钢结构基本原理课件

钢结构基本原理

第一章 绪论

1、 钢结构的优点： （1） 强度高、重量轻； （2） 材性好，可靠度高； （3） 工业化程度高，工期短； （4） 密封性好； （5） 抗震性能好； （6） 耐热性较好； 2、 钢结构的缺点： （1） 钢材价格相对较贵； （2） 耐锈蚀性差； （3） 耐火性差；

第二章 钢结构材料

1、 钢结构对钢材的要求： （1） 有较高的强度； （2） 塑性好； （3） （4） （5） （6）

冲击韧性好； 冷加工性能好； 可焊性好； 耐久性好；

2、 屈服点和流幅是钢材的很重要的两个力学性能指标，前者是表示钢材强度指标，后者表

示钢材塑性变形指标。 3、 钢材的工作性能：

（1） 在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力； （2） 钢材符合理想的弹塑性本构；

（3） 钢材破坏前的塑性变形很大，差不多等于弹性变形的200倍；

（4） 屈强比可以看做衡量钢材强度储备的一个系数，屈强比越低钢材的安全储备越大。 4、 伸长率不能代表钢材的最大塑性变形能力，但测量断面收缩率时容易产生较大的误差。 5、 钢材的塑性指标比强度指标更为重要，塑性可以调节初始缺陷。

6、 时效现象：在间歇反复荷载下，钢材屈服点提高，韧性降低，并且极限强度也

一、填空题（每空1分，共20分）

1、我国现行钢结构设计规范（疲劳除外）采用以概率理论为基础的 设计法。 2、结构的安全性、适用性、耐久性概称为结构的 。

3、建筑钢材在荷载作用下可能发生 和 两种破坏形式。 4、钢材在复杂应力作用下的屈服指标是 。

5、选择钢材时，对于承重结构应保证钢材具有 、 、 和碳、硫、磷含量的合格保证。焊接结构尚应具有 的合格保证。

6、钢材的冷加工过程会使钢材的塑性、韧性降低，强度提高，该现象叫 。 7、钢结构的螺栓连接按受力类型可分为 、 、 。 8、轴心受压构件的屈曲形式包括 、 、 。 9、工字形截面梁翼缘的局部稳定通过控制 保证。

10、实腹式T形截面压弯构件，当弯矩作用在对称平面时，应保证受拉一侧的塑性发展不能过大，以防导致构件失稳，公式形式为

NAMx??W??mxN??f，式中参数?mx的x2x1?1.25NE?x?=

钢结构基本原理及设计 试 题

题号 分数 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分

一、 单向选择题(每题2分，共20分)

1．关于建筑结构钢材的优缺点，下列说法中错误的是【 】 A. 钢材的强度较高，结构自重轻

B. 钢材具有良好的冷加工和热加工性能

C. 钢结构的耐腐蚀性能很好，适合在各种恶劣环境中使用 D. 钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差

2．钢结构设计中，对下列哪一项内容需按正常使用极限状态进行验算【 】 A. 构件的变形 B. 构件的强度 C. 构件的疲劳强度 D. 构件的整体稳定

3．为防止厚钢板在焊接时或承受厚度方向的拉力时发生层状撕裂，必须测试钢材的【 】 A. 抗拉强度fu B. 屈服点fy C. 冷弯180°试验 D. Z向收缩率

4．不同质量等级(A、B、C、D)的同一类钢材，下列哪项力学指标不同【 】 A. 抗拉强度fu B. 冲击韧性AK C. 伸长率δ D. 屈

钢结构基本原理及设计 试 题

题号 分数 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分

一、 单向选择题(每题2分，共20分)

1．关于建筑结构钢材的优缺点，下列说法中错误的是【 】 A. 钢材的强度较高，结构自重轻

B. 钢材具有良好的冷加工和热加工性能

C. 钢结构的耐腐蚀性能很好，适合在各种恶劣环境中使用 D. 钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差

2．钢结构设计中，对下列哪一项内容需按正常使用极限状态进行验算【 】 A. 构件的变形 B. 构件的强度 C. 构件的疲劳强度 D. 构件的整体稳定

3．为防止厚钢板在焊接时或承受厚度方向的拉力时发生层状撕裂，必须测试钢材的【 】 A. 抗拉强度fu B. 屈服点fy C. 冷弯180°试验 D. Z向收缩率

4．不同质量等级(A、B、C、D)的同一类钢材，下列哪项力学指标不同【 】 A. 抗拉强度fu B. 冲击韧性AK C. 伸长率δ D. 屈

《钢结构基本原理》作业

判断题

2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。

正确 错误 答案：正确

1、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度.

答案： 正确

20、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。

答案：正确

19、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式 计算的剪力两者中的较大值进行计算。

答案：正确

18、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。 答案：错误

17、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。

答案：正确

16、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。 答案：错误

15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 愈大，连接的承载力就愈高. 答案：错误

14、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不是整体稳定控制设计。

答案：错误

13、在主平面内受弯的实腹

（0763）《钢结构基本原理》复习思考题

一、名词解释

1、钢结构 2、钢材的脆性破坏 3、梁 4、桁架 5、支承加劲肋

6、压弯构件弯矩作用平面外的失稳。 7、压弯构件弯矩作用平面内的失稳。 8、拉弯和压弯构件

二、填空题

1. 在计算结构或构件的刚度时，应该采用荷载的 。

2. 钢结构设计规范中，钢材的强度设计值是材料强度的标准值 抗力分项

系数。

3. 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是 。 4. 冷弯实验是判别钢材在弯曲状态下的 和钢材质量的综合指标。 5. 承重结构的钢材应具有 、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，

对焊接结构尚应具有 含量的合格保证。

6. 钢结构的连接方式可分为 、 和 。 7. 角焊缝按受力的方向可分为 、 和 。 8. 按焊缝质量

钢结构基本原理习题集及参考答案

按构造要求确定焊角高hf为

hfmin=1.5

t

=1.5

=4.74mm

hfmsx t1 5.77mm

,取hf=6mm

取盖板截面为260 6mm2,则端缝承载力为

N 2b he Bf ft

w

1

w

2

查表1－4得f

t=160 N/mm

钢结构基本原理习题集及参考答案

则 N1 2 260 0.7 6 1.22 160 426316.8kN 接缝一侧一条焊缝需要长度 LW

N N

1

w

4 0.7 hf ft

5

550 409.975 10

3

4 0.7 6 160

5 57mm

取LW=60mm.则盖板全长为： L 2 LW 10 2 60 10 130mm

3-3．图3-73所示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为M 2500kN m，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准，试验算拼接焊缝强度。（提示：剪力V可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即M

w

IwI

M

）

解：查得ftw 215N/mm2，fcw 215N/mm2，fvw 125N/mm2

计算焊缝截面特征值

I

112

1.0 120

3

2 40 2 61

3

2

144000

595360 739360cm

第4章 轴心受力构件

4.1 验算由2∟63?5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（图4.37），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。

解：（1）强度 查表得 ∟63?5的面积A=6.14cm2 ，imin?ix?1.94cm，

An?2?(A?d?t)?2?(614?20?5)?1028mm2， N=270KN

N270?103????262.6Mpa?f?215Mpa，强度不满足，

An1028N270?103??1256mm2， 所需净截面面积为An?f215所需截面积为A?An?d?t?1256?20?5?728mm2， 222选63?6，面积A=7.29cm2?729mm?728mm （2）长细比

??loimin?3000?154.6?????350 19.44.2 一块-400?20的钢板用两块拼接板-400?12进行拼接。螺栓孔径为22mm，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN（设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够

哈工大2009 年 春 季学期

钢结构基本原理及设计

一 二 三 四 试 题

五 班号 姓名 七 八 九 十 总分

题号 分数 六 一、 填空题：(每空1分，共22分)

1、 《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用 来衡量低合金

钢的焊接性能。

2、 硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中 和 易引起钢材的

低温冷脆。

3、 影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、 和 。 4、 钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、 、 和 。

5、 主要焊接结构不能采用Q235 级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含

碳量。

6、 将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择

型焊条。

7、 ?钢结构设计规范?（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的

抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的 倍。

8、 单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生 失稳，

绕非对称轴时

【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

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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：

ix 1.94cm,iy 2.82cm,f 215N/mm,A 6.14 2cm 参考答案：查型钢表2L63 5角钢，

确定危险截面如图1—1截面

净截面面积An (6.14 2 0.5) 2 10.28cm2

22

N270 10322

262.65N/mm f 215N/mm验算强度： （说明截面尺寸不够） 2An10.28 10

验算长细比： x

l300 154.6 350 ix1.94

l0300 106.4 350 iy2.82

y

所以，刚度满足要求

N270 103