钢结构习题（附答案）

钢结构的材料

1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。

脆性破坏 塑性破坏 强度破坏 失稳破坏

2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。

到达屈服应力时 到达极限应力时 试件断裂瞬间 试件断裂后

3. 钢材的设计强度是根据______确定的。

比例极限 弹性极限 屈服点 极限强度

4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。

流幅 冲击韧性 可焊性 伸长率

5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。

建造地点的气温 荷载性质 钢材造价 建筑的防火等级

6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。

以拉应力为主 以压应力为主 包括拉、压应力 拉、压应力都很小

7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。

两者所用的钢材不同 翼缘都有较大的斜度

前者的翼缘相对较宽 前者的强度相对较高 两者的

8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。

N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti

9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。

E43 E50 E55 T50

10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需______指标。

低温屈服强度 低温抗拉强度 低温冲击韧性 疲劳强度

11. 钢材脆性破坏同构件______无关。

应力集中 低温影响 残余应力 弹性模量

12.普通碳素钢标号C3表示______。

甲类平炉3号沸腾钢 类平炉3号镇静钢

乙类氧气顶吹3号沸腾钢 特类平炉3号沸腾钢 丙

13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。

脱氧 炉种 屈服强度 浇注质量

14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。

A B C D

15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。

完全弹性变形 的弹塑性变形

完全塑性变形 弹性成分为主的弹塑性变形 塑性成分为主

16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。

钢材屈服点的大小 钢材含碳量 负温环境 应力集中

17. 同类钢种的钢板，厚度越大，______。

强度越低 塑性越好 韧性越好 内部构造缺陷越少

18. 钢材的抗剪设计强度 fv 与 f 有关，一般而言 fv＝______。

19. 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。

最大主拉应力σ 最大剪应力τ 最大主压应力σ 折算应力σ

20.αk是钢材的 ______指标。

韧性性能 强度性能 塑性性能 冷加工性能

钢结构的计算原理

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1. 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______。

最大应力 设计应力 疲劳应力 稳定临界应力

2. 吊车梁的受拉下翼缘在下列不同板边的加工情况下，疲劳强度最高的______。

两侧边为轧制边两侧边为火焰切割边一侧边为轧制边，另一侧边为火焰切割边

一侧边为刨边，另一侧边为火焰切割边

3. 在进行第二种极限状态计算时，计算用的荷载______。

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

4. 钢结构第一极限状态的设计表达式为：

______。

，式中

是

结构主要性系数 荷载分项系数 可变荷载组合系数 材料的抗力分项系数

5. 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按______。

标准荷载计算 数的设计荷载计算

设计荷载计算 考虑动力系数的标准荷载计算 考虑动力系

6. 在连续反复荷载作用下，当应力比

时，称为______。

完全对称循环 脉冲循环 不完全对称循环 不对称循环

7.下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？

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。

Ⅰ、Ⅲ Ⅱ、Ⅲ Ⅰ、Ⅳ Ⅱ、Ⅳ

8. 验算组合梁刚度时，荷载通常取______。

标准值 设计值 组合值 最大值

9. 进行钢吊车梁的疲劳计算时，其荷载应采用标准值还是设计值及需乘以哪些系数？

标准值，仅轮压乘以动力系数 标准值，不乘以任何系数

设计值，乘以荷载分项系数

设计值，乘以荷载分项系数及轮压动力系数

10. 计算吊车梁疲劳时，下列作用在跨间内的哪种吊车荷载取值是正确的？

两台吊车荷载标准值乘以动力系数 一台吊车荷载设计值乘以动力系数 一台吊车荷载标准值乘以荷载分项系数 一台起重量最大的吊车荷载标准值

钢结构的连接

一、选择题

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1. 图中的焊脚尺寸hf 是根据______选定的。

2. 如图所示梁截面形式、尺寸（Ix=22000×10mm)及荷载。 钢材为Q235-B?F，焊条采用E43型手工焊，梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，hf =______mm。

4

4

2.6 6 10 8

3. 如图所示为单角钢（L80×5）接长连接，采用侧面角焊缝 （Q235钢和E43型焊条，

），焊脚尺寸hf =5mm。求连接承载力设计值（静载）＝______。

4. 设有一截面尺寸为100×8的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在10mm厚的节点板上，两板件板面平行，焊脚尺寸为6mm。为满足最小焊缝长度的构造要求，试选用下列何项数值。

40mm 60mm 80mm 100mm

5. 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______。

E55 E50 E43 前三种均可

6. 产生焊接残余应力的主要因素之一是______。

钢材的塑性太低 太小

钢材的弹性模量太高 焊接时热量分布不均 焊缝的厚度

7. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是______。

冷却速度太快 焊件各纤维能自由变形 钢材弹性模量太大，使构件刚度很大

施焊时焊件上出现冷塑和热塑区

8.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，______。

角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝 角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝

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 9. 在动荷载作用下，侧焊缝的计算长度不宜大于______。

60h 40h 80h 120h

10. 图示的角焊缝在P的作用下，最危险点是______。

a、b点 b、d点 c、d点 a、c点

11. 对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时______。

要考虑正面角焊缝强度的提高 要考虑焊缝刚度影响 与侧面角焊缝的计算式相同 取

12. 在制作长焊件时，为了考虑焊接残余变形的影响，其下料长度等于______。

设计长度 设计长度＋纵向收缩余量 设计长度＋纵向收缩和横向收缩余量

设计长度＋横向收缩余量

13. 焊接结构的疲劳强度的大小与______关系不大。

钢材的种类 应力循环次数 连接的构造细节 残余应力大小

14. 焊接连接或焊接构件的疲劳性能与______有关。

15. 未焊透的对接焊缝计算应按______计算。

对接焊缝 角焊缝 断续焊缝 斜焊缝

二、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），角焊缝的焊角尺寸为hf

=8mm，钢材为Q235－BF钢，手工焊，焊条为E43型，

。

2．请验算图示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。静力荷载设计值F=220kN。 钢材用 Q235

－A·F ，焊条 E43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）。

, ，

。

3．两钢板截面为 －18×400 ，两面用盖板连接，钢材 Q235 ，承受轴心力设计值N=1181kN ，

采用M22普通C级螺栓连接，d0 = 23.5mm ，按图示连接。试验算节点是否安全。

，

。

4．梁的连接构造如图所示。连接承受的弯矩 M =1000kN·m ，剪力 V =100kN 。钢材 Q235 ，

摩擦型高强度螺栓10.9级，M20，接触面喷砂处理， 梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按力全部由腹板承受。 1． 解：

将F移至焊缝形心，

。试验算计算，剪

得

焊缝左边点受力最为不利，由 N 产生的

和 M 产生的

迭加。

代入：

焊缝强度满足要求。 2．解：

（1）计算对接焊缝计算截面的几何特性， 中和轴位置

焊缝截面几何特性

剪力只由腹板承担，故只算腹板的截面积 （2）验算焊缝强度

。

经分析最危险点是最下面点，故只要验算该点的焊缝强度。

折算应力

故折算应力强度不满足要求，如此焊缝改成二级焊缝，则

，就能满足强度要求了。

3． 解：

（1） 螺栓强度验算 单个螺栓抗剪承载力设计值

单个螺栓承压承载力设计值

故取

。

14. 双轴对称截面梁，其强度刚好满足要求，而腹板在弯曲应力下有发生局部失稳的可能，下列方案比较，应采用______。

在梁腹板处设置纵、横向加劲肋 在梁腹板处设置横向加劲肋 在梁腹板处设置纵向加劲肋

沿梁长度方向在腹板处设置横向水平支撑

15. 一焊接工字形截面简支梁，材料为Q235，fy =235N/mm2梁上为均布荷载作用，并在支座处已设置支承加劲肋，梁的腹板高度和厚度分别为900mm和12mm，若考虑腹板稳定性，则______。

布置纵向和横向加劲肋 布置横向加劲肋 二、计算题

无需布置加劲肋 按构造要求布置加劲肋 按计算

1. 简支焊接钢梁的尺寸及荷载（均为静力荷载设计值）如图所示，钢材为 Q235 ，加劲肋

设置如图，不考虑局部压应力，要求：

验算区格I腹板的局部稳定性。

2. 简支梁受力及支承如图所示，荷载标准值 P =180kN，分项系数1.4，不计自重，Q235钢， fy=235N/mm

2

1）验算该梁的强度。

2）如不需验算该梁的整体稳定，问需设几道侧向支承？

3. 字形组合截面钢梁，其尺寸和受力如图所示。已知其腹板的高厚比

保证腹板的局部稳定，请在支座A、B处及其之间梁段内布置加劲肋。

，为

4. 图示为一焊接工字形简支梁，跨度 l = 4m 。钢材Q235F，

2，2 。

f=215N/mm fy=235N/mm

承受均布荷载设计值为p（包括自重）。假定该梁局部稳定和强度以及刚度能满足要求，试求该梁能承受的荷载 p 。 1． 解：

图为

所以

支座反力

区格I平均弯矩、平均剪力分别为（中间点处）

相应的

所以局部稳定满足要求。

因此梁的整体稳定性能保证。

2． 解：设强轴为x轴。

1) 强度验算

最大正应力强度验算：

因为翼缘

所以可以考虑部分塑性。

最大剪应力强度验算：

腹板与翼缘交界处折算应力验算：

所以强度均满足。 2） 整体稳定性保证

如不需验算梁的整体稳定性，则需受压翼缘自由长度与其宽度的比满足要求：

所以在梁跨中设一道侧向支承点就能保证梁的整体稳定性。

3． 解：在如图P力作用下，梁的弯矩图在支座A、B间皆为负弯矩，即工字形梁的下翼缘受压，上翼缘受拉。由于腹板的高厚比

加劲肋。其横向加劲肋的间距，由于题目未给出其它条件，故可按一般构造要求取 a=2h ；

0，因而需要设置横向加劲肋和纵向

其纵向加劲肋则应设在距受压的下翼缘(1/4~1/5)h 处，如图所示：

0

在横向和纵向加劲肋处，横向加劲肋连续，切断纵向加劲肋。

4． 解： 根据题意，该梁局部稳定、强度、刚度都能满足要求，所以按整体稳定计算能够

承受的最大荷载p。

设 p 的单位为

kN/m

要求满足

即

该梁能承受的最大均布荷载 p=81.1

kN/m

。

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