钢结构设计原理

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1、钢结构设计原理课程习题第一章 绪论1. 简述钢结构的特点和应用范围。2. 试举例说明钢结构的主要发展趋势。3. 本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？4 . 简要说明结构设计所采用过的方法。目前钢结构设计规范主要采用何种设计方法？疲 劳设计采用何种方法？5. 结构可靠性的含义是什么？它包含那些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含 义？如何确定结构的可靠指标？6. “作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？7. 什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？8. 标准荷载、设计荷载有何区别？如何应用？第二章 钢结构的材料1简述Q235钢的破坏过程

2、，并用图表示各破坏阶段的特征参数。2. 钢材的力学性能指标包括哪几项？3解释概念：强度塑性韧性冷弯性能4. 低合金结构钢的屈服强度是如何确定的？5钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？6简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？7什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展过程。影响疲劳破坏的主要因素？8.解释概念：应力集中残余应力冷加工硬化和时效硬化蓝脆冷脆9试说明应力集中易引起脆性断裂的原因。10解释钢材牌号的含义：Q235-BF Q235-D11什么叫疲劳强度？应力幅和应力比的含义？第三章 轴心受力构件1. 轴心受拉构件和轴心受压构件验算内容有何不同？2简述轴心受拉构件的设计步骤。

3、3轴心受压构件整体失稳的类型有哪几种？主要影响因素？4简述确定轴心受压构件承载力的计算准则。目前钢规采用何种方法？5说明柱子曲线的含义。柱子曲线是如何确定的？6简述实腹式轴心受压构件的设计步骤。7推导格构式受压构件换算长细比的计算公式。8.简述格构式压杆的设计步骤。9柱头、柱脚的常用构造形式有哪些？简述设计步骤。10.某工作平台柱，两端铰接，柱高l=2.6m, Q235钢，I20a截面。钢材比例极限fp = 0.65fy, 屈服强度fy=235N/mm2。计算gE / fy的值以及柱的稳定系数申。若改用16Mn钢，上述结 果有何改变？试述原因。11. 按等稳定条件确定焊接工字形截面腹板的高厚比

4、，并将计算结果与规范作一比较。钢 材为Q235-AF,杆件长细比入=100,翼缘有火焰切割和轧制边两种。12. 试设计工作平台轴心受压柱的截面尺寸，柱高4m，一端铰接一端固定，截面为焊接工 字形，翼缘为火焰切割边，柱压力设计值N=800kN，钢材为Q235钢。13. 某轴心受压柱的长度为6.5m,截面组成如图5 1，缀板式柱，两端均为铰接，单肢长 细比九1=35，材料为Q235钢，要求确定柱的承载能力。14. 两端铰接的焊接工字形截面轴心受压柱，柱高l=10m,钢材为Q235-AF采用如图5 2 (a)、(b)所示两种截面，翼缘为火焰切割边。计算住的承载能力并验算界面的局部 稳定。图 3-1

5、图 3-215. 设计某轴心受压双肢缀条柱，柱肢为工字形截面，单缀条体系，采用角钢z45x4,倾角 a=45,钢材为Q235钢，柱高10m，上端铰接，下端固定，轴心压力设计值1550kN。16. 试设计图3 3所示焊接工字形轴心受压柱的铰接柱脚。柱的压力设计值N=1000kN, 材料为Q235钢，焊条E43系列，基础混凝土强度C15，fcc = 8.3N/mm2。17. 设计图34所示格构式轴心受压柱的铰接柱脚，柱的压力设计值N=1550kN，材料为 Q235钢，焊条E43系列，基础混凝土强度C20，fcc=10N/mm2。图 3-3图 3-4第四章梁1. 简述型钢梁的设计步骤，并给出验算内容

6、和验算公式。2. 请推导矩形截面塑性抵抗矩的计算公式。3. 说明梁整体失稳的形式和影响失稳的主要因素。4. 说明组合梁截面的设计步骤和主要的验算内容、验算部位和验算公式。5. 组合梁梁高是如何确定的？试推导经济梁高。6. 请说明梁变截面的常用方法？7. 说明钢梁翼缘和腹板局部失稳的形式。避免局部失稳各采取什么措施？8. 简述腹板加劲肋的设置方法。9. 绘图说明梁的拼接形式。简要说明梁拼接的设计方法。10. 图4 1示一悬挂电动葫芦轨道梁，采用Q235热轧普通工字钢。电动葫芦自重2.5kN, 起重量为20kN，可沿轨道梁移动，动力系数取1.05，荷载分项系数取1.4，轨道梁的容许挠 度为其跨度的

7、 1/400，设计此轨道梁所需的工字钢型号。11. 焊接工字形截面梁的受力和截面尺寸如图4 2所示，荷载q已包括梁的自重，钢材为 Q235,梁跨中无侧向支承，试验算其整体稳定性。若验算结果不能满足要求，应该采取什 么措施？并重新计算。图 4-1图 4-212. 某工作平台的布置如图4 3所示，材料选用Q235，用E43型焊条手工焊。平台上恒载 的标准值为4kN/mm2，活载的标准值为9kN/mm2,荷载分项系数分别为1.2和1.4。平台板 为刚性，可以保证次梁的整体稳定。要求完成以下设计内容：设计一根中间次梁；选择中间主梁截面；沿长度变化主梁截面；计算主梁翼缘连接焊缝；设计主梁加劲肋；假定主梁

8、在跨中断开，分段运往工地，设计工地高强度螺栓的拼接;设计主梁与次梁的连接。图4一3 （单位：mm）第五章 拉弯和压弯构件1. 试述压弯构件的失稳类型和设计方法。2. 试述拉弯构件的设计步骤和验算内容。3. 有一两端铰接的工字钢，I20a, l=5m，钢材为Q235-A,承受轴心拉力N=450kN，求该 工字钢绕强轴和弱轴还分别能承受多大的横向均布荷载？4. 一偏心受压柱，钢材为Q235-B的I45a,柱的计算长度lox=5m, loy=2.5m（x轴为强轴）， 两端铰接，两端在弱轴上的偏心距均为50cm，求它能承受的最大压力是多少？5. 压弯构件长15m，两端铰接，承受轴心压力的设计值N=10

9、00kN，中央截面荷载设计值 F=150kN,载弯矩作用平面外（即侧向），有两个中间支点（位置在三分点处，见图5-1）， 要求选定工字钢的截面。材料用16Mn钢。图 5-1图 5-26. 已知某厂房格构柱截面如图5-2所示，缀条倾角45,计算长度lox=30m, loy=18m, 最大内力为：压力设计值N=2500kN（包括自重），绕虚轴的弯矩Mx=2200kNm。钢材为 Q235-A。验算此柱是否安全。7. 一压弯构件的受力、支承情况及截面尺寸如图7-3所示，钢材为16Mn。验算其弯矩作 用平面内、外的整体稳定。2!图 53（单位： mm）第七章 钢结构的连接1.简要说明常用的焊接方法和各自

10、的优缺点。2. 请说明角焊缝有效截面的确定方法和原因。3. 请说明角焊缝焊脚尺寸的确定方法？4. 如何区分脚焊缝是受弯还是受扭，请推导围焊缝受扭时的检算公式。5. 简述焊接残余应力的类型和产生焊接残余应力的原因？6. 焊接残余应力对结构工作性能有何影响？7. 试绘出焊接工字型和箱型截面的残余应力分布状况？轧制工字型截面残余应力如何分 布？8. 简述减小焊接残余应力和焊接残余变形的主要措施。9. 摩擦型和承压型高强螺栓的传力机理有何不同？10. 说明螺栓性能等级的含义。11. 简述螺栓的常见布置形式和考虑的因素。12. 简述螺栓连接的破坏形式和避免破坏发生所采取的措施。13. 如何确定单栓承载力

11、？基本假定是什么？14. 如何确定连接摩擦面数？15. 高强螺栓预拉力是如何确定的？16. 推导栓群受轴力、剪力和弯矩时的计算公式。17设计宽为500mm,厚为12mm的钢板对接焊缝拼接（直缝或斜缝），钢材为Q235, E43 型焊条，手工焊，用引弧板，焊缝质量为III级，钢板承受轴心拉力N =1250kN。设计宽为 500mm,厚为12mm的钢板对接焊缝拼接（直缝或斜缝），钢材为Q235, E43型焊条，手 工焊，用引弧板，焊缝质量为III级，钢板承受轴心拉力N =1250kN。18.某简支梁，钢材为Q235，跨度l=12m （图7-1），承受均布静力荷载q=69kN/m，梁 的截面由抗弯刚

12、度控制，今因钢板长度不够，对腹板在跨度方向离支座3.5m处设置对接焊 缝，焊缝质量III级，手工焊，焊条E43型，验算对接焊缝是否满足强度要求。1 1 1 1 1 1.1 1 1 1 1 J 1 1 1 1 J1 1 1 1 13.血112mq=69kN/m图7-1 （未标明单位：mm）19. 条件同习题 18，设计用双拼接板和围焊角焊缝的拼接，试求所需拼接板尺寸和焊脚尺寸 hf 。20. （图7-2）所示角钢构件的节点角焊缝连接。钢材Q235，焊条E43型，手工焊。构件 承受静力荷载，产生的轴心拉力N=1000kN，用三面围焊，试设计此焊缝连接。图 7-221. （图7 3）所示牛腿与柱用角

13、焊缝连接。钢材Q235,焊条E43型，手工焊，焊脚尺寸 hf=8mm,偏心e=150mm,试求此连接能承受的荷载F。图7一3 （单位：mm）22 （图74）所示牛腿，材料为Q235，焊条E43型，手工焊，三面围焊缝，焊脚尺寸hf = 10mm,承受静力荷载P=100kN，试验算焊缝强度。23求（图7 5）所示三种轴心受力接头的承载力。分别按普通螺栓（C级）和高强螺栓（8.8 级）计算，螺栓直径20mm,孔径21mm,摩擦面喷砂处理，板件为Q235钢材，厚度均为 10mm。图7一5 （单位：mm）24. 验算牛腿的连接，尺寸如图 76所示。检算连接角钢与承托板的粗制螺栓连接； 检算连接角钢与立柱的粗制螺栓连接；连接角钢与立柱改用摩擦型高强度螺栓连接，试检算之。已知：钢材Q235，粗制螺栓直径d=20mm,为C级；高强度螺栓直径d=20mm,抗滑移 系数为卩=0.35，为8.8级。25. 连接的构造如图77所示，两块A板用对接三级焊缝与立柱焊连，B板与两A板用 8个直径d=22mm,预拉力P=190kN的高强度螺栓连接，抗滑移系数尸0.35构件刚材为 Q235，试求焊缝和螺栓（分别按摩擦型和承压型）所能承受的荷载F。