习题及辅导答疑计划 .doc
习题及辅导答疑习题及辅导答疑计划在教学计划的课时安排上，我们设置了六个学时的习题课，用于巩固所学的内容，习题课主要设置在计算量较大的章节中。另外，在课程内容安排上，每次上课的最后十分钟，教师均提出一些思考题和测试题，以检验学生对当堂所学的内容掌握的情况和学习效果。我们还专门安排辅导教师，在课余时间对学生进行辅导和答疑，不低于6人次。钢结构复习题及参考答案第一章 绪论一、测试题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 设计荷载计算 考虑动力系数的标准荷载计算 考虑动力系数的设计荷载计算 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？ . 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； . 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； . 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； . 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。 、 、 、 、 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 正确答案：A A D C A A C A B D第二章 钢结构的材料一、思考题 1 为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料？ 2 塑性和韧性的定义，两者有何区别，冷弯性能和冷作硬化对结构设计的意义是什么？ 3 为什么承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分？ 参考答案：1答：从钢材拉伸时的应力应变曲线可以看到，钢材有较明显的弹性、屈服阶段，但当应力达屈服点后，钢材应变可达23，这样大的变形，虽然没有破坏，但结构或构件已不适于再继续承受荷载，所以忽略弹塑性阶段，而将钢材简化为理想的弹塑性材料。 2答：塑性是指当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形而不立即断裂的性质；韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性同塑性有关，但不完全相同，是强度和塑性的综合表现。冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力，可检验钢材的冷加工工艺和检查钢材的内部缺陷。钢材冷加工过程中引起的钢材硬化称为冷作硬化，冷作硬化可能使材料变脆。 3答：钢结构冷加工时会引起钢材的局部冷作硬化，从而使材料强度提高，塑性、韧性下降，使钢材变脆。因此，对承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分，从而防止脆性破坏。 二、测试题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 前者的翼缘相对较宽 前者的强度相对较高 两者的翼缘都有较大的斜度 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 乙类氧气顶吹3号沸腾钢 特类平炉3号沸腾钢 丙类平炉3号镇静钢 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 完全塑性变形 弹性成分为主的弹塑性变形 塑性成分为主的弹塑性变形 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 最大剪应力 最大主压应力 折算应力 20.k是钢材的 _指标。 韧性性能 强度性能 塑性性能 冷加工性能正确答案: B C C D D C B A A C D C A C D A A A D A第三章 钢结构的连接一、思考题1、请说明角焊缝焊脚尺寸不应太大、太小的原因及焊缝长度不应太长、太短的原因? 2、试述焊接残余应力对结构工作的影响? 3、正面角焊缝和侧面角焊缝在受力上有什么不同？当作用力方向改变时，又将如何？ 4、对接焊和角焊缝有何区别？ 5、如何减小焊接应力和焊接变形？ 6高强度螺栓的预拉力起什么作用？预拉力的大小与承载力之间有什么关系？ 7摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有什么区别？ 8为什么要控制高强度螺栓的预拉力，其设计值是怎样确定的？ 9普通螺栓和高强度螺栓在受力特性方面有什么区别？单个螺栓的抗剪承载力设计值是如何确定的？ 10螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定条件下求得的？参考答案：1 答： 焊脚尺寸太大施焊时较薄焊件容易烧穿；焊缝冷却收缩将产生较大的焊接变形；热影响区扩大容易产生脆裂。焊脚尺寸太小，焊接时产生的热量较小，焊缝冷却快，容易产生裂纹；同时也不易焊透。 焊缝长度过短，焊件局部加热严重，会使材质变脆；同时起、落弧造成的缺陷相距太近，严重影响焊缝的工作性能。焊缝长度过长，应力沿长度分布不均匀，两端应力可能达到极限值而先破坏，中部则未能充分发挥其承载能力。 2 答： 残余应力对结构静力强度一般没有影响，因为它是自相平衡力系，只要材料能发生塑性变形，其静力强度是不变的。但当材料不能发展塑性时，则可能发生脆性破坏，即各点的外加应力和其残余应力相加达到材料的抗拉强度 fy ，该点即破坏，从而降低构件的承载力。 残余应力将减少构件的刚度，因残余应力与外加应力相加，将使某些部分提前进入塑性而不再承担以后增加的荷载。 残余应力使构件刚度减小，因而对稳定承载力有不利影响，特别是对工字形截面的弱轴影响更大。 双向或三向残余拉应力场，将增加材料的脆性倾向，也将降低疲劳强度。 3 答： 正面角焊缝受力较复杂，但沿焊缝长度方向应力分布比较均匀，且正面角焊缝承载力较高；侧面角焊缝受力相对简单，主要承受沿着焊缝长度方向的剪应力，剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀，两边大、中间小，侧缝的承载力较低，但侧缝塑性较好，两端出现塑性变形后，应力重分布，所以当焊缝长度在规定的范围内时，剪应力应仍按均布计算。 当作用力方向改变时，将它分解成分别垂直于焊缝长度方向和沿焊缝长度方向的应力，分别按正面角焊缝和侧面角焊缝算出 和 ，且要求 。 4 答： 对接焊缝为 或 ，即由相连两板件接触面间填充焊条施焊形成，为保证质量，对接焊缝常需坡口；角焊缝如 或 ，即在焊件侧边施焊形成。从受力上讲，对接焊缝受力无偏心，但对接焊缝常需坡口，施工麻烦，且对焊件的长度精确度要求较高；而角焊缝则相反，受力偏心，但焊接无需坡口，施工较方便。 5 答：减小焊接应力和焊接变形的方法有： 采取合理的施焊次序；尽可能采用对称焊缝；施焊前给构件一个和焊接变形相反的预变形；可能情况下焊前预热，焊后保温慢慢冷却；焊后采用人工或机械方法消除焊接变形。 6 答：通过高强螺栓的预拉力，使连接构件受压，从而在连接面上产生摩擦力来抗剪。在传力摩擦面的抗滑移系数一定的情况下，预拉力越大，高强螺栓的抗剪承载力就越大，每个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力为： 。高强度螺栓的抗拉承载力也随预拉力的增大而增大，即 。 7 答：摩擦型高强度螺栓连接的板件间无滑移，靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力，而承压型高强螺栓容许被连接板件间产生滑移，其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，所以承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓抗剪承载力大，但变形也大。 8 答：高强螺栓的应用，不论是受剪力连接、受拉力连接还是拉剪连接中，其受力性能主要是基于螺栓对板件产生的压力，即紧固的预拉力，即使是承压型的连接，也是部分利用这一性能，因此，控制预拉力是保证高强螺栓连接质量的一个关键性因素。 高强螺栓预拉力设计值是这样确定的：基于钢材的屈服强度，考虑材料的不均匀性，为防止预拉力的松弛而需要的超张拉以及拧紧螺栓扭矩产生的剪力等因素进行综合确定，即： 。 9 答：高强螺栓分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓，摩擦型高强螺栓是靠接触面间的摩擦力来传递剪力的，而承压型高强螺栓的抗剪性能同普通螺栓，高强度螺栓抗拉承载力由预拉力决定，为预拉力的80。普通螺栓是通过栓杆受剪和板件孔壁受压来传递剪力的，通过螺栓杆抗拉来承受拉力。单个螺栓的抗剪承载力设计值对于普通螺栓为螺栓抗剪承载力和承压承载力的较小值；对于高强螺栓为 ，其中 nf 、 分别为摩擦面数和抗滑移系数，P为预拉力。 10 答：螺栓群在扭矩作用下，其内力计算基于下列假定： 被连接板件为绝对刚性体； 螺栓是弹性体； 各螺栓绕螺栓群的形心旋转，使螺栓沿垂直于旋转半径r的方向受剪，各螺栓所受的剪力大小与r成正比。 二、测试题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=22000×104mm4)及荷载。 钢材为Q235-BF，焊条采用E43型手工焊，梁翼缘和腹板间用角焊缝连接，hf =_mm。 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 钢材的弹性模量太高 焊接时热量分布不均 焊缝的厚度太小 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 正确答案：A D D D B C D C B B C B A B B三、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Q235BF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 Q235A·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， 。试验算梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按 计算，剪力全部由腹板承受。连接计算题参考答案：1 解： 将F移至焊缝形心， 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 。 每侧12个螺栓，承载力为 （2）验算被连接钢板的净截面强度 4 解： （1） 连接一侧最不利情况下的受力 M由翼缘和腹板按刚度分配 梁截面对于水平对称轴的惯性矩 腹板对于水平对称轴的惯性矩 腹板分担的弯矩： 翼缘分担的弯矩： 翼缘分担的弯矩由螺栓群受轴向力来承担： 腹板螺栓群除分担部分弯矩外，还承受全部剪力，而该剪力对腹板连 接螺栓群又有偏心，将剪力移到螺栓群形心，受力为： （2） 确定单个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值 翼缘螺栓： 按图中尺寸沿受力方向的连接长度 故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数，即： 腹板螺栓： 因上、下排螺栓“1”的合力方向大致是水平的，沿受力方向的连接长度 ，故不需乘折减系数 。 （3） 螺栓强度验算 a. 翼缘板拼接螺栓： 螺栓孔径d0 取21.5mm，翼缘板的净截面面积为： 翼缘板能承受的轴向力： 毛截面： 净截面： 摩擦型高强度螺栓能承受的轴向力： 上述三项最小值为 N=1473kN >翼缘螺栓群受到的力 788.5kN,故翼缘板拼接螺栓满足强度要求。 b. 腹板拼接螺栓： 腹板承受的内力 V=100kN M =220.5kN·m 每个螺栓所承受的垂直剪力为： 在弯矩的作用下，受力最大的螺栓承受的水平剪力为： （因 y1>3x1 ，故略去 ） 所以腹板拼接螺栓群满足强度要求。 第四章、 第五章 受弯构件一、 思考题1. 若设计一钢梁与混凝土组合而成的简支组合梁,应如何才为合理截面?其中钢与混凝土连接面受力如何? 2. 什么是梁的整体失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？ 3. 如何提高梁的整体稳定性？其最有效而经济的方法是什么？ 4. 何谓截面的剪力中心？它与材料、受力情况有关吗？ 5. 判别梁是否需要验算其整体稳定，用l1/b1 来衡量，其意义是什么？l1 ，b1 分别代表什么？ 6. 其他条件都相同的两根梁，3号钢的hmin 较 16Mn钢的是大还是小？为什么？ 7. 梁翼缘和腹板常采用连续的角焊缝连接，其长度为何不受最大长度60 hf 或40hf限制？ 8. 在工字型截面梁中，翼缘与腹板的交界处对翼缘和腹板来说分别是怎样的支承？为什么？ 9. 设置加劲肋来提高腹板的局部稳定性，其作用是如何发挥的？横向加劲肋宽度 ，厚度 的确定原则是什么？ 10. 梁的拼接焊缝位置如何合理确定？ 11. 工字型梁的受压翼缘与轴压杆件的翼缘受力状态相近，其局部稳定的宽厚比要求有何不同？ 12. 请通过梁的临界弯矩表达式： ，说明影响钢梁整体稳定的主要因素。 13. 焊接工字形等截面简支梁的整体稳定系数为 解释：1. 的物理意义。 2. 式中： 、 、 、 各代表什么含义。 14. 梁的弯曲正应力强度计算公式： 中， 代表何含义？确定此值时，为何限定塑性发展区高度 的范围？参考答案：1 答：应使梁截面中钢材部分受拉，混凝土部分受压。钢与混凝土连接面受剪力作用。 2 答：梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材的强度，但其变形会突然离开原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，这就称为梁的整体失稳。主要因素：梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度，抗翘曲刚度，梁侧向支撑点之间的距离，梁的截面形式，横向荷载的形式、在截面上的作用位置等。 3 答：加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度，设侧向支撑，加强受压翼缘其中设侧向支撑最经济。 4 答：荷载作用于截面平面内一点，而不会使截面发生扭转，这一点称为截面的剪力中心。它与材料和受力无关，它是截面的一个几何特性。 5 答：当 l1 / b1小到一定程度可以保证阻止受压翼缘的侧向变形，从而保证不会发生整体失稳。 l1 表示受压翼缘的自由长度，b1 表示受压翼缘宽度。 6 答： 16Mn 钢的最小高度较大，因为 ，所以 f 越大则 hmin 越大。 7 答：因为梁翼缘和腹板连接处，内力沿焊缝全长分布。 8 答：对翼缘是简支，对腹板是具有弹性约束的半刚性约束。因为，腹板比较高，对翼缘的转动约束比较小，而翼缘比较厚窄，对腹板可以有一定的转动约束。 9 答：设置加劲肋可以细分腹板区格，从而减小每一区格的宽厚比，进而提高局部稳定性。横向加劲肋宽度 bs ，厚度ts 的确定原则是：有足够的刚度，使其成为腹板的不动支承。 10 答：梁的翼缘板和腹板的拼接位置最好错开，并避免与加劲肋以及与次梁连接处重合，以防止焊缝密集交叉。腹板的拼接焊缝与平行它的加劲肋间至少应相距10 tw 。 11 答：梁翼缘的局部稳定是根据板件的屈曲应力达到材料的屈服点的95%，来计算板的宽厚比；而柱子中是以翼缘局部稳定与柱子整体稳定的临界应力相等的等稳定条件求板的宽厚比。 12 答： EIy ：梁的侧向抗弯刚度。 EIy 越大，梁的整体稳定性越好。 GIt ：梁的抗扭刚度。 GIt 越大，梁的整体稳定性越好。 k ：与荷载种类、荷载作用位置、支承条件、截面形式等有关。 l ：梁受压翼缘的自由长度（受压翼缘侧向支撑点之间的距离）。 13 答：1. 为梁的整体稳定系数， 。 2. 为梁整体稳定的等效弯矩系数，与荷载种类、作用位置、梁的截面尺寸有关； 为梁在受压翼缘侧向支承点间对弱轴yy的长细比； 为截面不对称影响系数； 为采用不同钢号的系数。 14 答： 为截面的塑性发展系数。以截面边缘屈服为标准的弹性设计，过于保守；以截面成塑性铰为标准的塑性设计，梁的变形可能过大。因而规定采用截面部分发展塑性，限制截面上塑性发展深度为 (1/81/4)h 。 二、测试题1. 计算梁的_时，应用净截面的几何参数。 正应力 剪应力 整体稳定 局部稳定2. 钢结构梁计算公式中_。 与材料强度有关 是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 表示截面部分进入塑性 与梁所受荷载有关 3. 在充分发挥材料强度的前提下，3号钢梁的最小高度hmin_16Mn钢钢梁的（其他条件均相同）。 大于 小于 等于 不确定 4. 梁的最小高度是由_控制的。 强度 建筑要求 刚度 整体稳定 5. 单向受弯梁失去整体稳定时是_形式的失稳。 弯曲 扭转 弯扭 双向弯曲 6. 为了提高梁的整体稳定性，_是最经济有效的办法。 增大截面 增加侧向支撑点，减少l1 设置横向加劲肋 改变荷载作用的位置 7. 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应_。 设置纵向加劲肋 设置横向加劲肋 减少腹板宽度 增加翼缘的厚度 8. 如图示钢梁，因整体稳定要求，需在跨中设侧向支点，其位置以_为最佳方案。 A B C D 9. 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止_引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止_引起的局部失稳最有效。 A、剪应力 B、弯曲应力 C、复合应力 D、局部压应力 A,B A,C D,B B,C 10. 钢梁腹板局部稳定采用_准则。 腹板局部屈曲应力与构件整体屈曲应力相等 腹板实际应力不超过腹板屈曲应力 腹板实际应力不小于板的屈服应力 腹板局部临界应力不小于钢材屈服应力 11. 当梁整体稳定系数时，用 代替，主要是因为_。 梁的局部稳定有影响 梁已进入弹塑性阶段 梁发生了弯扭变形 梁的强度降低了12.分析焊接工字形钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化为_。 自由边 简支边 固定边 有转动约束的支承边 13. _对提高工字形截面的整体稳定性作用最小。 增加腹板厚度 约束梁端扭转 设置平面外支承 加宽梁翼缘 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 无需布置加劲肋 按构造要求布置加劲肋 按计算布置横向加劲肋正确答案：A C B C C B B C A D B D A C B三、计算题 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/mm2 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 ，为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。 4. 图示为一焊接工字形简支梁，跨度 l = 4m 。钢材Q235F，f=215N/mm2 ， fy=235N/mm2 。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 。 计算题答案：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 ，因而需要设置横向加劲肋和纵向加劲肋。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=2h0 ；其纵向加劲肋则应设在距受压的下翼缘(1/41/5)h0 处，如图所示： 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=81.1kN/m 。第六章 轴心受力构件1 拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与什么有关？2 计算轴心受压缀条柱时，如何考虑柱的剪切变形的影响？此时柱的整体等稳定条件是什么？3 试述提高轴心受压构件整体稳定性的措施。4 在缀条式轴心受压格构柱中，为什么要限制单肢的长细比？如何限制？5 钢结构轴心受压构件整体稳定承载力时按什么原理确定的？6 请说明轴心受压焊接工字型截面钢柱采用有效截面验算稳定的概念。7 一轴心受压柱，有两种可能的荷载作用方式1）重力集中荷载P作用在柱顶2）一重力集中荷载0.7P作用在柱顶，另一重力集中荷载0.3P作用在柱高的中点 问哪一种稳定承载力较高，为什么？8 轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。9 影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有那些？现行钢结构设计规范中主要考虑了其中那些最不利的初始缺陷？10 图示箱形柱，柱内均填素混凝土，在轴心压力作用下，是否会发生局部屈曲？若改为圆管柱是否会发生局部屈曲？参考答案：1 答：拉杆要控制刚度是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害及改变杆件轴心受拉的性质。验算：构件长细比小于或等于容许长细比，即： 。拉杆允许长细比 与拉杆所受荷载的性质有关。2答：轴心受压柱的临界力 。对格构式缀条柱的虚轴，单位剪切角 较大，剪力产生的剪切变形不能忽略，它将降低整体稳定临界力，因此设计中将构件计算长度定为 ， 为放大系数，以考虑这一不利影响，用换算长细比 来替代 （x为虚轴）。柱的整体等稳定条件为 （y为实轴）。3答：轴压构件当 较大时为弹性失稳，此时临界力只与长细比有关，所以可通过改变支承条件（如杆端将铰支改为固定，中间加支承点等）来减小计算长度，或改变截面形状，增大回转半径来提高整体稳定性；当轴压构件长细比较小时为弹塑性失稳，此时其临界力与材料强度也有关，因此提高钢号对提高整体稳定性也有一定作用。此外，截面形式与整体稳定性也有关，在三类截面a、b、c中，a类最好，c类最差。4答：为使格构柱单肢不先于整体失稳，要限制单肢的长细比。通过保证单肢长细比 （ 为两个主轴方向长细比中的较大值）。5 答：考虑杆长千分之一的初始挠度，忽略初始偏心，计入焊接残余应力的影响，根据压溃理论用有限元方法确定构件的临界应力。 6答：当轴心受力工字型截面中的腹板发生局部失稳时，在不采取措施的情况下可以采用有效截面的概念进行计算。即计算时仅考虑腹板两边缘各 。 如图。7答：后一种稳定承载力较高。从能量法角度分析，前者全部荷载作用在顶部引起的变形较大，所以其临界应力较小，稳定承载力较低。8答：轴压构件一般由稳定控制。轴心压杆在 较小时的失稳为弹塑性失稳，此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。9答：影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有：（1）初始变形；（2）初始偏心；（3）残余应力；（4）材质不均；等。 规范中主要考虑的有：（1）初始弯曲（2）残余应力。10答：前者会发生局部屈曲，腹板或翼缘向外曲鼓； 后者不会局部屈曲，因为在内部砼挤压下钢管环向受拉。二、测试题1. 一根截面面积为A，净截面面积为An的构件，在拉力N作用下的强度计算公式为_。 2. 轴心受拉构件按强度极限状态是_。 净截面
