钢结构设计原理课后题答案

一、填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力( 越弱 )。 2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是( 60hf )。 3、焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度( 相等 )。 4、钢材牌号Q235－BF,其中235表示( 屈服点数值 ),B表示( 质量等级 ),F表示( 沸腾钢 )。 5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据( 等稳定原则 )导出的。 6、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制( 挠度 ),拉、压构件要限制( 长细比 )。 7、压弯构件在弯矩作用平面外的失稳变形形式是( 弯扭屈曲 )。 二、选择题 （每题1分，共10分） 1、钢结构的主要缺点是（ C ）。 A结构的重量大 B造价高 C易腐蚀、不耐火 D施工困难多 2、钢材中硫的含量超过规定标准（ D ）。 A将提高钢材的伸长率 B将提高钢材的抗拉强度 C 将使钢材在低温工作时变脆 D 将使钢材在高温工作时变脆 3、角焊缝的最小焊脚尺寸hf?1.5t,式中t表示（ B ）。 A 较薄板厚度 B较厚板厚

湖南城市学院 学年第 学期土木工程专业 年级期末/补考/重修课程

钢结构设计原理 考核试题参考答案及评分细则

考核方式:

考试时量： 分钟 试卷序号：A

1、试验算图示焊缝连接的强度。已知作用力F=150kN(静力荷载)，手工焊，E43型焊条，fw2

f=160N/mm。

解：连接焊缝界面几何特征值

A?0.7?8?384?2?4300.8mm2 W??16?0.7?8?2?3842?275251.2mm3

截面内力：V?150KN,M?33KN?m……………….(6分)

FF150?103??A??34.9N/mm2……………….(2分)

e4300.8

?M?MW?33?106?119.9N/mm2……………….(2分) f275251.2(?M1.22)2?(?F)2?(119.9)2?(34.9)2?0.81?160?124.9N/mm2 ?fwf?160N/mm2 故该连接可靠。……………….(2分)

2、如图所示一梁柱的端板连接，钢材为Q235，采用M20C级普通螺栓，该连接所受的偏心力

F=150kN，试验算其连接的强度是否满足要求。（

fbt?170N/mm

钢结构设计原理

第一章 钢结构的基本性能

建筑工程中，钢结构所用的钢材都是塑性比较好的材料，在拉力作用下，应力-应变曲线在超过弹性后有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。传统的钢结构设计，以屈服点作为钢材强度的极限，并把局部屈服作为承载能力的准则。目前利用塑性的设计方法已经提上了日程。

钢材和其他建筑结构材料相比，强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，截面组成部分的厚度也小。因此，稳定问题在钢结构设计中是一个突出的问题。

建筑结构钢材有较好的韧性。因此，钢结构是承受动荷载的重要结构。钢材的韧性也不是一成不变的。材质、板厚、受力状态、温度等都会对它产生影响。

【钢材的生产及其对材性的影响】

建筑结构所用的钢材包括两大类：一类是热轧型钢和钢板；另一类是冷成型（冷弯、冷冲、冷轧）的薄壁型钢和压型钢板。 一、钢的熔炼

冶炼按需要生产的钢号进行，它决定钢材的主要化学成分。炼钢的原料为99%钢水+废钢+合金元素。平炉炼钢的质量优于转炉炼钢的质量。目前，我国采用转炉炼钢，转炉钢具有投资少、建厂快、生产效率高、原料适应性强等优点。 二、钢的脱氧

脱氧的手段是在钢液中加入和氧的亲和力比铁高的锰、硅和铝。脱氧的程度对钢材的质量颇有影响。

（第二版）结构设计原理课后习题答案

第一章

1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？

答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。

1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。

答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示。

混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符

第一章

1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？

答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。

1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。

答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示。

混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号

fc表示。

混凝土劈裂抗拉强度：我国

《钢结构设计原理》

三. 连接

3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN，钢材Q345-A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝

查附表1.3：ftw?265N/mm2，fvw?180N/mm2 不采用引弧板：lw?b?2t?500?2?10?480mm

10500解：

NNN1500?103????312.5N/mm2?ftw?265N/mm2，不可。

lwt480?10改用斜对接焊缝：

方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：

??(b/sin?)?2t?(500/sin56?)?20?(500/0.829)?20?583mm lwNsin?1500?103?0.829????213N/mm2?ftw?265N/mm2

?tlw583?10Ncos?1500?103?0.559????144N/mm2?fvw?180N/mm2

?tlw583?10设计满足要求。

方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。

3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：ffw?200N/mm2

【钢结构设计原理】作业答案和批改要点

------------------------------------------------------- 课程名称：钢结构设计原理

-------------------------------------------------------

?5题目1：4-1 验算由2L63组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉

力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼，钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响 参考答案和批改要点：

参考答案：查型钢表2L63?5角钢，ix?1.94cm,iy?2.82cm,f?215N/mm,A?6.14?2cm 确定危险截面如图1—1截面

2净截面面积An?(6.14?2?0.5)?2?10.28cm

22验算强度：

NAn?270?103210.28?10?262.65N/mm?f?215N/mm （说明截面尺寸不够）

22验算长细比：?x?l0ix?3001.94?154.6?????350

?y?l0iy?3002.82?106.4?????350

所以，刚度满

《钢结构设计原理》作业标答

3. 连接

3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN，钢材Q345-A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 三级焊缝

查附表1.3：ftw?265N/mm2，fvw?180N/mm2 不采用引弧板：lw?b?2t?500?2?10?480mm

10500解：

NNN1500?103????312.5N/mm2?ftw?265N/mm2，不可。

lwt480?10改用斜对接焊缝：

方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度：

??(b/sin?)?2t?(500/sin56?)?20?(500/0.829)?20?583mm lwNsin?1500?103?0.829????213N/mm2?ftw?265N/mm2

?tlw583?10Ncos?1500?103?0.559????144N/mm2?fvw?180N/mm2

?tlw583?10设计满足要求。

方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。

3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：ffw?200N/m

【钢结构设计原理】作业答案和批改要点

------------------------------------------------------- 课程名称：钢结构设计原理

-------------------------------------------------------

?5题目1：4-1 验算由2L63组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉

力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼，钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响 参考答案和批改要点：

参考答案：查型钢表2L63?5角钢，ix?1.94cm,iy?2.82cm,f?215N/mm,A?6.14?2cm 确定危险截面如图1—1截面

2净截面面积An?(6.14?2?0.5)?2?10.28cm

22验算强度：

NAn?270?103210.28?10?262.65N/mm?f?215N/mm （说明截面尺寸不够）

22验算长细比：?x?l0ix?3001.94?154.6?????350

?y?l0iy?3002.82?106.4?????350

所以，刚度满

一、填空题 1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用 综合性能好 的钢材。 2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 强度 提高， 塑性、韧性 降低。 3．钢材五项机械性能指标是 屈服强度 、 抗拉强度 、 延伸率 、 冷弯性能 、 冲击韧性 。 4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现 热脆 现象。 5．钢材含硫量过多，高温下会发生 热脆 ，含磷量过多，低温下会发生 冷脆 。 6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 强度 提高， 塑性、韧性 降低。 7．钢材在250oC度附近有 强度 提高 塑性、韧性 降低现象，称之为蓝脆现象。 8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越 强 。 9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示 屈服强度 ,B表示 质量等级为B级 ,F表示 沸腾钢 。 10．钢材的三脆是指 热脆 、 冷脆 、 蓝脆 。 11．钢材在250oC度附近有 强度 提高 塑性、韧性 降低现象，称之为蓝脆现象。 12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度 相适应，一般采用等强度原则 。 13．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、S