提高空间刚度

（2）为屋架弦杆提供侧向支承点 （3）承担和传递水平荷载

（4）保证结构安装时的稳定与方便

153. 答：梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材的强度，但其变形会突然离

开原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，这就称为梁的整体失稳。

主要因素：梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度，抗翘曲刚度，梁侧向支撑点之间的距离，梁的截面形式，横向荷载的形式、在截面上的作用位置等。

154. 答：加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度，设侧向支撑，加强受压翼缘。

其中设侧向支撑最经济。

155. 答：屋面材料采用大型屋面板时，屋面荷载通过大型屋面板直接传给屋架，这种屋

盖体系称为无檩屋盖；

当屋面材料采用轻型板材如石棉瓦、压型钢板等时，屋面荷载通过檩条传给屋架，这种体系为有檩屋盖。

无檩屋盖特点：屋面刚度大，整体性好，施工方便，但屋盖自重大，不利于抗震，柱距受到限制。

有檩屋盖特点：屋面材料自重轻，用料省，柱距不受限制，但屋面刚度差，需设置上弦支撑，构造比较复杂。

156. 答：所谓偏心受力构件是纵向力不作用在截面的形心或者同时受到轴向力和横向力

的构件。总而言之，偏心受力构件就是既受轴力又受弯矩的构件。

在弯矩作用平面内是弯曲屈曲，在弯矩作用平面外是弯扭屈曲。前者只在弯矩作用平面内变形，后者除弯矩平面内变形外，还有侧移和扭转。

五、判断改错题 （略）……

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Iy?2?1?0.7?8?2003?2?0.7?8?200?(100?60)3?0.7?8?300?602?1.71?107mm412（1分）在N力作用下，焊缝各点受力均匀；在T作用下，A、B两点产生的应力最大，但在A点其应力的水平分量与N力产生的应力同方向，因而该焊缝在外力F作用下，A点最危险。

由N在A点产生的应力为

?Nf?：

NfN370?103???94.4N/mm2Aw3920（2分）

由扭矩T在A点产生的应力的水平分量为：

2.96?107?150????55.4N/mm27Ix?Iy8.01?10TfTry（2分）

由T在A点产生的应力的垂直分量为：

Trx2.96?107?(200?60)2????51.7N/mmIx?Iy8.01?107Tf（2分）

代入A点的强度条件：

51.72T2()2?(?N??)?()?(94.4?55.4)2?155.7N/mm2?ffN?160N/mm2ff1.221.22（4分）

所以，该连接安全。（1分）

?Tf139. 解：（1）单个螺栓的承载力

由已知得

fvb?140N/mm2，

fcb?305N/mm2。单个螺栓受剪承载力设计值：

N?nvbv?d24f?1?bv??2024?140?43960N（1分）

单个螺栓承压承载力设计值：

Ncb?d?tfcb?20?10?305?61000N取

（1分）

Nvb和

Ncb的较小值为单个受剪螺栓的承载力设计值，即

Nvb,min?43960N。

（2）内力计算

将力F简化到螺栓群形心O，则作用于螺栓群形心O的轴力N、剪力V和扭矩T分别为：

N?F2?1202?84.85kN（1分）；

V?F2?1202?84.85kN（1分）

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T?Ve?84.85?150?12728kN?mm（1分）

（3）螺栓强度验算

在轴力N、剪力V和扭矩T作用下，1号螺栓最为不利，其受力为：

N1Nx?N84.85V84.85V??14.142kNN1???14.142kNyn6n6（1分）；（1分）

N1Tx?T?y112728?150??12.728kN2222?xi??yi6?100?4?150T?x112728?100??8.485kN2222?xi??yi6?100?4?150（1分）

N1Ty?（1分）

螺栓“1”承受的合力为：

N1???NT1x?N1Nx???N2T1y?N1Vy?2?14.142?12.728?2??14.142?8.485?2（5分）

?35.13kN?Nvb,min?43.96kN所以，该螺栓连接满足要求。（1分）

140. 解：（1）将斜向力分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力，即：

Nx?N?sin??N?sin60??270?3?233.8kN2（2分）

1Ny?N?cos??N?cos60??270??135kN2（2分）

（2）计算

?f和

?f：

Nx233.8?103?f???155.8N/mm22helw2?0.7?8??150?2?8?（3分） 135?103?f???89.95N/mm22helw2?0.7?8??150?2?8?（3分）

（3）验算斜焊缝的强度： 由已知得

Nyffw?160N/mm2；焊缝同时承受

?f和

?f作用，验算如下：

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??f????f2?155.8?????2???89.952?156.2N/mm2?ffw?160N/mm2?f??1.22??（4分）

2所以，该连接满足焊缝强度要求。（1分）

141. 解：因为截面无削弱，只要柱的整体稳定和局部稳定满足要求，就不会发生强度破

坏。

（1分）

整体稳定性：

ix?Ix?A5251?9.68cm56（1分）

iy?IyA?1775?5.63mm56（1分）

?x?l0x440??45.5?????150ix9.68（1分）

?y?l0yiy?440?78.2?????1505.63（1分）

由λ=78.2，按b类截面查表得所以,

?y?0.7 （2分）

（4分）

N??yAf?0.7?5600?215?10?3?842.8kN?950kN将绕y轴丧失整体稳定。 局部稳定性：

b1?107/10?10.7?10?0.1??10?0.1?45.5?14.55翼缘：t（2分）

h0200??33.4?25?0.5??25?0.5?45.5?47.75tw6腹板：（2分）

142. 解：（1）验算整体稳定性

A?400?20?2?400?10?2?104mm2（1分）

11Ix?(?400?203?400?20?2102)?2??10?4003?7.595?108mm41212（1分）

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Iy?11?20?4003?2??400?103?2.134?108mm41212（1分）

ix?Ix7.595?108??194.87mm4A2?10（1分） IyA?2.134?108?103.30mm42?10（1分）

iy??x?l0x?51.32?????150ix（1分）

?y?l0yiy?48.40?????150（1分）

对x轴为b类截面，对y轴为c类截面，查表：

?x?0.850??y?0.785（1分）

N?222.9N/mm2?f?215N/mm2?yA许范围之内。（3分） （2）验算局部稳定

，如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允

a.翼缘

b235?9.75?(10?0.1?)?10?0.1?51.32?15.13tfyh0235?40?(25?0.5?)?25?0.5?51.32?50.66twfy（2分）

b.腹板

所以局部稳定均满足。（2分）

143. 解：（1）

ftw?175N/mm2；因为施焊时加引弧板，所以

lw?540mm。（3分）

（2）焊缝正应力：

N2000?103????168.4N/mm2?ftw?175N/mm2lwt540?22（10分）

所以，焊缝强度满足要求。（2分）

144. 解：（1）一个螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值

fvb?140N/mm2，ftb?170N/mm2

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fcb?305N/mm2，Ae?2.45cm2?245mm2

Ntb?Aeftb?245?170?41650N?41.65kN （2分）

N?nvbv?d24f?1?bv??2024?140?43960N （2分）

Ncb?d?tfcb?20?20?305?122000N （2分）

（2）受力最大的1号螺栓所受的剪力和拉力分别为

Nv?VF100???12.5kN （2分） nn8Nt?M?y1100?250?300??26.78kN（2分） 2222m?yi2?300?200?100??（3）代入验算公式

?Nv?b?N?v??Nt?12.5??26.78????b?????????0.703?1 （3分） ??N??43.96??41.65???t?2222Nv?12.5kN?Ncb?122kN （2分）

145. 解：普通工字钢28a，截面面积A=55.37cm2，自重43.47 kg/m ＝0.426kN/m，

Wx=508.2cm3，ix=11.34cm，iy=2.49cm。

（1）构件跨中截面的最大弯矩

Mx10?1.2?0.426??7.22??8?68.1kN?m （3分）

（2）强度验算

验算跨中截面最下边缘纤维的最大拉应力，即

MxN460?10368.11?10622（6分） ????210.7N/mm?f?215N/mm23An?xWnx55.37?101.05?508.2?10所以强度满足要求。（1分） （3）刚度验算

验算长细比如下：

?x?l0x720??63.5（2分） ix11.34第 25 页 共 27 页

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