钢结构设计原理 练习题

注：以下所有图中未注明的尺寸单位均为mm。

第一章 概述

练习题

一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1.现行钢结构设计规范(GBJ17-88)采用的设计方法是( ) A.概率极限状态设计法 B.半概率法 C.最大荷载法 D.容许应力法

2.钢结构计算中，实际内力和力学计算结果最符合的原因是（ ）

A.钢材强度高 B.钢材塑性好

C.钢材韧性好 D.钢材接近匀质弹性体 3.对于一般排架和框架，分项系数ψ的取值为（ ） A.0.6 B.0.85 C.1.2 D.1.4 4.属于正常使用极限状态的是（ ）

A.构件在动荷载作用下的过大振动 B.连接的强度计算 C.构件的宽厚比验算 D.梁腹板加劲肋计算

二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)

1、和其它结构相比，属于钢结构的特点的是（ ）

A、塑性和韧性好 B、具有可焊性 C、耐热性能差 D、具有不渗漏特性 E、耐腐蚀性能差 2、钢结构设计中按荷载标准值计算的有( )

A.疲劳 B.柱的刚度 C.粱的刚度 D.整体稳定 E.局部稳定 3、在分项系数表达公式中与荷载有关的分项系数有（ ）

A.γG B.γQ C.γR D.γ0 E.ψ 三、填空题

1.钢结构设计规范GBJ17—88采用了__________________设计法.

2.GBJ17—88规范采用的设计表达式中的γQ 代表_____________分项系数。

3.结构设计方法大致可分为三个阶段，三个设计阶段所对应的设计方法分别是_____________________________________________ 四、简答题

1.从可靠度的角度来看，钢结构的设计方法经历了哪几个阶段。

第二章 钢结构的材料

练习题

一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1.伸长率是应力—应变曲线中最大的( )

A.残余变形 B.塑性变形 C.弹性变形 D.应变值 2.钢中硫的含量过大时，会使钢材( )

A.变软 B.热脆 C.冷脆 D.变硬 3.钢中含碳量越高（ ）

A.强度越高 B.塑性韧性越高 C.塑性越差，韧性越好 D.可焊性越好

4.建筑钢材中含有硫，当温度达到（ ）时，生成硫化铁，使钢材变脆，称为热脆。 A.1000～1200℃ B.900～1100℃ C.800～1000℃ D.700～900℃ 5.钢结构对钢材要求（ ）

A.塑性愈大愈好 B.强度愈高愈好 C.强度高且塑性韧性好 D.硬度高 6.材料脆性破坏的特点之一是（ ）

A.变形很小 B.变形大 C.变形很大 D.无变形 7.影响疲劳强度主要因素之一是（ ）

A.钢材强度 B.钢材弹性性能 C.钢材伸长率 D.应力集中 8.假定钢材为理想的弹塑性材料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

9.在钢的化学元素中,下列哪一种元素的有害作用主要是使钢在低温时韧性降低并容易发生脆性破坏( )

A.硅 B.锰 C.硫 D.磷 10.冷作硬化可以提高钢材的( )

A.屈服强度 B.抗拉强度 C.屈服强度和抗拉强度 D.塑性和韧性 11.塑性破坏与脆性破坏相比( )

A.变形很小 B.突然性强 C.延续时间长 D.危险性高 12.设计中应尽量避免截面突变目的是为了减少（ ）

A.偏析 B.应力集中 C.裂纹和起层 D.非金属杂质 13.钢结构设计中作为弹性设计强度标准的是钢材的( )

A.比例极限 B.屈服点 C.抗拉强度 D.临界应力 14.钢材发生脆性破坏的主要原因之一是( )

A钢材强度 B.异号应力场的存在 C.钢材弹性性能 D.应力集中 15.动力荷载作用下强度的设计指标是( )

A.屈服点 B.容许应力幅 C.临界应力 D.抗拉强度 16.钢结构设计中作为材料抗力的标准是( )

A.比例极限 B.上屈服点 C.抗拉强度 D.下屈服点 17.钢材强度等级对其影响不显著而可忽略的是( )

A疲劳计算 B.强度计算 C.整体稳定计算 D.局部稳定计算 18.钢中硫的含量过大时，会使钢材( )

A.变软 B.热脆 C.冷脆 D.变硬 19.下列元素中，使钢材产生热脆的是（ ）

A.锰 B.碳 C.硫 D.磷 20、钢材的抗剪强度与其抗拉强度之比为( )

A.0.58 B.0.85 C.0.90 D.1.0

21.时效硬化可以提高钢材的( )

A、屈服点 B、抗拉强度 C、屈服点和抗拉强度 D、弹性模量 23.反映钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力的指标为（ ）

A、屈服强度 B、伸长率 C、冷弯性能 D、韧性

24.规范规定钢结构所有承重构件都必须保证硫、磷的极限含量，对焊接结构还应保证极限含量的元素是（ ）

A、铁 B、碳 C、锰 D、硅 25.当温度约在260℃～320℃时钢材将产生（ ）

A.蓝脆现象 B.徐变现象 C.弹性模量急剧下降 D.强度接近于零

26.可以提高钢材的强度和抗锈蚀的能力，在低温下使钢材变脆的元素是（ ）

A、碳 B、硅 C、硫 D、磷 27.冷作硬化的特点是（ ）

A、强度提高、塑性降低 B、强度、塑性都提高 C、强度、塑性都降低 D、强度降低、塑性提高 28.能够较显著的提高钢材的强度而不过多降低塑性和韧性的弱脱氧剂是( )

A硅 B.锰 C.硫 D.磷 29.对承重的焊接结构应特别保证的项目是( )

A屈服点 B.伸长率 C.硫、磷的极限含量 D.碳的极限含量 30.与钢材疲劳强度无关的因素是( )

A.构造状况 B.材料的静力强度C.作用的应力幅 D.循环次数

31.规范规定,当周围环境温度在多少摄氏度以上时就需采取防护措施( ) A.100 B.150 C.250 D.600

32.常幅疲劳强度计算中，对非焊接结构计算应力幅为（ ）

1 A.????max??min B.???(?max??min)

2 C.????max?0.7?min D.????max?0.5?min

33.钢板按厚度分组的原因是：不同的厚度的钢板，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，厚钢板强度大 D.强度大小不同，薄钢板强度大

二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)

1.常温下直接承受动力荷载作用的焊接结构轻级工作制吊车梁,应保证项目有( ) A.抗拉强度 B.伸长率 C.屈服点 D.冷弯 E.碳、硫、磷的极限含量 2.处于常温工作的重级工作制吊车的焊接吊车梁，其钢材需保证（ ）

A.屈服点 B.抗拉强度 C.伸长率 D.常温冲击韧性 E.碳含量 3.影响钢材疲劳强度的因素有( )

A.构造状况 B.最大主应力值 C.作用的应力幅 D.循环次数 E.材料的静力强度

4.影响疲劳强度的主要因素有（ ）

A.构造状况 B.最大主应力的大小 C.应力幅 D.材料的静力强度 E.反复荷载的循环次数 5.随着含碳量的增加钢材（ ）

A.强度提高 B.塑性和冲击韧性下降 C.疲劳强度和冷弯性能下降 D.可焊性提高 E.降低了低温脆性断裂的危险 6.时效硬化（ ）

A.提高钢材的屈服强度 B.提高钢材抗拉强度 C.降低钢材塑性 D.降低钢材韧性E.由存在于纯铁体的结晶体中的碳和氧的固溶物质引起 7.脆性破坏与塑性破坏相比（ ）

A.破坏前无变形 B.破坏无任何预兆 C.破坏前延续的时间较长 D.破坏的危险性高 E.仅高碳钢和低合金钢才发生

8.随着含碳量的增加,将对钢材的哪些机械性能产生不利影响( )

A抗拉强度 B.屈服点 C.伸长率 D.冲击韧性 E.可焊性 9.导致钢材产生应力集中的原因有( )

A.构件截面突然改变 B.钢材中存在非金属杂质

C.构件受到非轴心力的作用

D.构件中存在初应力或残余应力 E.钢材的强度等级 10.规范规定用于承重结构的钢材机械性能至少保证（ ）

A.抗拉强度 B.伸长率 C.屈服点 D.180℃冷弯 E.冲击韧性

三、判断改错题(判断以下的说法是否正确,并改正错误的说法。)

1.规范规定钢结构所有承重构件都必须保证碳、硫的极限含量，对焊接结构还应保证锰的极限含量。

2.对同一钢种,当轧制钢材的厚度或直径增大时,其强度提高,塑性和韧性有所降低. 4.在复杂应力状态下工作的钢材，其屈服取决于三向主应力中最大值的大小。

5.对没有明显屈服点的钢材，以加载试件中的应变为0.2%所对应的应力为屈服点，称为条件屈服点。

6.没有严重应力集中的焊接结构，只要钢材有一定的塑性变形能力，残余应力将不影响结构的静力强度。

7.常幅疲劳强度计算中，对非焊接结构，应力幅△σ=σmax-σmin。 8.同钢号的钢材，压缩比愈大钢材的质量就愈好，屈服点也就高

9.处于复合应力状态下的钢材，异号应力场会降低钢材的塑性，从而导致脆性破坏

10.钢结构制造时在冷加工过程中,将引起钢材的局部硬化,使强度、塑性和冲击韧性提高。普通钢结构中常利用这种硬化来提高钢材的强度。 四、填空题

1.钢材在不同条件下可能发生两种破坏形式为_______和___________. 2.Φ400×6表示的钢材的规格为___________________________. 4.动力荷载作用下的强度设计指标是_______________.

5.结构钢的主要性能指标有_______________________________。

7.目前我国钢结构主要使用的钢材有_________________、按照化学成分分类，其所属的钢材种类分别是_____________。

8.钢结构的脆断是指_______________________。

9.影响钢结构疲劳强度的主要因素是_________________________。 六、简答题

1.焊接接头的疲劳破坏与哪些主要因素有关? 2.选用钢材时应考虑哪些主要因素？ 3.简述应力集中产生的原因及消除办法 4.影响钢材性能的因素有哪些？

5.对低碳钢从拉伸试验可得到的主要力学性能指标有哪几项？各表示什么含义？ 6.简述钢结构对钢材性能的要求主要有哪几项？

7.说明钢材疲劳破坏的特征，及影响疲劳破坏强度的因素。 8.试说明温度变化对钢材性能的影响 9.塑性破坏的特征是什么？

第三章 钢结构的连接

练习题

一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1.焊条代号E4311中的43表示( )

A.熔敷金属屈服强度为43Kgf/mm2 B.熔敷金属抗拉强度为43Kgf/mm2 C.熔敷金属抗剪强度为43Kgf/mm2 D.熔敷金属屈服强度为43N/mm2

2.搭接接头侧面角焊缝的受力状态主要是( ) A.抗拉 B.抗弯 C.抗剪 D.抗压 3.承压型高强度螺栓比摩擦型高强度( )

A.承载力低，变形小 B.承载力高，变形大 C.承载力高，变形小 D.承载力低，变形大 4.焊接残余应力一般不影响( )

A.静力强度 B.疲劳强度 C.杆件刚度 D.压杆稳定 5.螺栓群偏心受剪是指( )

A.扭转受剪 B.扭转受剪+轴心受剪 C.弯曲受剪+扭转受剪 D.弯曲受剪+轴心受剪

6.对直接承受动力荷载作用的正面角焊缝其强度设计值增大系数取（ ）

A.0 B.1 C.1.22 D.1.5

7.受轴心力作用的等肢角钢，采用侧面角焊缝连接时，其角钢背的内力分配系数为( ) A. 0.70 B. 0.65 C. 0.75 D. 0.25

8.两块钢板采用对接直焊缝相连,以下哪一种情况需进行焊缝验算( )

A三级焊缝;受拉 B.三级焊缝;受压 C.一级焊缝;受拉 D.一级焊缝；受压 9.当角焊缝端部在构件的转角处时,应连续地绕转角加焊一段,其长度为( )

A.2hf B.4hf C.6hf D.8hf

10.受剪螺栓连接中,构件在节点处或接头一侧的螺栓沿受力方向的连接长度超过以下哪一值时,应对螺栓承载力设计值进行折减( )

A.15d0 B.60d0 C.90d0 D.150d0 11.施焊方便,焊缝质量最易保证的是( )

A.横焊 B.立焊 C.平焊 D.仰焊 12.在施工现场进行高空焊接时，应采用（ ）

A、手工焊 B、自动埋弧焊 C、半自动埋弧焊 D、都可以 13.焊件钢材为Q345钢时,应选用的焊条型号为( )

A、E43 B、E50 C、E55 D、都可以 14.为了减少连接中产生过大的焊接应力，在搭接焊接连接中，搭接长度（ ）

A、≥5tim及25mm B、≥10tim及25mm C、≥5tim及30mm D、≥10tim及30mm 15.端焊缝与侧焊缝相比（ ）

A、承载能力和塑性较好 B、弹性模量和承载力较高 C、弹性模量和塑性较大 D、承载能力要低一些 16用扭矩法控制高强度螺栓预拉力用是（ ）

A、普通搬手 B、长搬手 C、风动搬手 D、特制搬手 17.侧面角焊缝的工作性能主要是（ ）

A.受拉 B.受弯 C.受剪 D.受压 18.焊缝连接中最危险的缺陷是( )

A、裂纹 B、气孔 C、夹渣 D、咬肉 19.摩擦型高强度螺栓承受剪力的设计准则是指( )

A、栓杆不被剪断 B、板件不发生承压破坏 C、外剪力不超过摩擦力 D、栓杆不发生受弯破坏 20.下列哪一种连接最宜用以代替铆钉连接（ ）

A.焊接 B.粗制螺栓连接 C.高强度螺栓连接 D.精制螺栓连接 21.构造上对螺栓连接端距限制是为了避免普通受剪螺栓发生（ ）

A、螺栓杆被剪断 B、板件被挤压破坏 C、构件被冲剪破坏 D、栓杆受弯破坏

22.对接焊缝的焊缝强度低于焊件强度出现在（ ）

A.三级抗压 B.三级抗拉 C.三级抗剪 D.一、二级抗压 23.不等边角钢长边相连时，角钢肢背的角焊缝内力分配系数为（ ）

A、0.7 B、0.75 C、0.65 D、0.55

24.钢结构设计规范规定，承受动力荷载的侧面角焊缝计算长度不宜大于（ ）

A、40hf B、60hf C、80hf D、100hf

25.在承受动力荷载作用下的端焊接连接中应避免采用的截面型式为（ ）

A、普通焊缝 B、平坡焊缝 C、深熔焊缝 D、以上都是 26.为了减少连接中产生过大的焊接应力,在搭接连接中搭接长度应满足( ) A.≥8hf且≥40mm B. ≥5tmin且≥25mm

C. ≥16tmin且≥200mm D. ≥40hf

27.直接承受动力荷载的重级工作制吊车的吊车粱上翼缘与腹板的连接通常采用( ) A.双面角焊缝 B.K型坡口对接焊缝

C.粗制螺栓连接 D.承压型高强度螺栓

28.两块厚20mm的钢板搭接连接,当有槽焊缝时,槽焊缝的厚度宜选( )

A.7 B.10 C.16 D.24 29.在设计中应尽量避免可能出现的焊缝为（ ）

A、俯焊 B、立焊 C、横焊 D、仰焊

30.对接焊缝采用斜焊缝时，当焊缝轴线与作用力方向间的夹角满足以下哪个条件时，对三级焊缝质量可不必计算（ ）

A、tgθ≤1.5 B、tgθ>1.5 C、θ=90° D、θ=75°

31.施焊时，在焊缝一侧或两侧与母材交界处形成凹坑，这种焊缝缺陷称为（ ）

A、裂纹 B、气孔 C、未焊透 D、咬肉

32.一角焊缝受斜向轴心力作用,当轴心力为静载且与角焊缝轴线夹角为60度时,相应的焊缝强度增大系数为( )

A.1.0 B. 23/11 C. 2/33 D.1.22 33..焊件钢材为Q345钢时,应选用的焊条型号为( )

A.E43 B.E50 C.E55 D.都可以 34.当Q235钢材与Q345钢手工焊接时，宜选用（ ）

A.E43型焊条 B.E50型焊条

C.E55型焊条 D.E50型焊条或E55型焊条

35.在弯矩和轴力共同作用下的摩擦型高强度螺栓,计算内力时的中和轴位于( ) A.螺栓群的重心轴 B.在弯矩作用下受拉力最大的螺栓形心轴上 C.视弯矩和轴力大小而定 D.在弯矩作用下受压力最大的螺栓形心轴上 36.对跨度和直接承受的动力荷载较大的钢梁,焊接如不满足要求,则常采用( ) A.粗制螺栓连接 B.摩擦型高强度螺栓 C.承压型高强度螺栓 D.都可以

37.钢结构中焊接长度不大的角焊缝时，常采用（ ）

A.埋弧自动焊 B.手工电弧焊 C.气体保护焊 D.接触焊

38.在什么情况下，下面角焊缝的连接中宜采用平坡焊缝( )

A.直接承受动力荷载 B.间接承受动力荷载 C.在低温下工作 D.在高温下工作

39.下列因素中对焊接时产生焊接残余应力有作用的是（ ）

A.有无引弧板 B.焊件的强度大小 C.焊接温度 D.焊件的强度屈服点 40.普通螺栓抗拉强度设计值ftb与其钢材抗拉强度设计值f相比( ) A. ftb>f B. ftb=f C. ftb

A.铆钉连接 B.粗制螺栓连接 C.精制螺栓连接 D.高强度螺栓连接

二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)

1.受剪普通螺栓连接在以下的破坏形态中,必须经过计算来防止的有( ) A.螺栓杆被剪断 B.板件被挤压破坏 C.构件被拉断破坏 D.构件被冲剪破坏 E.栓杆受弯破坏 2.焊缝质量检验对二级焊缝要求（ ）

A.做外现检查 B.超声波检查 C.X射线检查 D.做冷弯检查 E.做冲击韧性试验 3.焊接应力对结构（ ）

A.静力承载力无影响 B.降低结构的刚度 C.降低钢材疲劳强度 D.可能使钢材产生脆性破坏 E.降低受压构件的稳定性 4.产生焊接应力和焊接变形的原因有( )

A.施焊时温度沿焊件分布极不均匀 B.焊件的整体性

C.部分截面产生塑性变形 D.焊缝连接的形式 E.焊件的厚度 5.减少焊接应力和焊接变形的措施有（ ）

A.焊缝布置对称 B.采用较大的焊脚尺寸 C.采用引弧板 D.焊前预热 E.焊后回火 6.高强度螺栓正确的紧固方法是（ ）

A.用手打紧 B. 扭矩法 C.转角法 D.扭断螺栓尾部 E.用普通板手紧固

三、判断改错题(判断以下的说法是否正确,并改正错误的说法。)

b1.普通螺栓的承压承载力设计值计算公式Nc?d??t?fcb中，?t为被连接所有板件的总厚

度。（ ）

2.受有轴向力N的摩擦型高强度螺栓连接，验算第一排螺栓处净截面强度的计算公式为

??N。 ?f（An为净截面面积）

An3.剪力和扭矩共同作用下的普通抗剪螺栓群,每个螺栓所受剪力的大小与其到螺栓群形心的距离成正比.

4.对接焊缝采用斜焊缝时，可以提高焊缝承载力，对焊件节省材料，同时tg??1.5，可不必进行计算。

5.对承受直接动力荷载的结构来说，采用承压型高强度螺栓连接要比采用摩擦型高强度螺栓好（ ）

6.第二级焊缝质量检验要求做外现检查和X射线检查（ ）

7.钢结构设计规范规定：普通螺栓的抗剪强度设计值，取相同钢号钢材的抗剪强度设计值的0.8倍。（ ）

8.采用焊接连接时,焊条选用应和焊件钢材的强度和性能相适应。

9.在T形和角接连接中,只有在受力要求较高和直接承受较大动力荷载的情况下, 才采用角焊缝型式。

10.尺寸、材料等条件相同的端焊缝与侧焊缝相比,破坏强度高,刚度、塑性大。

11.没有严重应力集中的焊接结构，只要钢材有一定的塑性变形能力，残余应力将不影响结构的静力强度。 四、填空题

1.搭接连接中，特殊情况下可在板件上开设圆孔，用焊缝金属全部填充，称为_______ 2.产生焊接残余应力的原因是__________________。 六、简答题

1.简述受剪普通螺栓连接在外力作用下的几种可能破坏形式，在设计中如何防止。

2.简述焊接残余应力对结构构件的静力强度、变形和刚度、稳定性及疲劳强度各有何影响 3.简述连接的种类及其传力方式。 4.焊缝中可能出现的缺陷有哪些？

5.焊接残余应力和焊接残余变形产生的原因 侧焊缝长度的限制值是什么？

6.写出侧面直角角焊缝受轴心力作用时的强度计算式，并解释每个量的含义。 7.简述手工电弧焊的优缺点

8.减少焊接应力和焊接变形的方法 9.简述焊接连接的优缺点

10.对接焊接施焊时为何常在两端设置引弧板？ 11.什么叫做焊接残余应力？

12.为什么在栓钉连接设计中，规定最大的板束厚度及最小的钉孔线距、行距和端距？ 13.铆接、高强度螺栓连接和焊接的传力特点有什么不同？

14.简述摩擦型高强度抗剪螺栓与承压型高强度抗剪螺栓的传力特征有何不同？ 15.画出焊接H型截面残余应力的分布示意图 16.焊缝质量检查分几级，分别的要求是什么？

17.试画出两钢板T形连接采用角焊缝、对接焊缝，螺栓连接的截面图各一个 七、计算题

1.试计算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝强度。荷载设计值F=220KN，钢材Q235-A.F，焊

条为E4303型，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）。已知：ftw=185N/mm2，fcw=215N/mm2，fvw=125N/mm2。 2..两块厚度为14mm的Q235钢板用M20螺栓搭接连接,计算一个螺栓的抗剪承载力设计值; 1、(1) C极普通螺栓 2、(2) 8.8级摩擦型高强度螺栓,构件接触面喷砂后涂无机富锌漆 3、(3) 10.9级承压型高强度螺栓 3.某桁架下弦杆为两等边角钢相并，与节点板采用双面侧焊缝连接。已知下弦杆为2L100×10，节点板厚度t=20mm，钢材为A3F，焊条E43型，手工焊。计算轴心力设计值N=600KN。试设计所需角焊缝的焊脚尺寸与长度。ffw?160N/mm2。 4.试确定图示角焊缝连接的承载力N。焊缝尺寸如图所示，ffw?160N/mm2。 5.验算如图所示连接采用普通螺栓连接时的强度。已知螺栓直径d=20mm，C级螺栓，螺栓和材料为Q235，外力F=100KN，fvb?130N/mm2，fcb?305N/mm2，共有6个螺栓。 6.一轴心受拉钢板用双盖板和摩擦型高强度螺栓拼接如下图。已知钢材为A3F，f=215N/mm2，8.8级高强度M20螺栓，孔径22mm，P=110KN，连接处钢板喷砂μ=0.45，求该连接的最大承载力。 7.检验图示角焊缝连接强度。材料Q235，手工焊，焊条E43，无引弧板，f =160N/mm ，集中力F=200KN(静荷设计值)，hf=10mm。 8.如图所示牛腿与钢柱间采用角焊缝（周边围焊）连接。钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸hf=8mm，外力V=400KN，外力偏心距e=250mm。试验算该角焊缝的强度。（ffw?160Mpa） 9.检验图示双盖板连接。受轴心拉力N=720KN(静荷设计值)，材料Q235，f=215N/mm ，板件宽240mm，厚16mm，盖板厚10mm，用高强度摩擦型螺栓，8.8级，M20螺孔d0=21mm，预拉力P=110KN，接触面喷沙μ=0.45。

第四章 轴心受力构件

练习题

一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。） 1.工字形截面轴心受压构件腹板宽厚比应满足（ ） A.??60时,h0235h235?55 B.??80时,0?65 twfytwfyh0235h235?75时,0?85 D.??120 twfytwfyh0235??25?0.5??，但以下错误的取值为twfy时,C.??1002.钢材、截面与约束完全相同的两根轴心压杆，短杆与长杆相比（ ）

A.承载能力相同 B.承载能力可能相同，也可能不同 C.短杆承载能力大 D.长杆承载能力大

3.截面宽度与高度相等的工字形截面，y轴为通过腹板的主轴，x轴为另一主轴，则回转半径（ ）

A.ix>.iy B.ix<.iy C.ix=.iy D.ix≈iy

4.规范对轴心受压构件丧失整体稳定的临界力计算是建立在以下哪一种失稳基础上( )

A.弯曲失稳 C.扭转失稳 C.弯扭失稳 D.对应临界力最大的屈曲

5.单角钢缀条与构件分肢采用长边单面连接时,当需要计算其稳定性时应考虑的强度折减系数为( )

A.0.85 B.0.6+0.0015λ(且≥0.63) C. 0.5+0.0025λ(且≥0.55) D. 0.70

6.一端铰接、一端固定的轴心受压构件,中间无侧向支撑,长度为L,其计算长度为( ) A.0.5L B.0.7L C.1.0L D.2L 7.轴心受压柱铰接柱脚锚栓的作用是( )

A.传递柱脚处水平剪力 B.抵抗弯矩作用 C.传递柱身压力 D .固定柱脚位置

8.在确定轴心受压杆稳定系数时,无任何对称轴的截面其截面类别为( )

A.a类 B.b类 C.c类 D.由所受荷载性质决定

9.格构式轴心受压构件对虚轴用换算长细比目的在于( )

A.增大构件绕虚轴的刚度 B.考虑剪切变形对稳定承载力的影响 C.保证分肢的稳定 D.由等稳定性原则确定缀材的截面或布置 10.缀板柱中，缀板与柱肢的连接焊缝应按下列内力计算（ ）

A.剪力和弯矩 B.剪力、弯矩和轴力 C.剪力和轴力 D.弯矩和轴力 11.轴心受压格构式缀条柱的缀条设计是按（ ）

A、轴心受拉构件 B、轴心受压构件 C、拉弯构件 D、压弯构件

12.以下轴心受压构件中，为了保证局部稳定，要求其临界应力接近屈服点的是（ ）

A、工字形截面腹板 B、工字形截面翼缘 C、箱形截面腹板 D、T形截面腹板

13.在轴心受压构件设计中属第二类极限状态的是（ ）

A、强度 B、刚度 C、整体稳定 D、局部稳定 14.现行钢结构设计规范对轴心受压构件临界力的计算是按（ ）

A.最大强度理论 B.最小强度理论 C.边缘屈服理论 D.等稳定理论 17.截面没有对称轴的轴心受压构件,其整体失稳形态为( ) A.弯曲屈曲 B.扭转屈曲 C.弯扭屈曲 D.三种屈曲都可能

18.一双轴对称工字型截面轴心受压柱,材料为Q235,已知两轴的长细比分别为80和120,翼缘为19 腹板为80 ,则其局部稳定性( )

A.翼缘、腹板均满足 B.翼缘满足、腹板不满足 C.翼缘不满足、腹板满足 D.翼缘、腹板皆不满足

19.为了确保箱形截面轴心受压构件腹板的局部稳定,要求其临界应力( ) A.和整体稳定临界力相等 B.接近屈服点

C.接近抗拉强度 D.与疲劳容许应力幅相等 20.格构式轴心受压柱在计算整体稳定时，其截面属于（ ） A.a类 B.b类 C.c类 D.决定于单肢截面类别 21.实腹式轴心受压杆，其腹板上加纵向加劲肋目的是（ ）

A.提高强度承载力 B.提高刚度

C.提高整体稳定性 D.提高腹板局部稳定性

22.当缀板柱（轴心受压柱）单肢的长细比λ1>0.5λmax时，需进行单肢稳定性计算，这时单肢稳定性按（ ）

A.轴心受压计算 B.轴心受拉计算 C.压弯构件计算 D.受弯构件计算

23.缀条柱单肢可不进行稳定计算的条件是：单肢的长细比λ1应满足（ ） A. λ1≤0.7λmax B. λ1≤0.5λmax C. λ1≤40 C. λ1≤25 24.柱脚底板计算中，对只有二垂直边支承区域按（ ）计算

A.四边简支 B.三边简支一边自由 C.二边简支一边自由 D.悬臂板

二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)

1.格构式轴心受压构件设计应包括( )

A.强度计算 B.刚度计算 C.整体稳定计算 D.分肢稳定计算 E.缀件及连接计算

2.以下轴心受压构件中，根据等稳定原则来保证局部稳定的有（ ）

A.工字形截面的腹板 B.工字形截面翼缘 C.箱形截面腹板 D.箱形截面翼缘板的悬伸部分 E.T形截面翼缘板

3.为了确保格构式缀板柱单肢不先于整体失去稳定，规范规定不计算单肢稳定的条件是（ ）

A.λ1≤40 B.λ1≤0.5λmax C.当λmax≤100时取λmax=100 D.当λmax＜70时取λmax=70 E.当λmax＜50时取λmax=50 4.现行规范在计算轴心受压构件临界力时( )

A.考虑了初偏心 B.考虑了初挠度 C.计入残余应力影响 D.用最大强度理论 E.用边缘屈服准则

5.实腹轴心压杆计算时要满足下列哪几种要求（ ）

A.强度 B.刚度 C.整体稳定 D.局部稳定 E.单肢稳定 6.与轴心拉杆强度承载力有关的是（ ）

A.钢材厚度的组别 B.钢种 C.杆件长度 D.杆件截面积 E.轴心拉力

7.轴心受压柱板件外伸部分的宽厚比

b1235??10?0.1??，但以下错误的取值为（ ） tfy A.??50时,b1b235235?15 B.??60时,1?16 tfytfyb1b235235?20 D.??120时,1?22 tfytfyC.??100时,E.??20时,b1235?12 tfy三、判断改错题(判断以下的说法是否正确,并改正错误的说法。)

1.受有轴向力N的摩擦型高强度螺栓连接，验算第一排螺栓处净截面强度的计算公式为

??N。 ?f（An为净截面面积）

An2.轴心受压构件的截面面积主要是由强度计算确定。 3.受压构件中验算板件的宽厚比是为了保证构件的强度。 4.普通钢结构轴心受压构件常见的是扭转失稳。

5.规范对轴心受压构件临界力的计算中，考虑了初偏心计入应力集中影响，按照压弯构件，用边缘屈服准则来确定构件的临界力。

6.轴心压杆截面两主轴方向等稳定性是指截面高度与宽度相等。 7.钢结构规范GBJ17-88规定的轴心压杆的稳定系数φ，与钢种、截面面积和杆件长细比有关。 8.对轴心受压构件,只要沿两个主轴方向的长细比(对格构式构件用换算长细比)相等,即可实现等稳定性原则。

9.轴心受压柱柱脚底板的厚度是由其抗剪强度确定的（ ） 10.轴心受力构件的长细比为构件的几何长度与回转半径之比。 11.轴心受压柱柱脚处的剪力由锚栓来承受（ ）

12.实腹式焊接工字形截面轴心受压构件的局部稳定是按等强度原则来确定的，要求其腹板的高厚比应满足

h0235?(10?0.1?)（ ） twfy13.残余应力对翼缘为轧制边的焊接工字形截面的轴心压杆整体稳定的不利影响而言,对强轴

要比对弱轴严重的多。

14.粗短且截面有削弱的轴心受压构件，起控制作用的是整体稳定 15.双肢缀板式柱对虚轴的换算长细比为?0x??2x?27A/A1 16.缀条柱绕实轴的换算长细比为?0x??2x?27A/A1

四、填空题

1.格构式轴心受压构件可能发生的最大剪力设计值表达式为___________. 2.按截面类别确定轴心压杆稳定系数时，无任何对称轴的截面属___类截面。

3.压杆失稳的本质是______________________，实际压杆和理想压杆的主要区别是________________________。

4.在格构式轴心受压杆件的设计验算中，使用换算长细比的目的在于_______。 六、简答题

1.试述影响工程压杆承载力的主要因素？ 2.理想轴心受压杆件有哪三种屈曲变形？ 3.设计轴心受压构件时应满足哪些方面要求。

4.为什么压杆的强度计算用净截面，而整体稳定和刚度验算时用毛截面？ 5.简述焊接格构式柱头组成及其传力过程和传力方式. 6.确定轴心压杆承载力的计算准则有哪些？

7.对工字形截面的轴心受压柱，其局部稳定的验算条件是什么？

8.对格构式轴心受压柱,当分肢满足什条件时,按规范即可认为分肢不会先于整体失去稳定. 9.简述轴心受压柱铰接柱脚的组成及其传力方式.

10.焊接工字形截面轴心受压柱满足局部稳定的条件。 11.格构式轴心受压构件的设计应考虑哪几个方面的要求。 12.简述当前工程设计中确定轴心压杆承载力的三种准则。

13.以一双角钢组成的轴心受拉杆为例，说明轴心受拉杆要进行哪几个方面的计算，写出计算公式并注明符号含义。

14.试画出实腹式轴心受压柱头的构造简图，其传力过程如何？ 15.为什么轴心受压柱内会有剪力，理论上此剪力沿柱长如何分布？ 16.轴心受压柱的柱脚底板平面面积怎样确定 七、计算题

1.两端铰接的轴心受压H形杆件高为10米，两组截面如下：(1) 由1-500×8，2-500×20组成的H形截面；(2) 由1-400×10，2-400×25组成的H形截面。钢材为Q345，f=300N/mm2，fy=325N/mm2，按钢结构设计规范验算两组截面能否承受2500KN的轴心压力设计值。钢结构设计规范有关数据表如下：

① 验算腹板平面内b类杆件轴心受压稳定性λ—φ表 λ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 φ 0.956 0.913 0.863 0.804 0.734 0.656 0.575 0.499 0.431 0.373 0.324 ② 验算翼缘平面内c类杆件轴心受压稳定性λ—φ表 λ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 φ 0.939 0.862 0.785 0.705 0.625 0.586 0.478 0.423 0.374 0.331 0.293 ③ 宽（高）厚比限值 翼缘腹板

b1235?(10?0.1?) tfyh0235?(25?0.5?) twfy④ [λ]=150

2.某轴心受压柱承受轴心压力设计值N=1600KN，采用双轴对称焊接工字形截面如图示，翼缘为焰切边，钢材Q235，f=215N/mm2。已知lox=6m，loy=3m，试对该柱进行验算。 (1) A3F钢b类截面长细比与整体稳定系数表 λ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 φ 0.953 0.936 0.918 0.899 0.878 0.856 0.833 0.807 0.780 0.751 0.720 0.688

3.一焊接工字形截面轴心受压构件，截面尺寸如图所示，荷载设计值N=2000KN，计算长度l0x=6m，l0y=3m，钢材为Q345钢（f=315Mpa），截面无削弱，要求进行各项验算。（[λ]=150，fy=345Mpa）。（宽厚比限值：翼缘b1235h235?(10?0.1?)：腹板0?(25?0.5?)） tfytwfy平行翼缘主轴 b类截面的稳定系数 λ 40 45 50 φ 0.863 0.835 0.804 平行腹板主轴 c类截面的稳定系数 λ 40 45 50 φ 0.785 0.745 0.705 55 0.771 55 0.665 60 0.734 60 0.625 65 0.696 65 0.586 4.验算轴心受压缀条式格构柱的缀条截面，材料Q235，f=215N/mm2，fy=235N/mm2，柱截面毛面积A=80cm2，缀条布置如图，用单角钢L45×4，其面积Ad=3.49cm2，id=0.89cm，γ=0.6+0.0015λ，[λ]=150。 λ 30 35 40 45 50 60 φ 0.936 0.918 0.899 0.878 0.856 0.807 八、综合题 1. 试画出常用的轴心受压构件的截面简图5个(其中实腹式2个，双肢、三肢、四肢各1个)。 2. 叙述格构式轴心受压杆件（二肢、缀条式）的设计过程（包括设计步骤、验算项目和主要验算或计算式、按照钢结构规范） 第五章 受弯构件（梁）

练习题

一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1.钢梁失稳破坏实质上是( )

A.弯曲破坏 B.剪切破坏

C.弯曲和剪切破坏 D.弯曲和扭转破坏

2.梁的设计中，不属于承载能力极限状态的是（ ）

A.强度计算 B.整体稳定计算 C.腹板加劲肋间距计算 D.刚度计算

3.静荷载作用下工字型截面梁的截面部分塑性发展系数为（ ）

A.γx=1.0，γy=1.0 B.γx=1.05，γy=1.05 C.γx=1.05，γy=1.2 D.γx=1.2，γy=1.05

4.对吊车梁腹板，若验算其局部压应力不满足要求时，应（ ）

A.增加腹板厚度 B.增加腹板高度 C.增加横向加劲肋 D.增加纵向加劲肋 5.钢梁设计中按正常使用极限状态进行验算的是( )

A强度 B.刚度 C.整体稳定 D.局部稳定

6.对采用压型钢板的轻质墙面墙梁,最宜采用( )

A热轧工字钢 B.焊接工字型组合梁 C.热轧角钢或槽钢 D.冷弯薄壁型钢 8.焊接工字形截面组合梁的最小高度是由下面哪一个条件决定的（ ）

A、建筑高度 B、刚度要求 C、经济条件 D、稳定条件

9.对于承受均布荷载、跨度较大的简支梁,比较经济的变截面处到支座距离为( )

llll A. B. C. D.

1286410.当荷载或跨度很大而梁高受到限制,或对截面抗扭刚度要求较高时,宜选用( )

A.热轧型钢梁 B.冷弯薄壁型钢 C.工字形截面组合梁 D.箱形截面组合梁

11.对翼缘宽度改变的变截面梁,应把板宽切割为≤1:4斜率,其目的是( )

A.节约钢材 B.减少应力集中 C.便于施工 D.便于计算

12.对直接承受动力荷载的矩形截面梁，截面塑性系数取值为（ ）

A、1.0 B、1.05 C、1.15 D、1.20

13.材料及截面相同的双轴对称工字形截面简支梁，在纯弯曲、均匀荷载和竖向集中荷载作用下在跨中情况下，整体稳定屈服系数（ ）

A、纯弯曲时最低 B、均布荷载作用下最低 C、竖向集中荷载作用下最低 D、一样大

14.梁支座处或上翼缘受有较大固定集中荷载的地方，应设（ ）

A、横向加劲肋 B、纵向加劲肋 C、短加劲肋 D、支承加劲肋 15.计算梁的刚度时，采用的是（ ）

A.永久荷载、可变荷载标准值 B.永久荷载、可变荷载设计值 C.永久荷载的设计值 D.永久荷载的标准值 16.在梁的设计中，使用荷载标准值的是（ ）

A、抗弯计算 B、抗剪计算 C、刚度计算 D、稳定计算

17.变截面简支梁采用改变梁的腹板高度时，决定支座处梁高的条件是（ ）

A、抗弯条件 B、受剪条件 C、挠度条件 D、稳定条件 18.当梁的截面需要改变时，改变截面错误的方法是（ ）

A.改变翼缘宽度 B.改变翼缘厚度 C.改变腹板高度 D.改变腹板厚度

19.受移动集中荷载作用的焊接工字形截面简支吊车粱翼缘与腹板连接焊缝处的内力有( ) A.水平剪力 B.竖向剪力 C.水平剪力和竖向剪力 D.弯矩和集中荷载 20.焊接组合梁受均匀荷载作用时，翼缘板与腹板焊缝受力（ ） A.弯曲应力 B垂直剪力

C.水平剪力 D.弯曲正应力和水平剪力合力

21.一承受静力荷载的简支梁,其截面采用焊接工字型组合梁当受压翼缘自由外伸宽厚比为14√235/fy时,其相应的截面塑性发展系数取值为( )

A.1.0 B.1.05 C.1.15 D.1.2

22.跨中无侧向支承点,荷载作用在下翼缘的Q235热轧工字型简支梁,可不计算整体稳定性时其受压翼缘自由长度与宽度之比的限值为( )

A.13 B.16 C.20 D.95 23.一简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低( ) 1.纯弯曲 2.全跨均布荷载 3.跨中集中荷载 4.任意荷载

24.一般组合梁在固定集中荷载作用处设有支承加劲肋时，则翼缘与上腹板的连接焊缝应按（ ）

A.所承受弯曲下应力计算 B.所承受水平剪力计算

C.所承受集中压力计算 D.所承受水平剪力和局部压力计算 25.组合梁截面设计时应考虑下列计算（ ）

A.强度、刚度 B.强度、整体稳定、刚度

C.强度、局部稳定、刚度 D.强度、整体稳定、局部稳定、刚度 26.当梁的整体稳定系数φb>0.6时，说明钢梁在（ ）

A.弹性阶段失稳 B.塑性阶段失稳 C.弹塑性阶段失稳 D.强化阶段失稳 27.小型梁应优先考虑采用（ ）

A.型钢梁 B.焊接组合梁 C.铆接组合梁 D.箱形梁

28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（ ）

A.横向加劲肋 B.短加劲肋 C.纵向加劲肋 D.支承加劲肋

二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)

1.提高钢梁整体稳定的有效措施有( )

A.加大梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度 B.使用高强度等级钢材 C.增加受压翼缘的侧向支承点 D.减少受压翼缘宽度 E.增大侧向自由长度l1

2.对受移动集中荷载作用的焊接工字形组合梁翼缘板与腹板的焊缝受力有（ ）

A、弯曲正应力 B、水平剪力 C、垂直剪应力 D、扭转应力 E、折算应力

3.横向有移动集中荷载作用的简支吊车粱,计算腹板局部稳定时应考虑( ) A腹板边缘的最大弯曲拉应力 B.腹板边缘的最大弯曲压应力 C.腹板承受的平均剪应力 D.腹板上边缘的局部拉应力 E.腹板上边缘的局部压应力

4.试选组合梁的截面时，梁的高度应根据（ ）

A.刚度条件确定 B.建筑净空条件确定 C.经济条件确定 D.荷载大小确定 E.抗弯强度确定

5.梁的设计中，不属于承载能力极限状态的是（ ）

A.强度计算 B.挠度计算 C.刚度计算 D.整体稳定计算 E.腹板加劲肋间距计算 三、判断改错题(判断以下的说法是否正确,并改正错误的说法。)

1.轧制型钢梁进行稳定验算时，起控制作用的是翼缘和腹板的局部稳定。 2.有刚性铺板连牢于受压翼缘的热轧型钢梁，不必计算整体稳定和刚度。 3.荷载和跨度相同的钢梁,当截面抵抗矩一定时,其挠度与截面高度成正比 四、填空题

1.组合梁受压翼缘的局部稳定是靠限制其_______来满足,而对腹板通常需________才能满足局部稳定要求.

2.在计算梁的挠度时要采用荷载________.

3.对翼缘宽度改变的变截面梁,应把板宽切割为≤1:4斜率,使宽度逐渐过渡,以减少_________________

4.有刚性铺板连牢于受压翼缘的热轧型钢梁，不必计算__________。 5.提高工形钢梁整体稳定性的主要措施有_____________________。 六、简答题

1.试述普通焊接工字梁的设计步骤 2.试述型钢梁的设计步骤 3.什么叫钢梁丧失整体稳定？

4.组合梁腹板的横向加劲肋的宽度与厚度如何确定？

5.工字梁中翼缘与腹板间的连接焊缝受什么力？这些力是怎样产生的？ 6.在钢梁设计中为何只考虑截面部分发展塑性。

7.组合梁沿长度改变截面有何意义？用于何种情况？焊接梁可用哪些方法来改变截面？

8.分析有移动集中荷载作用在上翼缘的焊接工字型截面组合梁翼缘与腹板连接焊缝处的受力情况,并写出表达式.

9.规范对焊接组合梁腹板加劲肋的布置有哪些要求? 10.梁的设计内容有哪些？

11.影响粱弯扭屈曲临界弯矩的因素有哪些？ 七、计算题

1.某工作平台梁的次梁两端简支于主梁上，计算跨度6m，承受均布静力荷载标准值40KN/m，设计值51KN/m（以上均包括梁自重），其钢材为Q235，f=215N/mm2，fv=125N/mm2，梁截面初选I40a(Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，Ix/ Sx=34.1cm，腹板厚tw=10.5mm)，试验算其强度和刚度。（[ω/l]=1/250）

2.某焊接工字型等截面简支梁，截面尺寸如下图所示，截面无削弱。在跨中和两端都设有侧向支承，材料为Q345钢。集中荷载标准值PK=330KN，为间接动力荷载，其中永久荷载效应和可变荷载效应各占一半，作用在梁的顶面，其沿跨度方向的支承长度为130mm。试计算该梁的强度和刚度是否满足要求？已知Q345钢的设计强度值f=315N/mm2，fv=185N/mm2，梁的容许挠度值[ω/l]=1/400，钢的容重为78.5KN/m3。

八、综合题 1.拉杆、压杆和梁的检算特点有何不同？ 2.图示悬臂梁，若其他条件都满足仅腹板局部稳定性不足，试设置加劲肋。在下面梁立面图，侧面图上画出加劲肋，并注明其间距尺寸。 七、计算题 4.某跨简支工字钢檩条，跨度为6m，跨中有根平行于屋面的拉条，承受均布线荷载标准值：恒载0.15KN/m，活载0.6KN/m，屋面坡度为1/2.5，钢材为Q235F。若此檩条采用I10做成，试验算其强度和刚度。

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